Zračni promet je postal nesoddeljiv del našega vsakdanjega življenja – bodisi prek logistike zračnih pošiljk ali potovanj z letalom. Ko dvignemo pogled proti nebu in opazujemo letala, ki prehitevajo nad nami, se nam naravno postavi vprašanje: iz kakšnih materialov so izdelana letala, ki lahko prenašajo tako ogromne obremenitve in delujejo na visokih nadmorskih višinah?
Poglejmo, iz kakšnih materialov izvirajo te izjemne zmogljivosti.
Leta 1948 je podjetje DuPont uspešno doseglo industrijsko proizvodnjo titanove mehke sponže z uporabo magnezijevega redukcijskega postopka, kar je predstavljalo pomemben mejnik v zgodovini titanovih materialov. Od takrat naprej se titanove zlitine široko uporabljajo v različnih panogah zaradi njihovih izjemnih fizikalnih lastnosti, med katere spadajo visoka specifična trdnost, odlična odpornost proti koroziji in nadpovprečna odpornost proti toploti .
Opomba: titan je na Zemljinem površju razmeroma razširjen element, ki po skupni najdenosti zaseda deveto mesto , kar je znatno več kot pri pogosto uporabljenih kovinah, kot so baker, cink in kositer. Široko je razpršen v mnogih vrstah kamnin, zlasti v peskih in glinah, kjer so zaloge še posebej obsežne.
Titan kaže številne izjemne lastnosti, med katere spadajo visoka trdnost, visoka toplotna trdnost, odlična odpornost proti koroziji, izvrstno obnašanje pri nizkih temperaturah ter močna kemična aktivnost .
Natančneje rečeno je trdnost titana veliko višja od trdnosti aluminijevih zlitin, magnezijevih zlitin in nerjavnih jekel, kar ga uvršča med najizvirnejše konstrukcijske kovine. Titane zlitine se izjemno dobro obnašajo tudi pri višjih temperaturah, pri čemer so delovne temperature znatno višje kot pri aluminijevih zlitinah, hkrati pa ohranjajo dolgoročno delovno sposobnost pri 450–500 °C .
Poleg tega titan izkazuje odlično odpornost proti kislinam, alkalijam in atmosferski koroziji, zlasti pa izrazito visoko odpornost proti pikasti koroziji in napetostni koroziji pri nizkih temperaturah titane zlitine, kot so TA7 zadostno dobro ohranjajo plastičnost in mehanske lastnosti celo pri temperaturah tako nizkih kot –253 °C .
Vendar titan pri višjih temperaturah kaže visoko kemijsko reaktivnost in se lahko preprosto veže z zrakom prisotnimi plini, kot sta vodik in kisik, pri čemer nastajajo zakorozene površinske plasti. Nadalje imajo titane zlitine relativno nizko toplotno prevodnost – približno četrtina vrednosti za nikl, petina vrednosti za železo in enajstnajstina vrednosti za aluminij —medtem ko je njihov modul elastičnosti približno polovica modula elastičnosti jekla . Te lastnosti naredijo titan nepogrešljivega v številnih naprednih inženirskih aplikacijah.
Titanove zlitine lahko po uporabi razdelimo na toplotno odporne zlitine, visoko trdne zlitine, korozijo odporne zlitine (npr. zlitine Ti-Mo in Ti-Pd), nizkotemperaturne zlitine , in posebne funkcionalne zlitine , vključno s titanovo–železovimi materiali za shranjevanje vodika in titanovo–nikljevimi spominskimi zlitinami.
Čeprav je zgodovina uporabe titanovih zlitin relativno kratka, so njihove izjemne lastnosti prinesle številne priznanja, med katerimi je tudi naslov „vesoljski kovinski material“. Ta oznaka izhaja iz njihove nizke mase, visoke trdnosti in odlične odpornosti proti visokim temperaturam, kar jih naredi idealnimi materiali za letala in vesoljska vozila.
Trenutno približno tri četrtine svetovne proizvodnje titana in titanovih zlitin se uporablja v vesoljski industriji , pri čemer so mnoge komponente, ki so bili nekoč izdelane iz aluminijevih zlitin, zdaj nadomeščene z titanovimi zlitinami.
Titanove zlitine so ključni materiali pri izdelavi letal in motorjev. Široko se uporabljajo pri kovanih ventilatorskih komponentah, diskih in lopaticah kompresorjev, ohišjih motorjev ter izpušnih sistemih , kot tudi strukturni sestavni deli, kot so okviri in pregradne stene .
V zrakoplovni in vesoljski tehniki visoka specifična trdnost, odpornost proti koroziji ter dobra delovna lastnost pri nizkih temperaturah titanovih zlitin naredijo te zlitine idealne za tlakovne posode, rezervoarje za gorivo, vijake, trakove za instrumente, strukturne okvire in ovojnice raket . Varjeni izdelki iz titanovih zlitinskih plošč so obsežno uporabljeni v umetnih satelitih, luničnih modulih, pilotiranih vesoljskih plovilih in vesoljskih šatljih .
