Ưu điểm của bu lông hợp kim titan

Bu lông làm bằng hợp kim titan chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ và tương đối hiếm trên thị trường nói chung nên nhiều người không mấy quen thuộc với chúng. Dưới đây là những ưu điểm chính củabu lông hợp kim titan.

Bu lông hợp kim titan dựa trên titan, với các nguyên tố hợp kim chính bao gồm oxy, nitơ và carbon. Những bộ phận này mang lại cho bu lông hợp kim titan độ bền rất cao, cho phép hoạt động ổn định ở nhiệt độ cao mà không bị suy giảm trong môi trường khắc nghiệt. Ở nhiệt độ phòng, độ bền kéo của bu lông hợp kim titan có thể đạt tới 540 MPa, với độ cứng Brinell (HB) xấp xỉ 200. Nếu cần điều chỉnh thiết kế, các bộ phận hợp kim này có thể được điều chỉnh hoặc loại bỏ bằng cách ủ chân không.

Bu lông hợp kim titan cũng có một số nhược điểm nhất định: chúng có độ dẻo thấp. Do có thành phần hợp kim nên vật liệu có độ cứng cao nên khó biến dạng dẻo với các khuôn tiêu chuẩn. Do đó, bu lông hợp kim titan cần được ủ và xử lý bằng dung dịch. Ủ làm giảm độ cứng, trong khi xử lý bằng dung dịch làm giảm ứng suất bên trong, mang lại hiệu suất ổn định hơn và ngăn ngừa gãy xương trong quá trình sử dụng. Tiện hợp kim titan đòi hỏi các dụng cụ có hiệu suất rất cao vì vật liệu này cứng, dễ bị tạo mép và có độ dẫn nhiệt thấp. Trong quá trình cắt, cấu trúc vật liệu có thể thay đổi và phoi có xu hướng quấn quanh dụng cụ. Nếu cần tiện, nên sử dụng dụng cụ kim cương để có kết quả tốt hơn.

Mặc dù bu lông hợp kim titan rất cứng nhưng bề mặt của chúng rất dễ bị trầy xước. Vì vậy, trong quá trình tiện, các yêu cầu về kẹp rất nghiêm ngặt: lực kẹp không được quá mức và phải sử dụng chất lỏng cắt chất lượng cao để bôi trơn và làm mát.

So với bu lông vật liệu tiêu chuẩn, bu lông hợp kim titan rất đắt tiền. Chi phí vật liệu cao và chế biến khó khăn là những lý do chính. Bu lông hợp kim titan chủ yếu được sử dụng trong thiết bị hàng không vũ trụ, nhu cầu trong ngành công nghiệp nói chung thấp; nếu không, tổng chi phí sẽ cực kỳ cao dựa trên mức tiêu thụ dây buộc thông thường.

Để thể hiện sự khác biệt về giá: một tiêu chuẩnbu lông thép cacbon M8×25có giá khoảng 0,2 RMB, phiên bản thép không gỉ khoảng 0,5 RMB, trong khi phiên bản hợp kim titan có giá trên 2 RMB.

Hầu hết các bu lông thông thường được sản xuất bằng tiêu đề nguội. Gia công nguội bao gồm việc ép thép thành hình ở nhiệt độ phòng bằng khuôn. Vì kim loại đã có độ cứng và tính chất cơ học cao nên quá trình gia công nguội đòi hỏi áp suất tạo hình cao. Bu lông nhỏ tương đối dễ thực hiện, nhưng bu lông lớn trên M12 phải được sản xuất trên đầu nguội đa trạm.

Có bốn phương pháp xử lý chính cho bu lông hợp kim titan. Đầu tiên là tiện. Bu lông và ren hợp kim titan thời kỳ đầu được gia công trên máy tiện, nhưng phương pháp này tốn kém và năng suất thấp. Hiện nay, phương pháp này hầu như đã lỗi thời và chỉ được sử dụng cho bu lông hợp kim titan không đạt tiêu chuẩn. Phương pháp thứ hai là rèn nóng, hoạt động ngược lại với phương pháp rèn nguội: vật liệu được nung nóng đỏ trước khi được ép thành hình. Chức năng này được sử dụng khi áp suất thiết bị không đủ để gây biến dạng ở nhiệt độ phòng. Rèn nóng vẫn được sử dụng nhưng chỉ dành cho một số loại bu lông vật liệu thông thường. Thứ ba là đúc. Phương pháp này không còn được sử dụng cho bu lông hợp kim titan tiêu chuẩn, chỉ thỉnh thoảng được sử dụng cho bu lông có mắt lớn và được coi là lỗi thời. Phương pháp thứ tư, trọng tâm của bài viết này, là tiêu đề nguội đa trạm. Đây là phương pháp sản xuất bu lông hợp kim titan phổ biến và chủ đạo nhất. Nó cung cấp chất lượng tốt, hiệu quả cao và chi phí thấp, vì vậy hầu hết tất cả các nhà sản xuất dây buộc đều sử dụng đầu lạnh đa trạm để sản xuất các loại bu lông và đai ốc hợp kim titan khác nhau.

Đầu nguội nhiều trạm ban đầu dành cho bu lông hợp kim titan chỉ được sử dụng ở các nước phát triển như Nhật Bản, Châu Âu và Hoa Kỳ. Với quá trình công nghiệp hóa nhanh chóng ở Trung Quốc, ngành công nghiệp dây buộc đã mở rộng đáng kể và các đầu lạnh chuyên dụng như vậy đã được giới thiệu và sử dụng rộng rãi trong nước.

Đầu lạnh đa trạm có kích thước lớn và lực tạo hình cao, cho phép sản xuất tiêu chuẩn và phi tiêu chuẩnbu lông và đai ốctừ các dây kim loại khác nhau bằng cách sử dụng khuôn. Các máy này áp dụng thiết kế thân thiện với môi trường và được trang bị tự động hóa tiên tiến. Sản xuất không cần giám sát thủ công; hệ thống tự động phát hiện lỗi và dừng, giảm thiểu tỷ lệ phế liệu.

Để sản xuất bu lông hợp kim titan, đầu nguội đa trạm giúp tiết kiệm tối đa vật liệu và cải thiện độ chính xác đáng kể. Bu lông hợp kim titan đầu nguội mang lại lợi ích kinh tế tốt. Trục khuỷu, khung và thanh kết nối của máy được làm bằng hợp kim có độ bền cao, đảm bảo tuổi thọ lâu dài và bảo trì dễ dàng. Điều chỉnh tốc độ tần số thay đổi cho phép điều chỉnh vô cấp trong quá trình sản xuất, giúp vận hành rất thuận tiện.