Titanbefestigungen erkunden: Vorteile und industrielle Einsatzmöglichkeiten
Titan-Verbindungselemente verstehen
Titan-Befestigungselemente werden aus einer Titanlegierung hergestellt, die hervorragende mechanische Eigenschaften bei Minusgraden und erhöhten Temperaturen aufweist. Außerdem reduzieren Befestigungselemente aus Titan das Gewicht der Baugruppe und bieten die gleiche Festigkeit wie Befestigungselemente aus Stahl.
Aus diesem Grund sind sie in Anwendungen unerlässlich, in denen geringe Gewichtsunterschiede große Auswirkungen haben, wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt oder in der Luftfahrtindustrie.
Verbindungselemente aus Titan gibt es in verschiedenen Qualitäten, und jede Qualität hat ihre einzigartigen Eigenschaften. Muttern aus Titanlegierung zeigen eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit in einer Reihe von Prozessströmen und bleiben nicht magnetisch, selbst wenn Sie sie stark belasten.
Befestigungselemente aus Titan haben ähnliche Bearbeitbarkeitseigenschaften wie Befestigungselemente aus rostfreiem Stahl. Aufgrund ihrer hohen Kaltverfestigungsrate benötigen sie jedoch mehr Leistung, eine höhere Integrität und eine geringere Geschwindigkeit.
Sie würden Titanschrauben in Bootswellen, Pumpenwellen, Wärmetauschern, Druckbehältern, Schiffen, Erdöl und vielen anderen Anwendungen sehen.
Titanlegierungen zeigen hervorragende Eigenschaften, wenn es darum geht, die Anwendung vor Korrosion zu schützen. Aus diesem Grund verwenden Sektoren wie Nuklear-, Schifffahrts-, Erdöl-, Textil-, Chemie-, Lebensmittelverarbeitungsanlagen, Zellstoff- und Papierindustrie und viele andere Industrien Titan-Befestigungselemente.
Titan-Befestigungselemente haben einen erhöhten Chromgehalt, um die Anwendung vor Korrosion zu schützen, und besitzen gleichzeitig eine doppelt so hohe Streckgrenze wie Edelstahl-Befestigungselemente bei gleicher Raumtemperatur. 
Die Spezifikationen von Titanbefestigungen
Hier sind einige der einzigartigen Merkmale von Titan-Befestigungselementen:
- Hervorragendes Verhältnis von Gewicht zu Festigkeit
- Praktisch inert gegenüber Chlor, Chlorid und Meerwasser.
- Stark, korrosionsbeständig und leicht
Salzwasserbeständig
Titanbolzen und -schrauben haben die bemerkenswerte Fähigkeit, die passive Schutzschicht schnell nachwachsen zu lassen, während sie von Sauerstoff umgeben sind. Dadurch sind sie im Umgang mit Salzwasser konkurrenzlos. Hier sind einige Merkmale, warum Sie Titan-Befestigungselemente im Salzwasser verwenden sollten:
Chlorid, Chlor und andere Medien
Wie Salzwasser macht Titans robuster und schützender Oxidfilm, der sich in Sauerstoff regeneriert, es sehr widerstandsfähig gegen oxidierende Umgebungen. Auch beständig gegen Chloridlösungen, einschließlich Hypochlorite, Chlorate, Perchlorate, Natriumchlorit und Chlordioxid.
Chemische Spezifikationen
Hier ist die chemische Spezifikation von Titan-Befestigungselementen:
| Titan Grad 2 | Ti | Fe | Ö | C | N | H |
| max | Bal | .30% | .25% | .08% | .03% | .015% |
| Mindest | – | – | – | – | – | – |
| Titan Grad 5 | Ti | Al | v | Fe | Ö | C | N | H |
| max | Bal | 6.75% | 4.5% | .30% | .20% | .08% | .05% | .015% |
| Mindest | – | 5.5 | 3.5 | – | – | – |
| Titan Grad 2 | Ti | Fe | Pd | Ö | C | N | H |
| max | Bal | .30% | .25% | .25% | .08% | .03% | .015% |
| Mindest | – | – | .12% | – | – | – |
Arten von Titanbefestigungen
- Schrauben
- Nüsse
- Unterlegscheiben
- Schrauben
- Ankerbefestigungen
- Gewindestangen
Gemeinsame Oberflächen von Titanbefestigungen
Wenn Sie eine Beschichtung auf der Oberfläche eines Werkstücks bilden, wird dies als Oberflächenbehandlung bezeichnet. Der Zweck der Verwendung von Materialien und verschiedenen Oberflächenbehandlungsmethoden besteht darin, die Befestigungselemente aus Titan haltbarer zu machen.
Hier sind die Methoden und Chemikalien, die Sie in Titan-Befestigungselementen sehen werden:
Galvanik
Dabei wird das galvanisierte Bauteil in einer wässrigen Lösung gemischt. Die Lösung enthält die Verbindung, und Sie sollten Strom durch diese Lösung leiten, um die Galvanisierungslösung auf dem Metallgegenstand abzuscheiden.
