Cev Ti-3Al-2,5V iz titana razreda 9: Lastnosti in aplikacije ASTM B338

9. razred v družini Titanium

Titan stopnje 9 je alfa-beta zlitina Ti-3Al-2,5V, označena z UNS R56320 in znana v sistemu GB/T 3620.1 kot TA18. Zavzema specifično in uporabno nišo: približno polovico vsebnosti aluminija v delovnem konju Ti-6Al-4V, zaradi česar je bistveno bolj oblikovan in varljiv, vendar ima raven trdnosti, ki je dvakrat višja od komercialno čistega razreda 2. Za hidravlične cevi, instrumentalne linije in nosilne cevne okvirje ima ta kombinacija malo konkurentov.

Zlitina je običajno dobavljena v žarjenem stanju z mikrostrukturo alfa-beta. Lahko se hladno obdeluje in razbremeni do višje trdnosti za specifične aplikacije, vendar se velika večina cevi v uporabi uporablja v stanju žarjenja v mlinu, kjer njegova duktilnost podpira upogibanje, sekanje in orbitalno varjenje brez razpok.

Kemijske in mehanske zahteve

Cev je naročena v skladu z ASTM B338, oznaka ASME SB-338 pa jo uporablja za kodirano konstrukcijo. Sestava je strogo nadzorovana in mehanska tla so dobro ločena od tipičnih proizvodnih vrednosti.

Dve točki v tej tabeli povrneta pozornost. Meja kisika 0,12 odstotka je nizka glede na standarde za titan, kar omogoča zlitini, da ohrani svojo duktilnost pri natezni trdnosti 620 MPa. In razpon aluminija od 2,5 do 3,5 odstotka je ozek; aluminij je primarni alfa stabilizator, zato bo toplota na spodnjem koncu razpona mehkejša in jo je lažje oblikovati, medtem ko bo toplota na zgornjem koncu močnejša in trša skozi ovinek.

Podatki o fizični zasnovi sledijo istemu vzorcu. Gostota je približno 4,48 g/cm3, elastični modul je približno 100 do 107 GPa, povprečni koeficient toplotne razteznosti pa okoli 9,2 x 10-6 na K. Kot pri vsaki vrsti titana je modul približno polovica jekla, kar pomeni, da bo titanova cev z enakim premerom in steno kot jeklena cev bolj prožna in se bo še bolj upognila pred seboj. donosi.

Dimenzije cevi in ​​oblike izdelkov

Razpoložljivost cevi z majhnim-premerom na zalogi je praktični razlog, da je razred 9 tako pogosto naveden za hidravlične in pnevmatske cevi. Cev v razponu zunanjih premerov od 6 do 64 mm z debelino stene od približno 0,5 do 2,5 mm pokriva večino zahtev letalske hidravlike in instrumentov, dobavljiva pa je lahko v polnih dolžinah ali razrezana na dolžino za določen kabelski snop.

Izdelava: krivljenje, varjenje in toplotna obdelava

Hladno upogibanje je odločilna operacija izdelave za cev razreda 9 in njeno obnašanje je boljše kot pri razredu 2 ali razredu 5. Zlitina ima manjše upogibne radije kot Ti-6Al-4V brez razpok in ima bolj predvidljiv vzmet kot razred 2, kar je pomembno, ko je treba hidravlično napeljavo napeljati skozi omejen prostor in uskladiti z vpenjalom. Varilne spojke je mogoče izdelati s krogličnim spajanjem ali razširjanjem, oboje pa zlitina dobro prenaša v žarjenem stanju.

Varjenje se izvaja s plinskim volframovim oblokom z ustrezno polnilno žico razreda 9 in pravilo, ki velja za ves titan, velja brez izjeme: zvarni bazen, zadnji rob in zadnja stran spoja morajo biti zaščiteni z inertnim plinom, dokler se kovina ne ohladi pod približno 400 C. Titan absorbira kisik in dušik nad to temperaturo in tvori alfa case, trdo krhko plast, ki se ne upogne in radiografsko pregled, tudi če je sam zvar zdrav. Orbitalno varjene cevi za letalske in vesoljske storitve se rutinsko varijo v prečiščeni komori s spremljanjem kisika na zvarni strani.

Razbremenitev po upogibanju ali varjenju se izvede pri temperaturi, ki je izbrana za sprostitev preostale napetosti brez motenj alfa-beta mikrostrukture. Hladno vlečeni izdelek se žari med vlečnimi prehodi, vsak prehod pa se mora končati z dekapirano površino brez sloja, obogatenega s kisikom-, ki nastane med žarjenjem na zraku.

