Przedstawiono stan rozwoju stopu tytanu do elementów złącznych dla lotnictwa
Elementy złączne ze stopu tytanu są szeroko stosowane w lotnictwie ze względu na ich niską gęstość, wysoką wytrzymałość właściwą i odporność na korozję. Dokonano przeglądu stanu rozwoju materiałów ze stopu tytanu na elementy złączne dla lotnictwa. W połączeniu z rozwojem stopu tytanu na elementy złączne, wprowadzono status zastosowania stopu tytanu do elementów złącznych w kraju i za granicą oraz porównano i przeanalizowano właściwości użytkowe materiałów ze stopu tytanu na elementy złączne. Jednocześnie, w połączeniu z wymaganiami stawianymi zaawansowanym samolotom w zakresie wysokowydajnych elementów złącznych, wprowadza się kilka materiałów ze stopu tytanu o wysokiej wytrzymałości i odporności na obciążenia dynamiczne, z których wykonane są elementy złączne oraz technologia ich obróbki.
Śruby, kołki, wkręty, nakrętki, podkładki, kołki, nity i inne elementy złączne są szeroko stosowane w samolotach. Liczba elementów złącznych i elastycznych zastosowanych w samolocie to zaledwie kilkaset tysięcy, a nawet kilka milionów. Na przykład liczba elementów złącznych zastosowanych w rosyjskim samolocie il-96 wynosi 142000, jednego pasażera lotniczego A380 ponad 1 milion, a Boeinga 787 ponad 1 milion Zdarzały się przypadki opóźnień w dostawach z powodu niedobór elementów złącznych. Wraz z ulepszaniem zaawansowanego charakteru samolotu, wymagania dotyczące materiałów mocujących są coraz wyższe. Stop tytanu o dużej utracie wagi, odporności na korozję, właściwościach niemagnetycznych i dobrej kompatybilności z kompozytami stał się pierwszym wyborem dla zaawansowanych materiałów do mocowania samolotów. Elementy złączne ze stopu tytanu są szeroko stosowane w wojskowych samolotach myśliwskich i transportowych, takich jak F-16, F-18, F-35, F-22, C-17 i tak dalej, a [1-3] osiągnęły dobre wyniki, F -15. Łączniki ze stopu tytanu do samolotów myśliwskich stanowią 73% łączników całego samolotu. 423000 sworzni ze stopu tytanu i 241000 śrub ze stopu tytanu jest używanych w dużych wojskowych samolotach transportowych C-17. Po zastosowaniu łączników ze stopu tytanu BT16 o masie 940 kg w samolocie pasażerskim figury 204, masa samolotu została zmniejszona do 688 kg. Po zastosowaniu łączników ze stopu tytanu w samolotach Boeing 747 zamiast łączników ze stali stopowej, łączna masa pojedynczej maszyny zmniejsza się o 1814 kg [2]. Łączniki ze stopu tytanu do samolotów myśliwskich stanowią 73% łączników całego samolotu. 423000 sworzni ze stopu tytanu i 241000 śrub ze stopu tytanu jest używanych w dużych wojskowych samolotach transportowych C-17. Po zastosowaniu łączników ze stopu tytanu BT16 o masie 940 kg w samolocie pasażerskim figury 204, masa samolotu została zmniejszona do 688 kg. Po zastosowaniu łączników ze stopu tytanu w samolotach Boeing 747 zamiast łączników ze stali stopowej, łączna masa pojedynczej maszyny zmniejsza się o 1814 kg [2]. Łączniki ze stopu tytanu do samolotów myśliwskich stanowią 73% łączników całego samolotu. 423000 sworzni ze stopu tytanu i 241000 śrub ze stopu tytanu jest używanych w dużych wojskowych samolotach transportowych C-17. Po zastosowaniu łączników ze stopu tytanu BT16 o masie 940 kg w samolocie pasażerskim figury 204, masa samolotu została zmniejszona do 688 kg. Po zastosowaniu łączników ze stopu tytanu w samolotach Boeing 747 zamiast łączników ze stali stopowej, łączna masa pojedynczej maszyny zmniejsza się o 1814 kg [2].
W ostatnich latach łączniki ze stali stopowej w amerykańskich wojskowych i cywilnych samolotach zostały zasadniczo zastąpione łącznikami ze stopu tytanu. Jednak rozwój technologii materiałów ze stopu tytanu na elementy złączne dla przemysłu lotniczego w Chinach jest stosunkowo późny i od dawna opiera się na imporcie. Wraz z przyspieszeniem procesu lokalizacji stopu tytanu na elementy złączne, następuje dalsze czesanie materiałów ze stopu tytanu na elementy złączne
A rozwój technologii jest bardzo potrzebny.
