İnsansı Robot Çekirdek Bileşenleri: Titanyum Alaşımlarıyla Malzeme Seçimi

Farklı derecelerdeki titanyum alaşımları performans, işlenebilirlik ve uygulama senaryolarına göre değişiklik gösterir ve insansı robotların temel bileşenlerinin gereksinimlerini tam olarak karşılayabilir, hafif tasarımlarının, yüksek güvenilirliğinin ve büyük-ölçekli seri üretiminin anahtarı olarak hizmet edebilir. İnsansı robotların temel bileşenleri önemli ölçüde farklı malzeme gereksinimlerine sahiptir ve saf titanyumun yanı sıra -tip, -tip ve + -tip titanyum alaşımları da çeşitli bileşenlerle net uyumluluk gösterir.

. + titanyum alaşımı

+ titanyum alaşımları mukavemeti, plastisiteyi ve yüksek-sıcaklık performansını birleştirir ve özellikleri ısıl işlemle düzenlenebilir. İnsansı robotların temel bileşenlerinde en yaygın kullanılan türdür ve Gr5 ve onun türev dereceleriyle temsil edilirler.

Gr5 (Ti6Al4V)Dengeli bir performans ve maliyetle birlikte 900–1100MPa çekme dayanımına sahiptir ve genellikle ağır-iş bağlantı bileşenlerinde ve yük-taşıyan iskeletlerde kullanılır. Boston Dynamics'in Atlas V11'i, robot gövdesinin stabilitesini büyük ölçüde artıran omurga destek çerçeveleri üretmek için bu alaşımı kullanıyor.

Gr5 ELI daha iyi esneklik ve biyouyumluluk özelliğine sahiptir ve bu da onu insan-robot etkileşimi bileşenleri için uygun kılar. UBTECH Walker X'in hünerli el eklemleri bu kaliteyi kullanıyor ve 2 milyon döngü testini geçmiş durumda.

Ti6Al2Sn4Zr2Mo üstün yüksek-sıcaklık performansı sergiler ve elektronik kontrol parçaları için koruma sağlayarak bağlantı modülü muhafazaları gibi ısı-üreten bileşenlere uygulanabilir.

II. Titanyum Alaşımları
titanyum alaşımları temel olarak Mo, Nb, Ta ve V gibi -stabilize edici elementlerden ve %10'dan büyük veya buna eşit bir ilave miktarından oluşur. Isıl işlemden sonra çekme mukavemetleri 1100MPa'ya eşit veya daha büyük olur. Soğukta mükemmel işlenebilirliğe ve biyolojik uyumluluğa sahiptirler ve-toksik değildirler, bu da onları insansı robotların yüksek-yük ve yüksek-hassas temel bileşenleri için uygun kılar.

Ti13Nb13Zr vanadyum ve alüminyum içermez ve iyi bir biyouyumluluğa sahiptir. Hemşirelik ve rehabilitasyon robotlarının insan-makineyle temas eden bileşenleri için uygundur; bu, stres korumasını azaltabilir ve kullanım güvenliğini ve konforunu artırabilir.

Ti29Nb13Ta4.6Zr (TNZT), mükemmel mukavemet ve korozyon direnciyle insan kemiklerinin elastik modülüne yakın bir elastik modüle sahiptir. Çoğunlukla biyonik eklemlerde kullanılır ve tıbbi yardımcı robotlar için uygun olduğundan stres konsantrasyonunu azaltabilir.

Ti15Mo güçlü korozyon direncine sahiptir ve dış mekan ve kimya endüstrileri gibi karmaşık ortamlarda çalışan, korozyonu önleyebilen ve kararlı çalışmayı sağlayabilen robotların mafsal yatakları ve aktüatörlerine uygulanabilir.

III. Titanyum Alaşımları
titanyum alaşımları esas olarak Al, Sn ve Zr gibi -kararlılaştırıcı elementlerden oluşur ve oda sıcaklığında tek bir -faz yapısına sahiptir. İyi kaynaklanabilirlik ve korozyon direncine sahiptirler ve maksimum 500 derecelik yüksek-yüksek sıcaklıktaki servis sıcaklığıyla mukavemetleri saf titanyumdan daha yüksektir. İnsansı robotların düşük-yüklü ve yüksek-hassas bileşenleri, özellikle de hassas algılama düzenekleri için uygundurlar.

Sınıf 9 (Ti-3Al-2,5V), mükemmel işlenebilirliğin yanı sıra dengeli bir dayanıklılığa ve plastisiteye sahiptir ve iyi bir elektromanyetik koruma performansıyla 0,1 mm'den daha az kalınlığa sahip ince duvarlı parçalar halinde yapılabilir. Yaygın olarak sensör muhafazalarında ve tel koruyucu kılıflarda kullanılır. Alman Festo bu malzemeyi dokunsal sensörleri paketlemek için kullanıyor, kalınlığı %30 azaltıyor ve biyonik ellerin algılama doğruluğunu büyük ölçüde artıran 5μm çözünürlüğe ulaşıyor.

Sınıf 23 (Ti-6Al-4V ELI), ara elemanları azaltarak daha iyi plastikliğe ve biyouyumluluğa sahiptir, bu da onu esnek algılama bileşenleri için uygun hale getirir. Çin Bilimler Akademisi'nin Shenyang Otomasyon Enstitüsü, bunu Xiaomi'nin CyberOne cihazının parmak uçlarına uygulanan esnek basınç sensörleri yapmak için bir alt tabaka olarak kullanıyor ve hassas kuvvet kontrolü ve hassas etkileşimli hareketler sağlıyor.
IV. Ticari Olarak Saf Titanyum

Ticari olarak saf titanyum, mükemmel plastisite ve korozyon direnci ve orta düzeyde mukavemet ile hiçbir ek alaşım elementi içermez. Robotların çekirdek yapısına temel destek sağlayarak, düşük mukavemet gereksinimlerine sahip ancak yüksek korozyon direnci gereksinimleri olan yardımcı bileşenler için uygundur.

Grade 2, kapsamlı performansı kontrol edilebilir işleme ve maliyetle dengelemiştir. Çoğunlukla bağlantı conta halkaları ve bağlantı cıvataları gibi bileşenlerin bağlanması ve sızdırmazlığının sağlanması için kullanılır ve aynı zamanda hafif tasarım ve korozyon önleyici koruma elde etmek için denetleyici muhafazalarına da uygulanabilir.

Derece 1'in plastikliği iyidir, ancak gücü düşüktür ve esnek sensör kılıfları ve tel koruyucu kılıflar gibi-ince duvarlı koruyucu parçalar için uygundur. Korozyona-dirençlidir, hasar görmesi kolay değildir ve daha uzun bir hizmet ömrüne sahiptir.

Ruihang Group esas olarak hassas üretiminiz için hammadde üretiyor. Daha fazla ayrıntı için lütfen bize e-postadan ulaşın:Sam.Rui@bjrh-titanium.com