In den meisten Fällen umfasst dieser Prozess Kupfer, Verzinkung, Kupfer-Nickel-Legierung, Chrom usw. Manchmal sieht man Phosphatierung, Schwarzkochen und ähnliche Arten von Chemikalien.
Galvanisieren
Bei dieser Methode müssen Sie das Titanelement in ein geschmolzenes Zinkbad tauchen und dabei die Temperatur von 810 Grad Celsius beibehalten.
Sandstrahlen
Bei diesem Verfahren wird im Allgemeinen weißer Korund für die Metallbeschichtung von Titanbefestigungselementen verwendet. Der Druck bleibt 0,45 MPa.
Beizen
Säurebeizen ist eine schnelle Methode, um die Oberflächenreaktionsschicht zu entfernen. Infolgedessen wird die Oberfläche keine Verschmutzung durch ein anderes Element erzeugen. Sie können sowohl HF-HNO3- als auch HF-HCL-Säure-Beizlösung über Titan verwenden.
Mechanische Eigenschaften von Titanbefestigungen
Mechanische Eigenschaften
Zugfestigkeitsdaten für Titan Grad 2
| Temperatur | Streckgrenze bei | Ultimative Zugfestigkeit bei .2% Versatz | Verlängerung |
| Zimmertemperatur | 70 ksi | 50 ksi | 28 % |
| 212 °F | 56 ksi | 37 ksi | 31 % |
| 392 °F | 41 ksi | 28 ksi | 37 % |
| 572 °F | 33 ksi | 18 Kilo | 43 % |
| 752 °F | 27 ksi | 13 ksi | 38 % |
| 842 °F | 26 ksi | 11 Kilo | 34 % |
Zugfestigkeitsdaten für Titan Grad 5 
| Temperatur | Streckgrenze bei | Ultimative Zugfestigkeit bei .2% Versatz | Verlängerung |
| Zimmertemperatur | 138 ksi | 128 ksi | 14 % |
| 300 °F | 121 ksi | 105 ksi | 16 % |
| 500 °F | 110 ksi | 93 ksi | 17 % |
| 700 °F | 100 ksi | 82 ksi | 18 % |
Zugfestigkeitsdaten für Titan Grad 7
| Temperatur | Streckgrenze bei | Ultimative Zugfestigkeit bei .2% Versatz | Verlängerung |
| Zimmertemperatur | 50 ksi | 40 ksi | 20 % |
| 200 °F | 57 ksi | 40 ksi | 28 % |
| 400 °F | 41 ksi | 24 ksi | 41 % |
| 600 °F | 32 ksi | 15 Kilo | 38 % |
"Klasse" bei Titanbefestigungen
Titan ist ein Neuzugang in der Befestigungsindustrie und wird von Tag zu Tag beliebter. Wenn Sie Befestigungselemente aus Titan verwenden müssen, scheint es zunächst recht einfach zu sein, eines auszuwählen. Dies ist jedoch nicht der Fall, da es mehrere Optionen mit unterschiedlichen chemischen Spezifikationen gibt.
Schauen wir uns kurz die Unterschiede an:
Titan Grad 2
Klasse 2 ist der gebräuchlichste Typ und wird in der Befestigungsindustrie häufig verwendet. Titan Grad 2 enthält 99%-Titan und ist berühmt für kommerziell reines Titan.
Titan Grad 2 hat eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Dementsprechend sind sie weit verbreitet. Sie benötigen Korrosionsbeständigkeitseigenschaften wie Salzwasser/Meerwasser. Darüber hinaus sind sie auch beständig gegen andere Chemikalien wie Säurelösungen, Chloride.
Sie sind sehr leicht und können in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die Gewichtsminimierung sehr wichtig ist.
Titan Grad 5
Diese Art von Titan hat zusätzliche Festigkeit. Es enthält 90%-Titan und andere Chemikalien wie Vanadium, Aluminium usw. Dadurch sind sie doppelt so stark wie Stahlbefestigungen mit der gleichen Korrosionsbeständigkeit der Klasse zwei.
Titan Grad 7
Sie werden Titan der Klasse 7 in der Befestigungsindustrie nicht so oft sehen wie die anderen beiden zuvor erwähnten Klassen. Grade 7 hat eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit. Diese Sorte hat .15% Palladium, was die Korrosionsbeständigkeit erhöht.
Daher sollten Sie Befestigungselemente aus Titan Grade 7 verwenden, wenn das Risiko einer chemischen Korrosion außergewöhnlich hoch ist.
Titan Grad 23
Titan der Güteklasse 23 hat verbesserte mechanische Eigenschaften und kann sogar bei kryogenen Temperaturen von –150 °C (–238 °F) bis zum absoluten Nullpunkt (–273 °C oder –460 °F) arbeiten. Es ist weniger wahrscheinlich, dass dieses Titan reißt oder ermüdet. Diese Sorte ist ideal für extreme Wetterbedingungen wie in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
Bevor Sie also das nächste Mal Titan-Befestigungselemente kaufen, sollten Sie die Titanqualität kennen, die Sie für Ihre Anwendung benötigen.
