Parafusos de titânio vs aço

o titânio não é mais forte que o aço em si. possui uma melhor relação resistência / peso, o que significa que terá uma força rival do aço macio, mas será 40% mais leve. e tem outras condições favoráveis ​​em primeiro lugar, não corroerá sob a atmosfera (também em ambiente ácido) e possui boa tenacidade.

o único problema é que o material é altamente inflamável, ou seja, ele oxida se aquecido ao ar. portanto, todo o processo de fabricação, como fusão, vazamento, vazamento e usinagem, deve ser feito em vácuo ou atmosfera inerte, o que o torna muito caro.

Ok, o titânio não é uma resposta única, nem o aço! Há um grande número de ligas, e algumas são mais fortes, outras são mais fracas!

Em geral, um aço de alta resistência é mais forte que qualquer titânio, mas esse preço tem um preço, geralmente elementos de liga caros ou tratamento térmico que torna o aço quebradiço.

No entanto, o titânio é de menor densidade; portanto, se você dividir força por densidade para obter força específica (ou seja, força da mesma parte de massa), o titânio começa a parecer melhor e a se aproximar do aço.

Sua pergunta é tão geral e simplista (excessivamente simples), não parece que você tenha muita ou nenhuma experiência em materiais e talvez nem esteja claro o que você quer dizer com mais forte. Mais forte em massa? para dobrar? para a mesma peça de diâmetro? Sugiro que você pense mais em sua pergunta sobre por que deseja saber, como o material será usado, quais são seus requisitos, etc., para que possamos oferecer melhores respostas.

Vejamos o processo de fundição para fazer metal de titânio:

Primeiro, comece com um minério de titânio, como ilmenita ou rutilo, com alto teor de dióxido de titânio.

Em seguida, esmague este minério, misture-o com coque metalúrgico (uma forma de carbono), aqueça-o até que fique branco e passe o cloro gasoso e venenoso sobre ele. O carbono rouba oxigênio do dióxido de titânio para formar monóxido de carbono (um gás inflamável e venenoso), enquanto o cloro vai para o titânio formar tetracloreto de titânio (que se decompõe na presença de umidade), que é condensado em um líquido incolor . A fórmula do tetracloreto de titânio é TiCl4, ou na indústria, “cócegas”.

Nesse estágio, você pode decompor propositalmente seu lote de “cócegas” misturando-o com água (com cuidado!) Para produzir pigmento branco de alta pureza com dióxido de titânio e ácido clorídrico. Remova o ácido e você terá um lote utilizável de pigmento branco, que poderá adicionar às tintas e plásticos.

Para isolar o metal de titânio, você precisará misturar “cócegas” com metal de sódio (para o processo Hunter) ou metal de magnésio (processo de Kroll) em um vaso fechado onde o carbono, nitrogênio e oxigênio não podem atingi-los, bombeie Cheio de gás inerte argônio e aqueça a mistura. O sódio ou o magnésio roubam o cloro das cócegas, isolando o titânio na forma de esponja. Você está quase lá!

Para a última etapa, coloque seu pedaço de esponja de titânio em outro vaso fechado cheio de gás argônio, aqueça-o próximo ao ponto de fusão do titânio e forje-o em um pedaço sólido, forçando as partículas de cloreto de sódio ou cloreto de magnésio. Resfrie-o e você será recompensado com uma peça robusta e utilizável de titânio.

Aí está. É um pouco mais complicado do que fundir ferro em um alto-forno ou fundir alumínio com eletricidade.

Eu acho que a força do titânio contra o aço pode depender das ligas. Meu palpite é que você precisa ser mais específico, mas geralmente as relações força / peso são mais altas para o titânio do que o aço.

Quanto às dificuldades de fabricação, o titânio é extremamente ativo quimicamente a temperaturas elevadas. Ele mantém sua força em temperaturas mais altas que o alumínio, mas a cerca de 1600 graus reage violentamente com o nitrogênio. Como resultado, ele só pode ser manuseado em uma atmosfera inerte como o argônio. Até onde eu sei, não há material que possa ser usado como molde. Ele reagirá com qualquer coisa que você tentar usar, então você não pode (meu conhecimento é um pouco antiquado) derreter e derramar em um molde como você pode com aço.

A maioria dos materiais fabricados é proveniente de um processo de sinterização, em que formas, como chapas, são feitas de pó e são moldadas a frio a temperaturas bem abaixo do ponto de fusão.

Não, a liga mais forte do mundo é o aço (@ Metalurgia: Qual é a liga mais forte do mundo?).

O titânio é caro devido aos custos de energia associados à sua extração do óxido de titânio, dos quais há abundância na Terra.

É significativamente mais forte que os tipos de aço mais usados. Como outros observaram, os aços de liga mais fortes conhecidos em seus temperamentos mais fortes são mais fortes do que as ligas de titânio mais fortes em seu temperamento mais forte.

Dito isto, a liga de titânio mais usada (6al4v) é significativamente mais forte que os aços mais usados.

Como outros já apontaram, o titânio é notável por sua força, dado seu peso. Também é notável por sua incrível resistência à corrosão.

Se por dificuldade em "manufaturar" você quer dizer extração de metal do minério, é porque o processo industrial mais comumente usado para fazer isso é o processo de Kroll, que é muito caro e requer muita energia. Você pode ler sobre o processo Kroll na Wikipedia:

Processo Kroll

O titânio também é considerado difícil de usinar. Razões para esta dificuldade incluem:

1) Para um metal, ele não é um bom condutor de calor; o calor tende a permanecer onde está o corte, fazendo com que a ferramenta de corte absorva muito calor. Isso leva ao desgaste rápido da ferramenta. O corte de titânio requer praticamente o uso de refrigerante de inundação.

2) Muitas ligas de titânio comumente usadas (incluindo 6Al4V) tendem a endurecer. Ao fresá-lo ou furá-lo manualmente, você deve se acostumar a usar as velocidades apropriadas e usar muita pressão: se você não usar pressão suficiente na prensa, a broca esfregará contra o metal, causando ainda mais duro e quente, em vez de cortá-lo. Se você estiver usando o CNC, precisará saber por experiência que velocidades e avanços usar. Além disso, na configuração manual, o uso de refrigerante de inundação é uma dor.

Você pode encontrar mais informações sobre por que o titânio é considerado difícil de usinar aqui:

Usinagem de titânio no JobShop.com

Dito isso, uma vez que você tenha a sensação de usinagem manual de titânio, não é tão difícil: eu usino peças simples em minha pequena fábrica manual com freqüência. Também não acho que esteja perfurando um problema. A parte que eu não gosto é: 1) Eu tenho que usar refrigerante, que, como o próprio nome indica, é muito confuso. Quando termino de fazer uma moagem séria de Ti, tenho muito líquido de arrefecimento para limpar do chão e geralmente preciso de uma muda completa de roupa (estou encharcado). Quando perfuro, não é tão ruim porque aplico líquido de arrefecimento manualmente (uma garrafa de azeite aplicada com força na área sendo perfurada o tempo todo do corte ... Não é brincadeira, o azeite funciona muito bem) .

Tocá-lo pode ser um urso de verdade. Não é tão ruim se: 1) você compra torneiras realmente caras, projetadas especificamente para o titânio, 2) usa o fluido de torneira Moly D caro 3) usa uma compressão de tensão decente com o mandril de torneira flutuante radial (não tente mão) e 4) evita buracos como a praga. Se você fizer essas quatro coisas, não é tão ruim, mas é caro ter torneiras específicas para titânio.