Uporaba: hidravlični vodi, letalski okvirji in pomorski sistemi

Letalska hidravlična cev je največja uporaba. Zaradi kombinacije visoke trdnosti, majhne teže in odlične odpornosti proti splošni koroziji v okoljih, ki vsebujejo morsko vodo in-klorid, je ta zlitina standardni material za hidravlične cevi in ​​cevi za gorivo v letalih, kjer je prihranek debeline stene za delček milimetra na stotinah metrov cevi pomembna pridobitev tovora.

Okvirji koles in cevaste strukture tvorijo drugi večji trg, kjer so cevi razreda 9 stisnjene in zvarjene v lahke okvirje, ki zamenjajo malo togosti za veliko izboljšanje kakovosti vožnje v primerjavi z aluminijastimi. Varljivost zlitine in njena zmožnost vlečenja v tanke stenske dele z nalegajočimi stenami je zelo primerna za to proizvodno pot. Izpušni sistemi za motorna kolesa in zmogljiva vozila uporabljajo enake lastnosti, kjer nizka toplotna prevodnost preprečuje širjenje toplote izpušnih plinov vzdolž cevi, odpornost proti koroziji pa preživi kondenzat.

Pomorsko inženirstvo uporablja razred 9 za cevaste strukture, pritrdilne elemente in instrumentalne linije v storitvah morske vode. Vredno je jasno navesti omejitev: stopnja 9 ne vsebuje dodatkov paladija ali molibdena, zato je odporna na enakomerno korozijo in luknjičasto korozijo v morski vodi, vendar ne nudi odpornosti proti koroziji stopnje 7 ali stopnje 12 v vroči koncentrirani slanici. Kadar se kloridi koncentrirajo v spoju pri povišani temperaturi, so višje{6}}stopnje zlitine pravilna izbira in stopnje 9 se ne sme nadomestiti.

Pogosto zastavljena vprašanja

Q:Kakšna je oznaka UNS za titan stopnje 9?
A: R56320, za zlitino Ti-3Al-2,5V. Znan je kot TA18 v sistemu označevanja GB/T 3620.1 in je zajet v ASTM B338 za cevi, ASTM B861 za brezšivne cevi in ​​ASTM B265 za pločevino.

Q:Kakšne so minimalne mehanske lastnosti cevi razreda 9?
O: ASTM B338 zahteva najmanjšo natezno trdnost 620 MPa, najmanjšo 0,2-odstotno mejo tečenja 483 MPa in najmanjši raztezek 15 odstotkov pri 2-palčni merilni dolžini.

Q:Kakšna je stopnja 9 v primerjavi s stopnjo 5 Ti-6Al-4V?
O: Stopnja 9 ima približno 30 odstotkov nižjo natezno trdnost, vendar je bistveno bolj oblikovana in enostavnejša za varjenje, strojna obdelava pa je enostavnejša. Za cevje, ki morajo biti upognjene na majhne radije, je razred 9 običajno boljša izbira; za fitinge in konstrukcijske dele z visoko{4}}obremenitvijo je prednostna stopnja 5.

Q:Ali je razred 9 primeren za storitve morske vode?
O: Da za splošno odpornost proti koroziji in luknjičastim luknjam, zato se uporablja v pomorskih cevastih strukturah in linijah instrumentov. Vendar pa nima dodatkov molibdena in niklja stopnje 12, zato se ne sme uporabljati tam, kjer se kloridi koncentrirajo v razpokah pri povišani temperaturi.

Q:Kakšna polnilna žica se uporablja za varjenje titana stopnje 9?
O: Ustrezna polnilna žica stopnje 9, varjena s plinskim volframovim oblokom s popolno zaščito inertnega plina na varjeni strani in zadnji strani. Atmosferska kontaminacija nad približno 400 C povzroči krhko alfa ohišje, ki ne bo preneslo upogiba in radiografskega pregleda.

Q:Zakaj ima 9. stopnja nižjo mejo kisika kot 2. stopnja?
A: ASTM B338 omejuje kisik na 0,12 odstotka za stopnjo 9, ker je zlitina zasnovana tako, da zagotavlja natezno trdnost 620 MPa, hkrati pa ohranja dovolj duktilnosti za hladno upogibanje in širitev. Več kisika bi povečalo trdnost, vendar zmanjšalo sposobnost oblikovanja, ki upravičuje določitev zlitine.