• Главная
• Статьи
• Крепеж

Крепёж из титана

Титан (обозначается в таблице Менделеева литерами Ti от латинского слова Titanium) – это элемент, объединяющий в себе физические свойства алюминия и стального сплава. Высокая антикоррозионная стойкость (сопоставима с данной характеристикой платины), прочность (превышает этот показатель алюминия вдвое) и малая масса (легче стали примерно в два раза) – совокупность этих качеств обусловила тот факт, что ученые стали уделять повышенное внимание данному металлу. В результате титан получил широкое применение в промышленном производстве.

Немного истории

До середины XX столетия ситуация с использованием этого металла выглядела отнюдь не перспективной. Его обработка тогда было весьма сложной и, соответственно, дорогостоящей. Причины такие:

• титан начинает плавиться при высокой температуре, достигающей отметки 1660°С;

• этот металл обладает высокой вязкостью. Поэтому при механической обработке на станках, он склонен к налипанию на поверхность режущего инструмента.

Но металлургическая отрасль развивается стремительными темпами. С появлением новых технологий процесс обработки титана заметно упростился. Снизилась также его стоимость из-за увеличения объемов производства.

Разновидности титановых сплавов, утвержденные нормами ГОСТ 19807-91

Отечественной промышленностью производится много видов титановых сплавов. Они отличаются содержанием химических элементов. Требования к этому показателю устанавливаются ГОСТом 19807-91. В таблице указаны численные значения данного параметра касательно основных компонентов каждой указанной марки металла.

Титановые сплавы для изготовления крепежа

Для выпуска крепежных элементов наиболее подходят две разновидности титансодержащего сырья. Коротко рассмотрим их.

• Технически чистый титан (международной классификацией установлено его четыре группы: Titan grade 1 – 4) не содержит примесей. Из них самым востребованным является металл Титан Grade 2. На отечественном рынке его представляет марка BТ1-0. Этот титан технический характеризуется высокой прочностью. По данному показателю он идентичен стали, прочностные характеристики которой соответствуют требованиям класса 8.8. Если же говорить о весе, то здесь решающую роль играет плотность материалов. Поскольку ее уровень у титана в два раза ниже, чем у стали, соответственно во столько же раз его масса меньше. Titan grade 2 демонстрирует хорошую устойчивость при контакте с большинством агрессивных сред, начиная с ортофосфорной (Н3РО4) и серной (Н2SО4) кислоты, включая хлорид железа FеСl2 и хлор влажный, и заканчивая азотной кислотой (НNО3) и морской водой. Более того, даже кислота плавиковая (НF) этому металлу не страшна.
• Титановый сплав Titanium Grade 5. Яркий представитель этой группы на отечественном рынке – сплав деформируемый марки BТ6. По сравнению с чистым титаном, коррозионная устойчивость Titanium Grade 5 ниже, но его прочностные характеристики лучше. Собственно, поэтому изготовленные из этого металла крепежные используются там, где предполагается воздействие особо высоких нагрузок. Но, конечно же, они способны выполнять свои функции в условиях контакта с агрессивной средой и при повышенных температурах. Сплав Titanium Grade 5 по прочности превосходит нержавеющую сталь АІSІ 316 (A4) в четыре раза, а его плотность в два раза меньше. Совокупность этих качеств обусловила применение данного сплава при необходимости соблюдения следующих требований:
• небольшой вес собранной конструкции;
• повышенная устойчивость крепежных деталей к воздействию разрушающих нагрузок, работающих на растяжение либо на срез;
• созданный объект должен иметь повышенные прочностные характеристики. Эти требования актуальны для многих сфер промышленного производства, в число которых входят химическая отрасль, прокладка и последующая эксплуатация газо- и нефтепроводов, постройка морских судов и космических аппаратов, авиационная промышленность.

Ассортимент крепежа из титана

Титановые сплавы выступают в качестве сырья для изготовления метизов следующих видов:

• винтов. Отличаются эти детали конфигурацией головки. Она может быть выполнена:
• в виде невысокого цилиндра, полусферы;
• как полупотайная конструкция или предусматривающая установку полностью под потай;
• в форме шестигранника;
• с различными шлицами, начиная с плоского, включая шестигранный и заканчивая крестообразным;
• шайб. Номенклатура таких элементов на отечественном рынке очень широкая. Наибольшее распространение получили шайбы, в том числе из титановых сплавов, следующих типов:плоские, выполненные в виде круга или квадрата;
• пружинные. В эту группу входят т.н. гроверы, а также двухвитковые круглые разрезные шайбы. Они характеризуются расположением торцов в различных плоскостях;
• кузовные. Их отличием от обычных плоских шайб являются увеличенные размеры полей. Такое конструктивное решение обеспечивает надежный контакт с поверхностью установочного основания и, одновременно уменьшает величину удельного давления, что предотвращает его возможное деформирование;
• болтов. В качестве основного критерия, служащего для подразделения болтов на виды, тоже выступает конфигурация шляпки. Она бывает не только с шестью гранями, но может иметь цилиндрическую и даже конусообразную форму. Кроме того, очень популярны болты, у которых головка оснащена фланцем;
• саморезов. Производятся такие титановые метизы с полусферической, цилиндрической шляпкой, а также с головкой под потай. Особое конструктивное решение предусмотрено для крепления саморезами изделий из хрупких материалов. У них шляпка с пресс-шайбой;

• гаек. Наиболее востребованы гайки следующих видов:
• традиционные шестигранные;
• с дополнительными элементами в виде ушек/лепестков. Называются «барашковыми»;
• с внутренним пластмассовым либо полиамидным кольцом – «самоконтрящиеся»;
• с глухим отверстием и торцевой поверхностью, выглядящей в виде полусферы – «колпачковые»;
• шпилек. Эти крепежные детали принято подразделять на две большие категории:
• шпильки с полной резьбой. По названию понятно, что витки резьбы накатаны по всей длине стержня;
• шпильки с гладкой срединной частью.
• Кроме того, на торце небольшого по размерам такого крепежного элемента может иметься шлиц. Но тогда это будет уже не шпилька, а т.н. установочный винт.

Заключение

Производят титановый крепеж из проволоки, изготовленной, преимущественно из таких сплавов, как BT1-00 и BT6. Кроме того с этой целью используются стержни, а также прутки, прошедшие процедуру отжига. Наибольшее распространение получили технологии высадки (уменьшение длины заготовки с одновременным увеличением ее толщины), экструзии и ковки. Но существует и другая методика, предусматривающая производство крепежных элементов из полуфабрикатов, которые уже прошли этап термического упрочнения. Реализуется она путем их механической обработки. Заключительные этапы данной технологии – дисперсионное твердение и старение. В результате титановый крепеж обретает заданные свойства.