Titanová slitina dominuje nosné dráze jádra pro astronomické dalekohledy

Astronomické dalekohledy při zachycování světla hvězd spoléhají nejen na optické čočky, ale také na stabilní podpůrné struktury na úrovni mikrometrů. U pozemních zařízení s velkou aperturou a kosmického optického užitečného zatížení trpí konvenční hliníkové a ocelové materiály tepelnou deformací při kolísání teploty, zatížením vlastní hmotností a korozí.Gr5 slitina titanuse postupně stal preferovaným materiálem pro přesné astronomické optické podpůrné komponenty, včetně nosníků primárních zrcadel, držáků zrcadel, flexibilních konektorů a optických základen.

 

 

1.Tepelná deformace

Prostředí na místě a ve vesmíru se vyznačuje extrémními teplotními rozdíly. Dokonce i tepelná roztažnost a smršťování materiálů v mikrometrovém měřítku může vytlačit čočky a způsobit rozmazané obrazy a zkreslené hvězdné body.

 

2. Vlastní zatížení

Objektivy s velkou clonou jsou těžké. Podpůrné komponenty musí poskytovat vysokou nosnost a zároveň zůstat lehké, aby se zabránilo prohýbání konstrukce a zadrhávání.

 

3. Stabilita životnosti

Provoz v prostředí s vysokou nadmořskou výškou, vysokou vlhkostí a prostorovým vakuem vyžaduje odolnost proti korozi, únavě a odolnost proti stárnutí. Konvenční materiály jsou náchylné k poruchám a vyžadují vysoké náklady na údržbu.

 

 

1. Nízká hmotnost a vysoká pevnost

S hustotou přibližně 4,4 g/cm³ - méně než 60 % hustoty oceli - se může pochlubit příznivou specifickou tuhostí. Snížení hmotnosti je dosaženo při ekvivalentní síle, snížením zatížení gramofonů a pohonných systémů a zvýšením stability nebeského sledování a polohování, což vyhovuje vysoce přesným zařízením s velkými otvory.

 

2. Přesné zachování tvaru

Vyznačuje se nízkou tepelnou roztažností a nízkou tepelnou vodivostí, díky čemuž poskytuje ovladatelnou deformaci při změnách teploty. Může dosáhnout tepelného přizpůsobení s optickými čočkami, aby se zmírnily chyby obrazu způsobené změnami teploty. Jeho mírný modul pružnosti umožňuje výrobu pružných závěsů pro uvolnění montážního napětí, zabránění deformaci čočky a zaručení přesnosti zobrazení.

 

3.Vynikající přizpůsobivost prostředí

Titanová slitina odolává korozi a oxidaci, udržuje rozměrovou stabilitu ve vysokých nadmořských výškách, vysoké vlhkosti, vakuu a prostředí s velkými výkyvy teplot. Jeho vynikající odolnost proti únavě a stárnutí prodlužuje životnost zařízení a snižuje náklady na provoz a údržbu.

 

 

Každý materiál má své pro a proti. Titanová slitina nabízí dobrou rovnováhu mezi výkonem, vyrobitelností a cenou, a proto má nenahraditelné výhody:

• Invar: Extrémně nízký koeficient tepelné roztažnosti; přesto vysoká hustota a velká vlastní hmotnost omezují lehkou konstrukci, takže je vhodná pouze pro malé pevné díly.
• Karbid křemíku / keramika s nulovou roztažností: Vynikající výkon při nízké tepelné deformaci; nicméně vysoká křehkost vytváří problémy pro zpracování složitě tvarovaných součástí, což má za následek nízkou výtěžnost a přemrštěné náklady, které brání masové aplikaci.
• Hliníková slitina: Nízká cena a nízká hmotnost; velký koeficient tepelné roztažnosti vede k výrazné deformaci při změnách teploty a nesplňuje požadavky na vysoce přesné pokročilé pozorování.
• Ocel: Vysoká pevnost; nadměrná vlastní hmotnost, špatná odolnost proti povětrnostním vlivům a náchylnost k rezivění a deformaci.

✅ Titanová slitina: Vysoká pevnost, nízká hmotnost, dobrá tepelná stabilita a zvuková obrobitelnost. Může být zpracován kováním a přesným soustružením pro standardní díly, stejně jako pomocí SLM aditivní výroby kovů pro výrobu monolitických dutých vazníků a speciálních tvarovaných opěrných sedel. Přizpůsobuje se přizpůsobenému designu pro astronomická zařízení a vyvažuje vysoký výkon s kapacitou hromadné výroby.

 

 

1.Pozemní zařízení

Používá se v podpěrách primárních zrcadel pro reflektory s velkou aperturou, držáky sekundárních zrcadel, základny tubusu objektivu a základny pro ekvatoriální montáž pro podporu vysoce přesného pozorování v hlubokém vesmíru.

 

2.Vesmírná zařízení 

Používá se pro optické nosné tyče, základny izolující vibrace a konektory na oběžné dráze vesmírných teleskopů, aby vydržely extrémní vesmírné podmínky.

 

3.Výzkumné a profesionální astrofotografické dalekohledy

Úchyty zrcátek z titanové slitiny, flexibilní pojistné kroužky a jemné dolaďovací podpěry se staly standardními konfiguracemi pro špičkové produkty.

Čína má vyspělé technologie pro kování z titanové slitiny třídy 5, tepelné zpracování a nedestruktivní testování. Byla realizována stabilní domácí dodávka vysoce přesných komponentů, ukončení závislosti na dovozu, snížení nákladů dodavatelského řetězce na astronomická zařízení a podpora nezávislého rozvoje průmyslu astronomických zařízení.

 

 

1. Stávající nedostatky

Vyšší cena suroviny ve srovnání s hliníkovou slitinou; náročné požadavky na proces řezání; vysoké standardy pro přesné obrábění a povrchovou úpravu vedou k vyšším výrobním nákladům.

Čistá titanová slitina vykazuje nedostatky v tepelné roztažnosti za kryogenních podmínek v ultrahlubokém vesmíru, což vyžaduje pomocné kompenzační struktury.

 

2.Výhled vývoje

Pokroky v práškové metalurgii, výrobě kovových aditiv a přesném kování zvyšují výnosy složitých součástí a snižují náklady.

Pokrok v domácí kontrole kvality titanových materiálů a optomechanické přizpůsobení designu neustále zlepšuje poměr ceny a výkonu titanové slitiny.

 

3.Hodnota a vyhlídky odvětví

Spolehlivé konstrukční podpěry jsou nepostradatelné pro vysoce kvalitní astronomické zobrazování. Díky svému komplexnímu výkonu působí titanová slitina jako neviditelná páteř špičkového astronomického vybavení.

Jak se astronomické vybavení vyvíjí směrem k větším otvorům, vyššímu rozlišení, nižší hmotnosti a nasazení na oběžné dráze, budou optomechanické podpory z titanové slitiny nadále umožňovat průzkum hlubokého vesmíru za účelem objevování vesmíru.

 

 

Ruihang, jako přímý výrobce titanových produktů, dodává suroviny optimální kvality pro vaši výrobu přesných součástí. Pokud máte nějaké požadavky na nákup, neváhejte nás kontaktovat prostřednictvím e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com