21. yüzyılda hızlı endüstriyel gelişmeyle birlikte ülkemin havacılık endüstrisi benzeri görülmemiş bir gelişme kaydetti. Yüksek seviyeli havacılık faaliyetleri giderek daha sık hale geliyor. Bu faaliyetler yalnızca bilim ve teknolojiyi etkilemekle kalmıyor, aynı zamanda siyaseti, ekonomiyi, askeriyeyi ve hatta insan yaşamını da derinden etkiliyor. Havacılık ve uzay endüstrisinin büyük başarıları, havacılık malzemeleri teknolojisindeki ilerlemeden ayrılamaz. Titanyum alaşımları yüksek mukavemeti ve hafifliği nedeniyle havacılık alanında yeri doldurulamaz bir konuma sahiptir.
Titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarının kesme mukavemetini ve çekme mukavemetini arttırmak için, titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarının katı çözelti yaşlandırma ısıl işlemine tabi tutulması gerekmektedir. Bu işlem yöntemi, bağlantı elemanlarının kesme mukavemetini 660MPa'ya yükseltebilirken, çekme mukavemeti 1100MPa'ya ulaşabilir. Titanyum alaşımlarından yapılan bağlantı elemanları detaylı olarak incelenmelidir. Görünüşte bir hasar olup olmadığının gözlemlenmesinin yanı sıra mekanik özelliklere ve metalurjiye de tabi tutulması gerekir.
21. yüzyılda hızlı endüstriyel gelişmeyle birlikte ülkemin havacılık endüstrisi benzeri görülmemiş bir gelişme kaydetti. Giderek sıklaşan havacılık faaliyetleri, havacılık biliminin gelişimini yönlendirmiş ve havacılık malzemelerinin araştırılmasını ve geliştirilmesini hızlandırmıştır. Titanyum alaşımları, mükemmel yüksek mukavemetleri ve düşük ağırlık oranlarından dolayı giderek havacılık malzemeleri arasında hakim konumu işgal etmiştir. Bu durum ülkemin ekonomisinde, askeri ve günlük yaşamında çok büyük değişikliklere yol açtı.
Titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarının kesme mukavemetini ve çekme mukavemetini arttırmak için, titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarının katı çözelti yaşlandırma ısıl işlemine tabi tutulması gerekmektedir. Bu işlem yöntemi, bağlantı elemanlarının kesme mukavemetini 660MPa'ya çıkarabilir, çekme mukavemeti ise 1100MPa'ya ulaşabilir. Titanyum alaşımlı bağlantı elemanları fabrikadan çıkmadan önce görünüm, mekanik özellikler ve metalurjik işlemler açısından sıkı bir şekilde incelenmelidir. Titanyum alaşımlı bağlantı elemanları katı malzeme standartlarına ve kalitesine, performans standartlarına ve gereksinimlerine sahiptir. Titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarının işlenmesi teknik koşulları, AMS4967 standardında belirtilen ilgili gereksinimlere (tel, tavlama, dövme ve halkalar, ısıl işleme tabi tutulabilir titanyum alaşımlı çubuklar) uygun olmalıdır. Bu standardın malzeme toleransı, boyutu, metalografik yapısı, görünümü, kusur kontrolü ve mekanik özellikleri açısından açık standart gereksinimleri ve performans gereksinimleri vardır.
Titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarının işlenmesindeki sorunlar
Korozyon sorunu. Titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarını takarken belirli bir boşluk oluşturmak kolaydır, böylece yüzey kaplamaları metal hava saldırıları arasında akacak ve bu da bağlantı elemanlarını üretim süreci sırasında giysilere karşı savunmasız hale getirecektir. Sonraki kullanım sürecinde bağlantının sıkılığı etkilenecektir. Titanyum alaşımlı malzemelerin güçlü korozyon direnci, temel olarak titanyum alaşımının çok aktif olmasından ve bir oksit filmi oluşturacak şekilde oksitlenmesinden kaynaklanmaktadır. Bu oksit film korozyona karşı çok dayanıklıdır ve diğer malzemelerle neredeyse hiç reaksiyona girmez, iç kısmı korozyondan korur, böylece titanyum malzemelerin korozyon direncini artırır.
Tornalamada sorunlar. Titanyum alaşımlı malzemelerin işlenmesi zordur ve termal iletkenlikleri zayıftır. İşleme sırasında oluşan ısı, parçalar ve takım tezgahı yapısı boyunca dağılmayacak, kesme alanında yoğunlaşacaktır. Ufalanmaya ve deformasyona neden olabilecek güçlü bir çentik hassasiyeti vardır; ve bıçağın körelmesi daha da yüksek ısı üretecek ve takım ömrünü daha da azaltacaktır. Kesme işlemi sırasında oluşan yüksek sıcaklık da iş parçasının sertleşmeye devam etmesine neden olacaktır. Bu olay titanyumun yüzey bütünlüğünü etkileyecek ve parçaların geometrik doğruluğunun hatalı olmasına ve yorulma mukavemetinin ciddi şekilde azalmasına neden olabilecektir. Genel olarak konuşursak, makul işleme koşulları altında tornalama işlemi zor değildir. Seri üretim, sürekli kesme ve büyük miktarda talaş kaldırma gerektiren kesme işlemleri yapılacaksa karbür takımların kullanılması gerekir; ve kesme veya kesmeyi oluştururken, çelik aletin makul şekilde ayarlanması gerekir ve gerektiğinde metal seramik aletler kullanılır.
Titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarının işlenmesinde hassasiyet sorunları. Makineler için hassasiyet gereksinimleri daha yüksek olacaktır. Mekanik üretim sırasında, takım her üretim prosesinde çalışma aşınması durumunda olduğundan ve programa göre kalibre edildiğinden, titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarının yoğunluğu daha fazla olur ve takım, işleme prosesi sırasında kolaylıkla aşınır. Aşınma durumunda takım hala programa göre işlenir ve bu da işleme sırasında bağlantı elemanının hassasiyetini kolaylıkla etkileyebilir.
Bağlantı elemanının doğruluğu, işleme sırasında izin verilen hata aralığı dahilinde sıkı bir şekilde kontrol edilmiyorsa, kullanıldığında titanyum alaşımı ve diğer malzemeler sıkı bir şekilde bağlanamaz ve bu da sonraki kullanım etkisini etkileyecektir. Bu nedenle, mekanik işlemede titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarının doğruluğunun arttırılması, üretim sürecinde çözülmesi gereken önemli bir zorluktur. Örneğin şekilde gösterilen bağlantı elemanı proses ürünü, yüksek hassasiyetli üretim atölyesinde üretilen bir üründür ve bu ürünün bağlantı performansı daha iyidir.
Titanyum alaşımlı bağlantı elemanlarının işlenmesi için proses ipuçları
Kesme kuvvetini, kesme ısısını ve iş parçasının deformasyonunu azaltmak için pozitif açılı geometriye sahip bir bıçak kullanın; bıçağın kenarını keskin tutun, kör aletler ısı birikmesine ve aşınmaya neden olur ve aletin arızalanmasına yatkındır. İş parçasının sertleşmesini önlemek için sabit ilerlemeyi koruyun. Kesme işlemi sırasında takım her zaman beslemede olmalıdır. Frezeleme sırasında radyal kesme derinliği ae yarıçapın %30'u olmalıdır. İşleme sürecinin termal stabilitesini sağlamak ve yüzey denatürasyonunu ve aşırı sıcaklıktan kaynaklanan takım hasarını önlemek için yüksek basınçlı ve yüksek akışlı kesme sıvısı kullanın. Titanyum alaşımlarını mümkün olduğu kadar yumuşak halde işleyin, çünkü malzemenin sertleştikten sonra işlenmesi zorlaşır ve ısıl işlem malzemenin mukavemetini arttırır.
Kesmek için geniş bir takım ucu yarıçapı veya pah kullanın ve bıçağın mümkün olduğu kadar büyük bir kısmını kesime yerleştirin. Bu, her noktada kesme kuvvetini ve ısıyı azaltabilir ve yerel kırılmayı önleyebilir. Titanyum alaşımlarını frezelerken, tüm kesme parametreleri arasında kesme hızı vc takım ömrü üzerinde en büyük etkiye sahiptir ve radyal kesme derinliği (frezeleme derinliği) ae ikinci sıradadır.
Havacılıkta uygulama
Titanyum alaşımlı bağlantı elemanları, uçuş ve gemi inşa alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, ülkeme teslim edilen her C919 hava gemisinin yaklaşık 200,000 titanyum alaşımlı cıvataya ihtiyacı vardır. 100 uçağı teslim etmek için toplam 20 milyon titanyum cıvata gerekiyor. 2018 yılında yılda 150 dev nakliye gemisinin sevk edilmesi bekleniyorsa, her yıl ihtiyaç duyulan toplam titanyum bağlantı elemanı miktarı 30 milyona kadar çıkacak. Titanyumun olağanüstü bir gelişme potansiyeline sahip olduğu ve beklentilerin şaşırtıcı derecede iyimser olduğu görülebilir.
Gelecekte uzun bir süre boyunca, ülkemin havacılık endüstrisinin hızla gelişmesiyle birlikte cıvatalara olan talep açıkça artacaktır. ülkem büyük uçak üretiminde önemli ilerleme kaydetti. 2014 yılındaki ilk uçuşa henüz vakit olmasına rağmen 2010 yılı sonunda yapılan diyalogda 100 uçağın ilerletilmesine yönelik eylem planı belirlendi. Bu siparişlerin toplam miktarına bakıldığında titanyum bağlantı elemanlarına olan talep oldukça yüksek. çok büyük ve pazar beklentileri çok geniş.
Uçuş cihazının güvenliğini ve sağlamlığını sağlamak amacıyla titanyum alaşımlı cıvatalara yönelik gereksinimler çok katıdır. Özellikle ticari uçaklar hizmete alındıktan sonra genellikle uzun süre 20 ila 30 saat çalışıp günde on saatten fazla uçmaları gerekiyor, dolayısıyla türbülans gerekliliği aslında normal uçuşa göre daha fazla. Titanyum alaşımlı cıvatalar bu yüksek gereksinimleri karşılayamasa da uçağın ağırlığını tamamen azaltarak uçağın performansını artırabilir, kullanım kaybını azaltabilir ve en önemlisi yakıt kullanımını azaltabilir.
