Gr9 Titanium (Ti-3Al-2.5V) cevi za vesoljske hidravlične sisteme

Kaj je titan Gr9

Gr9, napisan tudi kot razred 9 in standardiziran kot UNS R56320, je titanova zlitina Ti-3Al-2,5 V. Nahaja se med komercialno čistim titanom in delovnim konjem Ti-6Al-4V v družini razredov: dovolj legiran, da doseže približno 620 MPa natezno trdnost v žarjenem stanju, vendar še vedno dovolj duktilen in hladno preoblikovan, da se proizvaja kot tankostenske brezšivne in varjene cevi. Njegov beta transus je približno 935 stopinj, kar je nizko v primerjavi s Ti-6Al-4V, zaradi česar je zlitina sorazmerno enostavna za obdelavo.

Material je določen v standardih za izdelke za cevi, kot je ASTM B338 za varjene in brezšivne cevi, ter v ustreznih standardih za palice in kovanje za material, ki se uporablja za izdelavo fitingov. Specifikacije cevi za letalstvo dodajajo zahteve za velikost zrn, površinsko obdelavo, neporušitveno testiranje in čistočo.

Kemija in mehanske lastnosti

V primerjavi s tipično avstenitno nerjavno cevjo je zlitina približno 40 % lažja za isto izvrtino in steno, njena trdnost pa se ohrani v veliko večji meri pri povišani temperaturi. Dodatek aluminija zagotavlja utrjevanje trdne-raztopine in zviša beta transus glede na čisti titan; dodatek vanadija stabilizira beta fazo in izboljša vročo obdelavo.

Zakaj letalski hidravlični sistemi uporabljajo cevi Gr9

Teža.Hidravlične cevi potekajo po dolžini letalskega ogrodja. Zamenjava nerjavne cevi z Gr9 prihrani maso na vsaki liniji in ker je cevi za hidravlično tekočino veliko, se prihranek kopiči po celem letalu.

Zmogljivost tlaka.Letalski hidravlični sistemi delujejo pri visokih nazivnih tlakih in trdnost tanke-stene cevi Ti-3Al-2,5V omogoča manjšo steno za dano zahtevo po poku kot pri primerljivi nerjavni cevi.

Vibracije in utrujenost.Vibracije motorja in letalskega ogrodja povzročijo ciklično upogibanje napeljav in nastavkov; zlitina ima dobro odpornost proti utrujenosti v žarjenem stanju, zlasti tam, kjer so zavoji, objemke in nosilci pravilno nameščeni.

Odpornost proti koroziji.Pasivna oksidna folija je odporna na hidravlično tekočino, vlago, slano pršilo in večino čistilnih sredstev, s čimer se izogne ​​težavam z luknjičasto-korozijo, ki prizadenejo jekla z visoko-trdnostjo v morskem okolju.

Temperaturno območje.Zlitina deluje zanesljivo od kriogene uporabe, do katere pride okoli sistemov za gorivo in inertne sisteme, do temperatur hidravličnega sistema, brez duktilnega-krhkega prehoda feritnih jekel.

Dimenzioniranje, upogibanje in praksa namestitve

Velikosti letalskih in vesoljskih cevi so navedene kot zunanji premer z debelino stene, tako v inčnih kot v metričnih serijah. Tipična praksa trgovine vključuje:

Radij upogiba je minimalen, kar specifikacija dovoljuje za uporabljeni premer in steno; manjši radiji zahtevajo upogibanje z notranjo podporo, kot je trn ali taljivo polnilo, da se prepreči ovalnost in tanjšanje stene na zunanji strani krivine.

Hladno upogibanje je normalno za tanko{0}}cev Gr9. Vzmetni povratek je precejšen in se izravna v orodju, ne pa s pre-prepogibanjem letala.

Končna priprava sledi sistemu vgradnje v uporabi. Priključki brez vdolbine in priključki z vdolbino pred nastavkom postavljajo vsak svoje zahteve glede pravokotnosti reza, odstranjevanja robov in stanja sten, konci cevi pa se običajno pregledajo pred montažo.

Razmik vpenjanja je nastavljen tako, da linije ne vibrirajo ob strukturi. Izognemo se stiku med titanovo cevjo in različno kovinsko objemko, kjer so možne galvanske ali fretting poškodbe.

