Изучение титановых креплений: преимущества и промышленное использование
Понимание титановых крепежей
Титановые застежки изготавливаются из титанового сплава, который демонстрирует выдающиеся механические свойства при отрицательных и повышенных температурах. Кроме того, титановые застежки уменьшают вес сборки, обеспечивая такую же прочность, как и застежки из стали.
Вот почему они необходимы в приложениях, где небольшая разница в весе имеет огромное значение, например, в аэрокосмической или авиационной промышленности.
Крепеж из титана бывает разных марок, и каждая марка имеет свои уникальные свойства. Гайки из титанового сплава демонстрируют исключительную коррозионную стойкость в ряде технологических потоков и остаются немагнитными, даже если вы подвергаете их серьезной нагрузке.
Крепеж из титана имеет такие же характеристики обрабатываемости, как и крепеж из нержавеющей стали. Но им нужна большая мощность, более высокая целостность и более низкая скорость из-за их высокой скорости упрочнения.
Вы увидите титановые винты в лодочных валах, валах насосов, теплообменниках, сосудах под давлением, в морской, нефтяной и многих других областях.
Титановые сплавы демонстрируют отличные характеристики, когда речь идет о защите от коррозии. Вот почему в таких секторах, как ядерная, морская, нефтяная, текстильная, химическая, пищевая, целлюлозно-бумажная и многие другие отрасли, используются титановые крепежные детали.
Крепеж из титана имеет повышенное содержание хрома для защиты от коррозии и в то же время обладает в два раза большим пределом текучести, чем крепеж из нержавеющей стали при той же комнатной температуре. 
Характеристики титановых креплений
Вот некоторые из уникальных особенностей титановых застежек:
- Выдающееся соотношение веса и прочности
- Практически инертен к хлору, хлоридам и морской воде.
- Прочный, устойчивый к коррозии и легкий
Устойчивость к соленой воде
Титановые болты и винты обладают замечательной способностью быстро восстанавливать пассивный защитный слой в окружении кислорода. В результате они не имеют себе равных, когда речь идет об использовании соленой воды. Вот некоторые особенности, почему вы должны использовать титановые застежки в соленой воде:
Хлорид, хлор и другие среды
Как и соленая вода, прочная и защитная оксидная пленка титана, которая восстанавливается в кислороде, делает его очень устойчивым к окислительной среде. Также устойчив к растворам хлоридов, включая гипохлориты, хлораты, перхлораты, хлорит натрия и диоксид хлора.
Химические характеристики
Вот химическая спецификация титановых застежек:
| Титан 2 класса | Ти | Fe | О | С | Н | ЧАС |
| Максимум | Бал | .30% | .25% | .08% | .03% | .015% |
| Мин. | – | – | – | – | – | – |
| Титан 5 класса | Ти | Аль | В | Fe | О | С | Н | ЧАС |
| Максимум | Бал | 6.75% | 4.5% | .30% | .20% | .08% | .05% | .015% |
| Мин. | – | 5.5 | 3.5 | – | – | – |
| Титан 2 класса | Ти | Fe | Pd | О | С | Н | ЧАС |
| Максимум | Бал | .30% | .25% | .25% | .08% | .03% | .015% |
| Мин. | – | – | .12% | – | – | – |
Виды титанового крепежа
- Болты
- Орехи
- Шайбы
- Винты
- Анкерные крепления
- Резьбовые стержни
Общие поверхности титановых крепежных изделий
Когда вы формируете покрытие на поверхности заготовки, это называется обработкой поверхности. Целью использования материалов и различных методов обработки поверхности является повышение прочности титановых креплений.
Вот методы и химические вещества, которые вы увидите в титановых застежках:
Гальваника
В этом процессе гальванический компонент смешивается с водным раствором. Раствор содержит соединение, и вы должны пропустить электричество через этот раствор, чтобы нанести гальванический раствор на металлический предмет.
В большинстве случаев этот процесс включает в себя медь, цинкование, медно-никелевый сплав, хром и т. д. Иногда можно увидеть фосфатирование, кипячение и тому подобные химические вещества.
Цинкование
В этом методе вы должны погрузить титановый элемент в ванну с расплавленным цинком, поддерживая температуру 810 градусов Цельсия.
