Titaani klassi 9 Ti-3Al-2,5 V torud: ASTM B338 omadused ja rakendused

9. klass titaanide perekonnas

Titanium Grade 9 on alfa-beetasulam Ti-3Al-2,5V, tähisega UNS R56320 ja mida GB/T 3620.1 süsteemis tuntakse kui TA18. Sellel on spetsiifiline ja kasulik nišš: ligikaudu pool Ti-6Al-4V tööhobuse alumiiniumisisaldusest, mis muudab selle oluliselt vormitavamaks ja keevitatavamaks, kuid selle tugevus on kaks korda suurem kui kaubanduslikult puhtal klassil 2. Hüdrauliliste torude, instrumentide liinide ja kandvate torukujuliste raamide puhul on sellel kombinatsioonil vähe konkurente.

Sulam tarnitakse tavaliselt lõõmutatud olekus alfa-beeta-mikrostruktuuriga. Seda saab teatud rakenduste jaoks külmtöödelda ja pingeid leevendada suurema tugevusega, kuid enamik kasutusel olevaid torusid kasutatakse lõõmutatud olekus, kus selle elastsus toetab painutamist, laienemist ja orbitaalkeevitust ilma pragudeta.

Keemia ja mehaanilised nõuded

Toru tellitakse ASTM B338 järgi ja ASME SB-338 tähis rakendab seda kodeeritud konstruktsioonile. Koostis on rangelt kontrollitud ja mehaanilised põrandad on tüüpilistest tootmisväärtustest hästi eraldatud.

Tähelepanu väärivad kaks punkti selles tabelis. Hapniku piirmäär 0,12 protsenti on titaani standardite järgi madal, mis võimaldab sulamil hoida oma elastsust 620 MPa tõmbetugevusel. Ja alumiiniumi vahemik 2,5–3,5 protsenti on kitsas; Alumiinium on esmane alfastabilisaator, nii et vahemiku alumises otsas olev kuumus on pehmem ja kergemini tekkiv, samas kui kõrgem on läbi painde tugevam ja jäigem.

Füüsilise disaini andmed järgivad sama mustrit. Tihedus on umbes 4,48 g/cm3, elastsusmoodul on umbes 100–107 GPa ja keskmine soojuspaisumise koefitsient on umbes 9,2 x 10–6 K kohta. Nagu iga titaani klassi puhul, on moodul ligikaudu pool terase omast, mis tähendab, et titaantoru paindumine muutub samasuguse läbimõõduga terastoru seinast veelgi suuremaks.

Torude ja torude mõõtmed ja tootevormid

Väikese{0}}läbimõõduga toru laos on praktiline põhjus, miks 9. klass on hüdraulika- ja pneumaatiliste torude jaoks nii sageli ette nähtud. 6–64 mm välisläbimõõduga toru, mille seinapaksus on umbes 0,5–2,5 mm, katab suurema osa kosmosesõidukite hüdraulika- ja instrumentaalliinide nõuetest ning seda saab tarnida täispikkuses või konkreetse rakmete jaoks sobivasse pikkusesse lõigatud.

Valmistamine: painutamine, keevitamine ja kuumtöötlus

Külmpainutamine on 9. klassi torude tootmisoperatsioon ja selle käitumine on parem kui 2. või 5. klassi puhul. Sulami painderaadiused on tihedamad kui Ti-6Al-4V ilma pragudeta ja sellel on prognoositavam tagasitõmbumine kui 2. klassi toru puhul, mis on oluline, kui hüdroliin tuleb juhtida läbi kitsa ruumi ja sobitada kinnitusega. Keevisliitmikke saab valmistada kuulliitmike või põletamise teel, kusjuures mõlemat sulam talub hästi lõõmutatud olekus.

Keevitamine toimub gaasvolframkaarega koos sobiva 9. klassi täitetraadiga ning eranditult kehtib reegel, mis reguleerib kogu titaani: keevisvanni, tagumist randit ja vuugi tagakülge tuleb kaitsta inertgaasiga, kuni metall on jahtunud alla ligikaudu 400 C. Titaan neelab hapnikku ja lämmastikku, mis ületab selle temperatuuri ning moodustab sellest kõrgemal temperatuuril radisbend-al-lämmastikku. isegi siis, kui keevisõmblus ise on terve. Orbitaalselt keevitatud torujuhtmeid kosmoseteenistuse jaoks keevitatakse regulaarselt läbipuhastatud kambris, kus keevisõmbluse pinnal jälgitakse hapnikku.