Na podstawie przeglądu stanu stosowania elementów złącznych ze stopu tytanu w kraju i za granicą, w artykule porównano i przeanalizowano właściwości użytkowe materiałów ze stopu tytanu na elementy złączne. W połączeniu z wymaganiami zaawansowanych samolotów w zakresie wysokowydajnych elementów złącznych, wprowadza się kilka materiałów ze stopu tytanu o wysokiej wytrzymałości i odporności na obciążenia dynamiczne, przeznaczonych na elementy złączne i technologię ich obróbki.
Opracowanie i zastosowanie stopu tytanu na elementy złączne
1.1 Rozwój i zastosowanie stopu tytanu na elementy złączne za granicą
Śruby są szeroko stosowane w elementach złącznych. Wytrzymałość na ścinanie i rozciąganie śrub ze stopu tytanu powinna osiągnąć poziom stali o wysokiej wytrzymałości 30CrMnSiA. Pierwsze użycie łączników ze stopu tytanu sięga lat pięćdziesiątych XX wieku. Stany Zjednoczone po raz pierwszy zastosowały śruby Ti-6Al-4V (ti-64) w bombowcach B-52 i osiągnęły znaczący efekt redukcji masy [4]. Ti-64 ma niską gęstość, dobre właściwości wytrzymałościowe i zmęczeniowe, prosty skład stopu i niski koszt półproduktów, dlatego jest szeroko stosowany i rozwijany. W 1955 r. Użyto 1 mln śrub ze stopu tytanu ti-64, aw 1958 r. 20 mln śrub, które stopniowo stały się głównymi materiałami mocującymi stosowanymi w działach lotniczych w Stanach Zjednoczonych i Europie Zachodniej. Jednak plastyczność na zimno ti-64 jest bardzo słaba, a formowanie łącznika może być tylko spęczane na gorąco, potrzebny jest specjalny sprzęt, taki jak rozwiązanie próżniowe (chłodzenie wodą), starzenie i inne specjalne wyposażenie, więc koszt produkcji jest zwiększony. Jednocześnie ze względu na słabą hartowność i brak zapewnienia spójności wykonania przy dużych przekrojach, rozmiar śruby jest ograniczony, który na ogół nie przekracza φ 19 mm. Następnie w Stanach Zjednoczonych zaczęto stosować ti-3al-8v-6cr-4mo-4zr (β - C) do przygotowania elementów złącznych o poziomie wytrzymałości 1150mpa, a dzięki dobrej hartowności może produkować łączniki wielkogabarytowe o średnicy ok. 38 mm [5]. która na ogół nie przekracza φ 19 mm. Następnie w Stanach Zjednoczonych zaczęto stosować ti-3al-8v-6cr-4mo-4zr (β - C) do przygotowania elementów złącznych o poziomie wytrzymałości 1150mpa, a dzięki dobrej hartowności może produkować łączniki wielkogabarytowe o średnicy ok. 38 mm [5]. która na ogół nie przekracza φ 19 mm. Następnie w Stanach Zjednoczonych zaczęto stosować ti-3al-8v-6cr-4mo-4zr (β - C) do przygotowania elementów złącznych o poziomie wytrzymałości 1150mpa, a dzięki dobrej hartowności może produkować łączniki wielkogabarytowe o średnicy ok. 38 mm [5].
BT16 (Ti-3Al-5Mo-4,5V) jest głównym łącznikiem w Rosji. Poziom wytrzymałości stopu tytanu o wysokiej wytrzymałości typu α + β wynosi 1030 MPa. Głównymi półfabrykatami są pręty gorącowalcowane oraz pręty polerowane i druty do odkuwania na zimno. Stosowane są głównie do produkcji elementów złącznych, takich jak śruby, wkręty, nakrętki i nity. Maksymalna temperatura pracy to 350 ℃. Wytrzymałość stopu tytanu BT16 w stanie starzenia w roztworze jest nieco niższa niż stopu ti-64. Główną zaletą stopu tytanu BT16 jest to, że można go spęczać na zimno w stanie wyżarzonym, co znacznie poprawia wydajność produkcji [6-7]. Dlatego łącznik BT16 wytwarzany metodą odkształcania na zimno jest szeroko stosowany w rosyjskim przemyśle maszynowym i stał się głównym standardowym materiałem stosowanym w rosyjskim sektorze lotniczym.
Wraz z promocją A380 i innych zaawansowanych samolotów cywilnych kraje europejskie i amerykańskie zaczęły badać mocne elementy złączne, które mogą zastąpić nadstopy Inconel718, a286 i mp35n. Kandydujące stopy obejmują stopy tytanu, takie jak β - LCB, ti-153, β 21s i ti-3553. Brak jest jednak raportu na temat ich praktycznego zastosowania w elementach złącznych.