Пескоструйная обработка
В этом процессе белый корунд обычно используется для металлического покрытия титановых крепежных деталей. Давление остается 0,45 МПа.
Маринование
Кислотное травление является быстрым методом удаления поверхностного реакционного слоя. В результате поверхность не будет производить загрязнения от другого элемента. Вы можете использовать кислотный травильный раствор HF-HNO3 и HF-HCL поверх титана.
Механические свойства титановых крепежных изделий
Механические свойства
Данные по растяжению для титана класса 2
| Температура | Предел текучести при | Предельное растяжение при смещении .2% | Удлинение |
| Комнатная температура | 70 фунтов на квадратный дюйм | 50 тыс.фунтов/кв.дюйм | 28 % |
| 212 °F | 56 фунтов на квадратный дюйм | 37 фунтов на квадратный дюйм | 31 % |
| 392 °F | 41 тыс.фунтов/кв.дюйм | 28 фунтов на квадратный дюйм | 37 % |
| 572 °F | 33 фунта на квадратный дюйм | 18 тыс.фунтов/кв.дюйм | 43 % |
| 752 °F | 27 фунтов на квадратный дюйм | 13 тыс.фунтов/кв.дюйм | 38 % |
| 842 °F | 26 фунтов на квадратный дюйм | 11 тыс.фунтов/кв.дюйм | 34 % |
Данные по растяжению для титана класса 5 
| Температура | Предел текучести при | Предельное растяжение при смещении .2% | Удлинение |
| Комнатная температура | 138 фунтов на квадратный дюйм | 128 фунтов на квадратный дюйм | 14 % |
| 300 °F | 121 фунт/кв. дюйм | 105 фунтов на квадратный дюйм | 16 % |
| 500 °F | 110 фунтов на квадратный дюйм | 93 фунта на квадратный дюйм | 17 % |
| 700 °F | 100 фунтов на квадратный дюйм | 82 фунта на квадратный дюйм | 18 % |
Данные по растяжению для титана класса 7
| Температура | Предел текучести при | Предельное растяжение при смещении .2% | Удлинение |
| Комнатная температура | 50 тыс.фунтов/кв.дюйм | 40 фунтов на квадратный дюйм | 20 % |
| 200 °F | 57 фунтов на квадратный дюйм | 40 фунтов на квадратный дюйм | 28 % |
| 400 °F | 41 тыс.фунтов/кв.дюйм | 24 тыс.фунтов/кв.дюйм | 41 % |
| 600 °F | 32 тыс.фунтов/кв.дюйм | 15 тыс.фунтов/кв.дюйм | 38 % |
«Класс» в титановых застежках
Титан — новинка в индустрии крепежных изделий, и его популярность растет день ото дня. Если вам нужно использовать титановые застежки, поначалу кажется, что выбрать их довольно просто. Однако это не так, поскольку существует несколько вариантов с различными химическими характеристиками.
Кратко рассмотрим отличия:
Титан 2 класса
Класс 2 является наиболее распространенным типом и широко используется в крепежной промышленности. Титан Grade 2 содержит титан 99% и славится технически чистым титаном.
Титан класса 2 обладает превосходной коррозионной стойкостью. Благодаря этому они широко используются. Вам нужны свойства коррозионной стойкости, такие как соленая вода/морская вода. Кроме того, они также устойчивы к другим химическим веществам, таким как растворы кислот, хлориды.
Они очень легкие, и вы можете использовать их в приложениях, где минимизация веса очень важна.
Титан 5 класса
Этот тип титана обладает дополнительной прочностью. Он содержит титан 90% и другие химические вещества, такие как ванадий, алюминий и т. д. В результате они в два раза прочнее стальных крепежных изделий с такой же коррозионной стойкостью второго сорта.
Титан 7 класса
Вы не встретите титан марки 7 так часто в производстве крепежных изделий, как два других сорта, упомянутых ранее. Марка 7 обладает повышенной коррозионной стойкостью. Этот сорт имеет палладий .15%, что повышает коррозионную стойкость.
В результате, вы должны использовать титановый крепеж класса 7, где риск химической коррозии исключительно высок.