Vorteile der Verwendung von Titanbefestigungen
Hier sind einige der Vorteile der Verwendung von Titan-Befestigungselementen.
Verhältnis von Stärke zu Gewicht
Es hat eine Dichte von 4,51 Gramm pro Kubikmeter, niedriger als Kupfer, Nickel und Stahl. Aber die Festigkeit von Titan ist höher als all diese Metalle. Aus Titan gefertigte Verbindungselemente sind daher solide und leicht.
Kann bei jeder Temperatur arbeiten
Wenn es um den Umgang mit Temperaturen geht, kann Titan kein anderes Metall standhalten. Titan-Befestigungselemente können unter der niedrigsten (absoluten Null) Temperatur arbeiten. Und wenn Sie eine Anwendung haben, die bei 600 Grad C funktioniert, kann Titan auch damit umgehen. 
Magnet- und Toxizitätsprävention
Titan ist ein nicht magnetisches Material, und Sie können sicher sein, dass selbst ein starkes Magnetfeld Titan nicht magnetisieren kann. Außerdem sind sie für den menschlichen Körper nicht schädlich.
Beständig gegen Dämpfung
Es hat eine kürzere Dämpfungszeit als andere Metallbefestigungen und Sie können sie in Vibrationsanwendungen verwenden.
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit
Sie sind sehr korrosionsbeständig und können in Umgebungen eingesetzt werden, in denen die Wahrscheinlichkeit von Korrosion höher ist.
Branchen, die auf Titanbefestigungen angewiesen sind
Titan-Befestigungselemente werden heutzutage immer beliebter, und mehrere Branchen benötigen dringend Titan-Befestigungselemente. Hier sind einige der Sektoren, die Befestigungselemente aus Titan für ihre Anwendungen benötigen:
Nuklearindustrie
In Kernreaktortitan sind Titanlegierungen vermittelnd. Daher benötigen sie eine Reihe von Befestigungselementen aus Titan.
Medizinische Industrie
Als biophiles Metall, Titan, ist die medizinische Industrie in hohem Maße von Befestigungselementen aus Titan abhängig. Sie werden in verschiedenen medizinischen Geräten verwendet, die im Körper verwendet werden.
Elektronische Geräte
Mobiltelefon- und Computerhersteller verwendeten in der Vergangenheit Verbindungselemente aus Stahl. ABER Mobiltelefone und Computer arbeiten mit Elektrizität, und Elektrizität erzeugt ein Magnetfeld. Verbindungselemente aus Stahl sind anfällig für Magnetfelder und stören das Signal des Netzwerks.
Andererseits ist Titan immun gegen einen Magneten. Daher halten sie lange und liefern ungehinderte Netzwerksignale.
Luft-und Raumfahrtindustrie
Die Luft- und Raumfahrtindustrie ist weitgehend von Verbindungselementen aus Titan abhängig. Befestigungselemente aus Titan sind stärker als Stahl und außerdem leicht. Das Festigkeits-Gewichts-Verhältnis hat einen großen Einfluss in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
Darüber hinaus werden Titanlegierungen nicht von Magneten angezogen und verfügen über hervorragende elastische Eigenschaften. Als Paket sind Titan und Titanlegierungen das Beste, was Sie für industrielle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt bekommen können.
Titan-Verbindungselemente sind stärker als Stahl-Verbindungselemente
Titan wird dramatisch stärker, wenn es mit Vanadium, Aluminium und einigen anderen Materialien legiert wird. Stärker als viele Stahlplatten. Wenn Sie die reine Festigkeit berücksichtigen, werden Titanlegierungen jeden mittel- bis minderwertigen Edelstahl leicht besiegen.
Titan ist jedoch weniger stark als der hochwertigste Stahl. Aber wenn Sie andere Eigenschaften als Titan betrachten, haben Verbindungselemente viele Vorteile, die Sie mit Stahl nicht erreichen können.
Der Wert von Titanbefestigungen
Verbindungselemente aus Titan mögen teurer sein als Verbindungselemente aus Stahl oder anderen Metallen, aber sie bieten Ihnen die Vorteile, die kein anderes Metall bieten kann. Also, ja, wenn Sie an Langlebigkeit und beste Leistung denken, sind Titan-Verbindungselemente definitiv ihr Geld wert.
Fazit
Befestigungselemente aus Titan sind relativ neu in der Branche, aber sie haben einige einzigartige Eigenschaften, die viele andere Metalle nicht haben. Aber es wäre hilfreich, wenn Sie darauf achten würden, welche Qualität von Titan-Befestigungselementen Sie benötigen. Sie sollten auch Ihren Hersteller von Titan-Befestigungselementen sorgfältig auswählen. Denn die Produktqualität hängt immer von der Erfahrung und dem Können des Herstellers ab.
