Was ist eine Titanschraube?
Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei Titanschrauben um Schrauben aus dem Metall Titan.
Titan zeichnet sich durch seine extrem hohe Festigkeit bei geringer Masse aus und wird in einer Vielzahl von Teilen von industriellen bis hin zu medizinischen Anwendungen eingesetzt. Es weist außerdem eine ausgezeichnete Korrosions- und Hitzebeständigkeit auf und eignet sich daher für den Einsatz in Situationen, in denen herkömmliche Schrauben nicht verwendet werden können oder häufig ausgetauscht werden müssen.
Andererseits neigt Titan in Hochtemperaturumgebungen zu Reaktionen mit anderen Elementen und ist teuer in der Herstellung.
Anwendungen von Titanschrauben
Dank ihrer hohen Festigkeit trotz ihres geringen Gewichts werden Titanschrauben in einer Vielzahl von Industrieprodukten verwendet. Unter anderem werden sie häufig in Flugzeugbauteilen verwendet. In diesem Fall wird eine Legierung aus Titan in Verbindung mit anderen Elementen verwendet, um die Festigkeit auch bei hohen Temperaturen zu gewährleisten.
Zweitens wird es aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit auch für Gegenstände verwendet, die Regen, Wind und Meerwasser ausgesetzt sind. Beispiele hierfür sind Straßenschilder und Einrichtungen auf See. Gewöhnliche Stahlschrauben können schnell rosten, daher sind Titanschrauben geeignet.
Sie werden auch im medizinischen Bereich verwendet, da sie keine allergischen Reaktionen hervorrufen, wenn sie in den menschlichen Körper implantiert werden. Sie werden insbesondere bei der Zahnbehandlung und als Befestigungsschrauben für Frakturen verwendet.
Titanbolzen werden auch im Hobby- und Sportbereich sowie in ferngesteuerten Fahrzeugen und Sportfahrrädern verwendet, um das Gewicht zu reduzieren.
Funktionsweise von Titanschrauben
Die Funktionsweise einer Titanschraube, die als Schraube dient, ist das gleiche wie bei Schrauben aus anderen Werkstoffen. Die Schraube wird nach dem Prinzip des Anhebens einer schweren Last mit Hilfe einer spiralförmigen Neigung gezogen und die elastische Kraft wird als Befestigungskraft genutzt. Die Schraube lockert sich nicht, da die Reibungskraft der Schraubenoberfläche verhindert, dass die schwere Last die Schräge hinuntergleitet.
Titanschrauben haben nachfolgende besonders herausragende Eigenschaften. Sie werden dort eingesetzt, wo diese Eigenschaften ausgenutzt werden können:
1. Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht
Das größte Merkmal von Titanschrauben ist ihre hohe Festigkeit bei geringem Gewicht. Im Vergleich zum bekannten Stahl sind sie etwa 60 % leichter, aber doppelt so fest und können in stark belasteten Industriemaschinen eingesetzt werden.
2. Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
Titan ist auch in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit hervorragend. An der Oberfläche des Titans bildet sich Titanoxid, wenn es der Luft ausgesetzt wird. Dieses wird passiv und verhindert, dass das innere Titan oxidiert und rostet. Es ist auch beständig gegen oxidierende Säuren wie Salpetersäure und gegen Chloridwasserionen wie Meerwasser, so dass es sich für den Einsatz in Geräten und Offshore-Anlagen eignet, in denen starke Säuren verwendet werden.
3. Hohe Sicherheit
Titan ist auch als ein sehr sicheres Metall bekannt. Es kann für medizinische Zwecke verwendet werden, da es keine Metallallergien auslöst und wird in Schrauben zur Fixierung gebrochener Knochen und in Zahnimplantaten eingesetzt. Beachten Sie, dass reines Titan keine Metallallergien auslöst, aber bei Titanlegierungen variiert die Allergiesicherheit je nach dem in der Mischung verwendeten Metall.
Arten von Titanschrauben
Titanschrauben lassen sich nach der Art der Herstellung des Gewindes in zwei Typen unterteilen: Schneidgewinde und Rollgewinde.
1. Schneidgewinde
Schneidgewinde werden durch Schneiden von grobem Rundmaterial mit einem Schneidwerkzeug hergestellt, um eine Gewindeform zu erzeugen. Bei Titanschrauben wird als Material Reintitan (Ti2) verwendet, das relativ leicht zu bearbeiten ist. Reintitan ist nicht so fest wie α+β-Titan und β-Titan, das zur Erhöhung der Festigkeit eingesetzt wird.
2. Rollende Gewinde
Im Gegensatz zu gedrehten Schrauben werden Gewinde durch Pressen und Drehen eines Rollwerkzeugs, einer Matrize mit umgekehrter Produktform, stark gegen einen Rundstab aus Rohmaterial geformt. Es entstehen keine Späne wie beim Schneiden und aufgrund der zusammenhängenden Struktur des metallischen Werkstoffs kann eine hohe Festigkeit erreicht werden. Rollwerkzeuge sind jedoch teuer und die Kosten für die Kleinserienfertigung dürften höher sein.
Weitere Informationen zu Titanschrauben
Unterschiede zwischen Titanwerkstoffen
Generell gibt es bei Titanprodukten viele verschiedene Arten von Materialien. Die beiden Haupttypen sind Reintitan und Titanlegierungen.
Bei Reintitan ist die Wahrscheinlichkeit, dass es zu Metallallergien kommt, geringer. Titanlegierungen, die absichtlich andere Metalle enthalten, sind nicht unbedingt weniger anfällig für Metallallergien.
Titanlegierungen können in drei Typen unterteilt werden Alpha+Beta-Titan-Legierungen und Beta-Titan-Legierungen für erhöhte Festigkeit, Titan-Palladium-Legierungen für Korrosionsbeständigkeit und Titan-Nickel-Legierungen, die als Formgedächtnis verwendet werden.