Leta 1950 so Združene države Amerike prvič uporabile titanove zlitine na Lovsko-bombnem letalu F-84 , kjer so jih uporabili za nepodporno obremenjene komponente, kot so toplotni ščiti zadnjega dela trupa, zračni kanali in oblikovane obloge repa. Od 1960-ih naprej se je uporaba titanovih zlitin razširila iz zadnjega dela trupa na srednji del trupa, pri čemer so delno nadomestile konstrukcijsko jeklo v pregradnih stenah, nosilcih in vodilnih tirih zakril .
Do leta 1970, ko so začeli množično proizvajati civilna letala, kot je Boeing 747 , se je uporaba titanovega materiala dramatično povečala. Samo Boeing 747 je vseboval več kot 3640 kg titana , kar predstavlja približno 28 % konstrukcijske teže letala . Titanove zlitine so se prav tako začele obsežno uporabljati v raketah, satelitih in vesoljskih plovilih.
Prvič, titanove zlitine imajo relativno nizko toplotno prevodnost – le približno četrtino toplotne prevodnosti jekla, eno trinajstino aluminija in eno petindvajsetino bakra med obdelavo je odvajanje toplote in hlajenje zato neustrezno, kar vodi do visokih temperatur, osredotočenih v rezalni coni . To lahko povzroči deformacijo obdelovanega dela in elastično obnovo, poveča rezalni navor, pospeši obrabo rezalnega robu orodja ter znatno zmanjša življenjsko dobo orodja.
Drugič, ker je rezalna toplota osredotočena blizu rezalnega roba in se ne more hitro razpršiti, se trenje na prednji površini orodja poveča, kar otežuje odvajanje zvitkov in še dodatno pospešuje obrabo orodja.
Nazadnje pri višjih temperaturah se kemična aktivnost titanovih zlitin znatno poveča. Te imajo tendenco reagirati s materiali rezalnih orodij, kar povzroča lepljenje, difuzijo in nastanek nabranega roba . Ti pojavi lahko povzročijo zlepljenost orodja, izgorevanje ali celo lom orodja ter hudo vplivajo na kakovost in učinkovitost obdelave.
Obdelovalna središča lahko hkrati obdelujejo več komponent, kar znatno izboljša učinkovitost proizvodnje. Njihova visoka natančnost zagotavlja odlično doslednost izdelkov, poleg tega pa z funkcijami kompenzacije orodij lahko v celoti izkoriščamo notranjo natančnost stroja.
Obdelovalna središča ponujajo tudi močno prilagodljivost in fleksibilnost , kar jim omogoča enostavno obdelavo lokov, zaobljenih robov in prehodov z zaobljenimi vogali. Še bolj impresivno je, da podpirajo večfunkcijske operacije , kot so frezanje, vrtanje, razvrtavanje in navijanje – vse na enem samem stroju.
Z vidika nadzora stroškov obdelovalna središča omogočajo natančno računovodsko evidentiranje stroškov in načrtovanje proizvodnje, odpravijo potrebo po specializiranih pripravkih, zmanjšajo skupne stroške ter skrajšajo proizvodne cikle. Prav tako znatno zmanjšajo težavnost fizičnega dela in se brezhibno integrirajo z programsko opremo CAM, kot je UG (NX) za izvajanje večosnega obdelovanja.
Izbira ustrezne rezalne orodja in hladilnih tekočin je ključnega pomena pri obdelavi titanovih zlitin. Materiali orodij morajo kazati visoka tvrdnost in odpornost proti nosenju za zagotavljanje učinkovitega odstranjevanja materiala. Izbira hladilne tekočine neposredno vpliva na kakovost in učinkovitost obdelave – ustrezne hladilne tekočine zmanjšujejo trenje in rezalno toploto, podaljšujejo življenjsko dobo orodij in izboljšujejo natančnost obdelave.
Zaradi posebnih karakteristik obdelave titanovih zlitin se geometrija končnega freza znatno razlikuje od konvencionalnih orodij.
A manjši kot vijačnice (β) se priporoča za povečanje prostornine žlebov, izboljšanje odvajanja zvitkov in izboljšanje odvajanja toplote.
Pri obdelavi titanovih zlitin je treba uporabiti nižje rezalne hitrosti skupaj z ustrezno hitrostjo podajanja, razumnimi globinami reza in nadzorovanimi dopusti za končno obdelavo.
Hladilne tekočine, ki vsebujejo klor, je treba izogibati, da se prepreči nastanek strupenih snovi in vodikove krhkosti ter zmanjša tveganje napetostne korozije pri višjih temperaturah.
Priporočljivo je uporabiti sintetične vodotopne emulzije ali posebej formuliranih hladilnih tekočin, primerjnih za obdelavo titanove zlitine.
Tople novice2025-12-31
2024-12-31
2024-12-04
2024-12-03
2024-12-05
2024-11-27
Naša profesionalna prodajna ekipa čaka na vaše posvetovanje.
EN
AR
BG
HR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
HI
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
LV
LT
SR
SK
SL
UK
VI
ET
HU
TH
TR
AF
MS
GA
IS