Титан 23 класса
Титан марки 23 обладает улучшенными механическими характеристиками и может работать даже при криогенных температурах от -150 ° C (-238 ° F) до абсолютного нуля (-273 ° C или -460 ° F). Этот титан с меньшей вероятностью растрескивается или страдает от усталости. Этот сорт идеально подходит для экстремальных погодных условий, таких как аэрокосмическая промышленность.
Итак, в следующий раз, прежде чем покупать титановые крепежные детали, вы должны знать, какой сорт титана вам понадобится для вашего приложения.
Преимущества использования титановых креплений
Вот некоторые из преимуществ использования титановых креплений.
Соотношение прочности и веса
Он имеет плотность 4,51 грамма на кубический метр, ниже, чем у меди, никеля и стали. Но прочность титана выше всех этих металлов. В результате застежки из титана прочные и легкие.
Может работать при любой температуре
Когда дело доходит до температуры, ни один другой металл не может противостоять титану. Крепеж из титана может работать при самой низкой (абсолютный ноль) температуре. И если у вас есть какое-либо приложение, которое работает при 600 градусах Цельсия, титан тоже справится с этим. 
Магнит и профилактика токсичности
Титан является немагнитным материалом, и вы можете быть уверены, что даже сильное магнитное поле не может намагнитить титан. Кроме того, они не вредны для человеческого организма.
Устойчив к демпфированию
Время демпфирования у него меньше, чем у других металлических крепежей, и вы можете использовать его в вибрационных приложениях.
Выдающаяся коррозионная стойкость
Они обладают высокой коррозионной стойкостью, и вы можете использовать их в тех средах, где шансы корреиоза выше.
Отрасли, зависящие от титановых крепежных изделий
В наши дни титановые крепежные детали становятся все более и более популярными, и некоторые отрасли остро нуждаются в титановых крепежных элементах. Вот некоторые из секторов, которым нужны титановые крепежные детали:
Атомная промышленность
В ядерном реакторе титан, сплавы титана являются посредниками. В результате они нуждаются в ряде титановых креплений.
Медицинская промышленность
Как биофильный металл, титан, медицинская промышленность широко зависит от крепежных изделий из титана. Они используются в различных медицинских устройствах, используемых в организме.
Электронное оборудование
В прошлом производители мобильных телефонов и компьютеров использовали стальные крепления. НО мобильные телефоны и компьютеры работают с электричеством, а электричество создает магнитное поле. Стальные крепления уязвимы для магнитных полей и нарушают сигнал сети.
С другой стороны, титан невосприимчив к магниту. Поэтому они служат долго и обеспечивают беспрепятственный сетевой сигнал.
Аэрокосмическая промышленность
Аэрокосмическая промышленность во многом зависит от титановых крепежных изделий. Крепления из титана прочнее стали, а также легкие. Отношение прочности к весу имеет большое значение в аэрокосмической промышленности.
Кроме того, титановые сплавы не притягиваются магнитами и обладают превосходными эластичными свойствами. В совокупности титан и титановый сплав — это лучшее, что вы можете получить для аэрокосмических и промышленных применений.
Титановые крепления прочнее стальных.
Титан становится значительно прочнее в сплавах с ванадием, алюминием и некоторыми другими материалами. Прочнее многих стальных пластин. Если принять во внимание чистую прочность, титановые сплавы легко побеждают любую нержавеющую сталь среднего и низкого качества.
Однако титан менее прочен, чем сталь высшего сорта. Но если учесть другие свойства, то крепежные детали из титана имеют множество преимуществ, которых нельзя добиться от стали.
Ценность титановых креплений
Застежки из титана могут быть дороже, чем застежки из стали или других металлов, но они могут дать вам те преимущества, которые не может дать никакой другой металл. Так что да, если вы думаете о долговечности и лучшей производительности, титановые застежки определенно того стоят.
Вывод
Крепежи из титана появились в отрасли относительно недавно, но они обладают некоторыми уникальными характеристиками, которых нет у многих других металлов. Но было бы полезно, если бы вы внимательно относились к тому, какой класс титановых креплений вам нужен. Вы также должны тщательно выбирать производителя титановых креплений. Потому что качество продукции всегда зависит от опыта и мастерства производителя.