Pinge leevendamine pärast painutamist või keevitamist toimub temperatuuril, mis on valitud jääkpinge leevendamiseks, ilma et see häiriks alfa{0}}beeta-mikrostruktuuri. Külmtõmmatud toodet lõõmutatakse tõmbekäikude vahel ja iga läbimine peab lõppema marineeritud pinnaga, mis ei sisalda õhus lõõmutamisel tekkivat hapnikuga rikastatud -kihti.

Kasutusalad: hüdraulikaliinid, lennukiraamid ja meresüsteemid

Lennunduse hüdraulikatorud on suurim rakendus. Sulami kombinatsioon suurest tugevusest, väikesest kaalust ja suurepärasest üldisest korrosioonikindlusest merevees ja kloriidi{1}}kandvates keskkondades muudab selle standardmaterjaliks lennukite hüdraulika- ja kütusetorustikes, kus seinapaksuse vähendamine millimeetri murdosa võrra sadade meetrite torude lõikes suurendab kasulikku koormust.

Jalgrattaraamid ja torukujulised konstruktsioonid moodustavad teise suurema turu, kus 9. klassi torud on kokku põimitud ja keevitatud kergeteks raamideks, mis vahetavad pisut jäikust ja parandavad sõidukvaliteeti alumiiniumiga võrreldes. Sulami keevitatavus ja võime tõmmata õhukesteks, põimitud seinaosadeks muudavad selle selle tootmisviisiga hästi sobivaks. Mootorrataste ja jõudlussõidukite väljalaskesüsteemid kasutavad samu omadusi, kus madal soojusjuhtivus hoiab ära heitgaaside soojuse levimise mööda toru ja korrosioonikindlus säilib kondensaadi.

Meretehnika kasutab 9. klassi torukujuliste konstruktsioonide, kinnitusdetailide ja instrumendiliinide jaoks mereveeteenistuses. Piirang tasub selgelt välja tuua: 9. klassile ei ole lisatud pallaadiumi ega molübdeeni, seega on see vastupidav merevees ühtlasele korrosioonile ja täppide tekkele, kuid ei paku 7. või 12. klassi pragude korrosioonikindlust kuumas kontsentreeritud soolvees. Kui kloriidid koonduvad kõrgel temperatuuril vuugi sisse, on õige valik kõrgem -sulamiklass ja 9. klassi ei tohiks asendada.

Korduma kippuvad küsimused

Q:Mis on UNS-i tähistus 9. klassi titaanile?
A: R56320, sulamile Ti-3Al-2,5V. See on GB/T 3620.1 tähistussüsteemis tuntud kui TA18 ja see on kaetud ASTM B338 torude, ASTM B861 õmblusteta torude ja ASTM B265 lehtede jaoks.

Q:Millised on 9. klassi toru minimaalsed mehaanilised omadused?
V: ASTM B338 nõuab minimaalset tõmbetugevust 620 MPa, minimaalset 0,2-protsendilist voolavuspiiri 483 MPa ja minimaalset 15-protsendilist pikenemist 2-tollise pikkusega.

Q:Kuidas on 9. klass võrreldav 5. klassi Ti-6Al-4V-ga?
V: Klass 9 on tõmbetugevuselt ligikaudu 30 protsenti madalam, kuid oluliselt vormitavam ja kergemini keevitatav ning seda on kergem töödelda. Torude jaoks, mis peavad olema painutatud tiheda raadiusega, on tavaliselt parem valik 9. klass; suure-koormusega liitmike ja konstruktsiooniosade puhul eelistatakse 5. klassi.

Q:Kas 9. klass sobib mereveeteenuseks?
V: Jah, üldise korrosiooni- ja täpikindluse jaoks, mistõttu kasutatakse seda mere torukujulistes konstruktsioonides ja instrumendiliinides. Sellel puuduvad aga 12. klassi molübdeeni- ja niklilisandid, mistõttu ei tohiks seda kasutada kohtades, kus kloriidid koonduvad kõrgendatud temperatuuril pragudesse.

Q:Millist täitetraati kasutatakse 9. klassi titaani keevitamiseks?
V: Sobiv 9. klassi täitetraat, mis on keevitatud gaasvolframkaare abil ja mille keevispinnal ja tagaküljel on täielik inertgaasi kaitse. Atmosfääri saastumine üle 400 C tekitab rabeda alfa-korpuse, mis ei suuda painduda ja radiograafilist kontrolli.

Q:Miks on 9. klassi hapniku piirmäär madalam kui 2. klassil?
V: ASTM B338 piirab 9. klassi hapnikusisaldust 0,12 protsenti, kuna sulam on konstrueeritud tagama tõmbetugevuse 620 MPa, säilitades samal ajal piisavalt elastsust külmpainutamiseks ja põletamiseks. Suurem hapnik suurendaks tugevust, kuid vähendaks vormitavust, mis õigustab sulami täpsustamist.