|
【 緊固件產(chǎn)業(yè) 緊固件雜志 】鈦合金緊固件是當(dāng)今緊固件制造領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)含量最高的產(chǎn)品種類，也是中國緊固件行業(yè)增加產(chǎn)品技術(shù)含量，實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級的重點選擇目標(biāo)之一。應(yīng)用鈦合金緊固件產(chǎn)生的減重效果，對提高飛機和航天器的推進力、增加射程、節(jié)省燃料、減少發(fā)射費用等都將產(chǎn)生巨大的效應(yīng)。
鈦及其合金由于具有密度小（4.51g/cm3）、強度高（有的達到1000MPa）、比強度大，且高低溫性能（-250℃～500℃）與抗疲勞性能（疲勞極限是鋼的兩倍）優(yōu)異等特點，所以非常適合在飛機、導(dǎo)彈、火箭等高速飛行器上使用。應(yīng)用鈦合金緊固件產(chǎn)生的減重效果，對提高飛機和航天器的推進力、增加射程、節(jié)省燃料、減少發(fā)射費用等都將產(chǎn)生巨大的效應(yīng)。在現(xiàn)代飛機制造中，一架飛機所用的連接緊固件少則幾十萬件，多則幾百萬件。鈦合金緊固件占其中螺紋緊固件的比例高達90%。鈦合金緊固件已成為當(dāng)今最重要的“航太緊固件”品種。
1. 鈦合金緊固件的市場前景
鈦合金緊固件具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，特別是它的正電位性能恰好與碳纖維復(fù)合材料相匹配，有效地防止了緊固件的電偶腐蝕。因此不僅鈦結(jié)構(gòu)、鋁結(jié)構(gòu)，甚至一些復(fù)合材料的連接也可采用鈦合金緊固件。這一特性是任何其他材料所無法取代的，這也是鈦合金緊固件迅速發(fā)展、用量逐年增加的另一個原因。鈦合金緊固件不僅在航空、航天領(lǐng)域具有旺盛的需求，而且在艦船制造（含潛艇等）以及石油、化工、輕工、電力、冶金等一些存在重腐蝕環(huán)境的工業(yè)領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。
航海設(shè)備制造領(lǐng)域
由于鈦的抗海水腐蝕能力比所有金屬都好，故在靜止或高速流動的海水中均具有特殊穩(wěn)定性。此外，用鈦合金制成的緊固件非常適合在潛艇、軍艦、民用船只以及海水淡化裝置上應(yīng)用。
重腐蝕環(huán)境的工業(yè)領(lǐng)域
在石油、化工、冶金、電力等工業(yè)的有關(guān)設(shè)施、設(shè)備中，緊固件和連接件不僅要承受一定的載荷，還會受到多種酸、堿介質(zhì)的強烈腐蝕，工作條件十分苛刻，使用鈦合金緊固件則是最佳選擇。因為，鈦在高溫濕氯氣環(huán)境中具有極強的耐腐蝕性能。比如，鈦在常溫氯水中，腐蝕速率為0.000565mm/a；在80℃的氯水中，腐蝕速率為0.00431mm/a；在95%的濕氯水中，腐蝕速率為0.00096mm/a。故鈦合金緊固件是取代不銹鋼緊固件的最佳替代品。
醫(yī)療與醫(yī)藥生產(chǎn)領(lǐng)域
由于鈦能夠抵抗人體內(nèi)部的液腐蝕，無磁，且具有良好的生物相容性，對人體無害，所以鈦合金緊固件被愈來愈多地應(yīng)用于制藥設(shè)備、醫(yī)療器械、手術(shù)器械和人造骨骼。高檔體育器材領(lǐng)域
在高檔體育器材（如高爾夫球桿）、高檔自行車及高檔轎車制造領(lǐng)域，鈦合金緊固件均有相當(dāng)可觀的應(yīng)用前景。據(jù)初步統(tǒng)計，2010年我國僅汽車、摩托車的用鈦就達到近8000t。由于汽車工業(yè)是緊固件產(chǎn)品的最大用戶，其需求量約占緊固件總銷售的18%-20%。因此，進一步拓展汽車用鈦合金緊固件的市場空間具有重大意義。
2011年作為七大戰(zhàn)略性新形產(chǎn)業(yè)之一的鈦材及鎢深加工產(chǎn)品（硬質(zhì)合金）已確定入選國家級新材料目錄。如今全球鈦產(chǎn)品都在挖掘新應(yīng)用領(lǐng)域，未來將向汽車、能源電力、體育休閑、醫(yī)療等領(lǐng)域不斷深入。預(yù)計到2013年，新應(yīng)用領(lǐng)域用鈦量由占世界鈦加工材總量的1.5×10 5 t的10%，提高到20%甚至更多。
2. 航空鈦合金緊固件品種
鈦合金緊固件抗拉強度一般為1000～1500MPa，相當(dāng)于30CrMnSiA鋼調(diào)質(zhì)后的強度級別，鈦合金緊固件的抗剪強度與合金鋼也屬同一等級，但密度僅為鋼的58%。因此，在國外先進飛機上，30CrMnSiA鋼緊固件已基本上由鈦合金緊固件代替。由于比強度較高（可達高強鋁合金的比強度），耐溫達350℃。現(xiàn)代飛機材用多種鈦合金緊固件，主要有普通鈦螺栓、干涉螺栓、特種螺栓等。
普通鈦緊固件主要有：普通鈦螺栓、高鎖螺栓、艾迪螺栓系統(tǒng)等。
普通鈦螺栓：按頭型分為沉頭（100°、130°）螺栓、六角螺栓、十二角螺栓、十二角法蘭螺栓等。100°沉頭螺栓有多種槽形，如菲利普十字槽、高扭矩十字槽、三翼槽、高扭一字槽等等。桿徑有間隙型的、干涉型的。
高鎖螺栓：它是一種可單面安裝的螺紋緊固件，是飛機上大量使用的緊固件之一。按受力可分為抗拉型、抗剪型。螺栓有100°沉頭和平凸頭、抗剪型用鋁高鎖螺母，抗拉型螺栓采用不銹鋼螺母。桿徑分為間隙型的、干涉型、短螺紋干涉型。螺母按用途分為普通高鎖螺母、密封高鎖螺母（內(nèi)有尼龍墊圈）、自對中高鎖螺母。
艾迪螺栓緊固系統(tǒng)：是第四代螺母系統(tǒng)，其螺栓的螺紋上帶有五個槽，螺母上帶有三個凸起，凸起在套筒作用下起驅(qū)動螺母，還起到安裝完畢時夾層達到一定的預(yù)載荷后填充到螺栓的螺紋槽中的作用。該系統(tǒng)的載荷可控制，不易損傷零件，適宜于復(fù)合材料的連接。
干涉緊固件：現(xiàn)代飛機疲勞壽命要求越來越高，軍用飛機壽命5000～8000飛行小時；民用飛機50000飛行小時。因此，需使用除孔壁強化外的干涉配合連接來提高結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。在民用飛機上，幾乎100%的不可拆卸的抗剪緊固件都采用了干涉配合技術(shù)。金屬結(jié)構(gòu)使用的干涉緊固件，如MD銷釘、干涉高鎖螺栓、70°干涉螺栓、干涉環(huán)槽釘?shù)龋刹捎勉T槍或拉槍兩種方法安裝。在復(fù)合材料上采用帶襯套的干涉環(huán)槽釘及近年來發(fā)展的HI-LEX緊固件系統(tǒng)。
| 