Cevi se prenašajo in shranjujejo s končnimi pokrovi. Titan je-občutljiv na zareze pri utrujenosti in praska na zunanjem premeru tanke-stenske črte poveča napetost.

Varjenje in toplotna obdelava

Cev Gr9 je varjena s plinsko volframovim obločnim varjenjem z -zaščito argona visoke čistosti, za kritične letalske in vesoljske spoje pa se varjenje izvaja v zaprti komori ali z zaostalimi ščiti, tako da spoj ostane svetel in neoksidiran. Tudi rahlo obarvanje površine kaže na prevzem kisika in dušika in se običajno zavrne. Tankostenske-linije so pogosto varjene avtogeno, brez polnila, na kvadratni sočelni spoj; debelejši deli uporabljajo ujemajoče se polnilo iz titana.

Po oblikovanju in varjenju se deli očistijo, lužijo, kjer je dovoljeno, da se odstrani kontaminacija, in toplotno obdelajo v vakuumu ali inertni atmosferi. Lajšanje napetosti se običajno izvaja v območju 540 - 650 stopinje, precej pod beta transusom, tako da se ohrani fina struktura alfa+beta, ki nastane pri izdelavi cevi. Kakršna koli toplotna obdelava nad transusom bi zgrobila strukturo in zmanjšala duktilnost.

Pogoste napačne predstave in omejitve izbire

Gr9 ni nadomestek za Ti-6Al-4V, kjer je potrebna visoka statična trdnost. Za strukturno okovje in nosilce ostaja stopnja višje trdnosti običajna izbira.

Cev Gr9 ni zamenljiva s ploščo ali palico Gr9 zaradi načrtovanja. Lastnosti so določene na obrazcu izdelka in veljavnem standardu izdelka, tolerance cevi in ​​preskusne zahteve pa se razlikujejo od tistih za ploščo ali palico.

Dolgotrajna -uporaba v zraku pri visoki temperaturi je omejena zaradi privzema kisika in rasti vodnega kamna; zlitine se ne sme uporabljati zunaj temperaturnega območja, ki je primerno za uporabo.

Hladno delo med upogibanjem poveča lokalno trdnost in zmanjša lokalno duktilnost. Če je del naknadno razbremenjen zaradi korozije ali utrujenosti, mora biti razbremenilna obdelava združljiva z določeno temperaturo cevi.

pogosta vprašanja

V: Kaj je titan Gr9?
Gr9 je Ti-3Al-2,5V, UNS R56320, titanova zlitina alfa+beta z najmanjšo natezno trdnostjo približno 620 MPa v žarjenem stanju, ki se pogosto uporablja za hidravlične cevi v vesolju.

V: Kakšna je razlika med titanom Gr9 in razredom 2?
Stopnja 2 je komercialno čisti titan z nižjo trdnostjo, vendar boljšo sposobnostjo oblikovanja in varjenja. Gr9 je legiran in znatno močnejši, zato se uporablja tam, kjer notranji tlak in teža poganjata zasnovo.

V: Kateri standard zajema cevi Gr9?
ASTM B338 zajema brezšivne in varjene cevi iz titanove zlitine, vključno z razredom 9; palice in odkovki za fitinge so zajeti v ustreznih standardih za izdelke iz titana, pri čemer specifikacije za letalstvo dodajajo zahteve glede pregledov in čistoče.

V: Ali je mogoče cev Gr9 upogniti hladno?
Da, tankostenska cev Gr9 je rutinsko hladno krivljena. Notranja podpora in nadzorovan radij upogiba sta uporabljena za omejevanje ovalnosti, vzmetni povratek pa se kompenzira v orodju.

V: Zakaj morajo biti zvari Gr9 svetli?
Barva na titanovem zvaru kaže na kontaminacijo površine s kisikom in dušikom, kar povzroči krhkost spoja. Merilo sprejemljivosti sta svetel, srebrn zvar in toplotno-območje.

V: Ali je Gr9 primeren za-visoke temperature?
Uporablja se v širokem obsegu, vključno s kriogeno in toplo hidravlično službo, vendar stalna izpostavljenost zraku pri visoki temperaturi omejujeta oksidacija in difuzija kisika v kovino.