Gr9 Титаниеви (Ti-3Al-2.5V) тръби за аерокосмически хидравлични системи

Какво представлява Gr9 Titanium

Gr9, също написана степен 9 и стандартизирана като UNS R56320, е титанова сплав Ti-3Al-2,5V. Той се намира между комерсиално чистия титан и работния кон Ti-6Al-4V в семейството на класовете: достатъчно легиран, за да достигне приблизително 620 MPa якост на опън в отгрято състояние, но все пак достатъчно пластичен и студено формован, за да се произвежда като тънкостенни безшевни и заварени тръби. Неговият бета трансус е приблизително 935 градуса, което е ниско в сравнение с Ti-6Al-4V и прави сплавта сравнително лесна за обработка.

Материалът е специфициран в стандартите за тръбни продукти като ASTM B338 за заварени и безшевни тръби и в съответните стандарти за пръти и коване за материал, използван за направата на фитинги. Спецификациите на аерокосмическите тръби добавят изисквания за размер на зърното, покритие на повърхността, безразрушителен тест и чистота.

Химия и механични свойства

В сравнение с типичната аустенитна неръждаема тръба, сплавта е приблизително 40% по-лека за същия отвор и стена и нейната здравина се запазва в много по-голяма степен при повишена температура. Добавянето на алуминий осигурява укрепване на твърдия-разтвор и повишава бета трансуса спрямо чистия титан; добавянето на ванадий стабилизира бета фазата и подобрява обработваемостта на горещо.

Защо аерокосмическите хидравлични системи използват Gr9 тръби

Тегло.Хидравличните линии минават по дължината на корпуса на самолета. Подмяната на неръждаема тръба с Gr9 спестява маса на всяка линия и тъй като линиите за хидравлична течност са многобройни, спестяванията се натрупват в самолета.

Възможност за натиск.Аерокосмическите хидравлични системи работят при високи номинални налягания и здравината на тънките -стени на тръбите от Ti-3Al-2,5V позволява по-малка стена за дадено изискване за спукване в сравнение с подобна неръждаема тръба.

Вибрации и умора.Вибрациите на двигателя и корпуса на самолета налагат циклично огъване на линиите и фитингите; сплавта има добра устойчивост на умора в отгрято състояние, особено когато завоите, скобите и опорите са позиционирани правилно.

Устойчивост на корозия.Пасивният оксиден филм е устойчив на хидравлична течност, влага, солен спрей и повечето почистващи препарати, като избягва опасенията от питинг и стрес-корозия, които засягат високо-якостните стомани в морска среда.

Температурен диапазон.Сплавта работи надеждно от криогенна работа, срещана около горивни и инертни системи, до температури на хидравличната система, без пластичния-крехък преход на феритните стомани.

Практика за оразмеряване, огъване и монтаж

Размерите на аерокосмическите тръби се цитират като външен диаметър с дебелина на стената, както в инчови, така и в метрични серии. Типичната практика в магазина включва:

Радиусът на огъване се поддържа до минимума, който позволява спецификацията за използвания диаметър и стена; по-тесните радиуси изискват огъване с вътрешна опора, като например дорник или стопяем пълнител, за да се предотврати овалност и изтъняване на стените от външната страна на завоя.

Студеното огъване е нормално за тънкостенна-тръба Gr9. Пружинното връщане е значително и се компенсира в инструментите, а не чрез пре-огъване на самолета.

Крайната подготовка следва използваната система за монтаж. Всеки от фитингите без разклоняване и развалените фитинги налага свои собствени изисквания за правоъгълността на среза, премахването на грапавиците и състоянието на стените, а краищата на тръбите обикновено се проверяват преди сглобяване.

Разстоянието на затягане е настроено така, че линиите да не вибрират срещу конструкцията. Избягва се контакт между титаниева тръба и различна метална скоба, когато е възможно галванично увреждане или увреждане.

Тръбите се обработват и съхраняват с крайни капачки. Титанът е чувствителен-на умора и драскотина по външния диаметър на тънка-линия на стената увеличава напрежението.

Заваряване и термична обработка

Тръбата Gr9 е заварена чрез електродъгово заваряване с газов волфрам с аргонова екранировка с висока -чистота, а за критични аерокосмически съединения заваряването се извършва в затворена камера или със странични щитове, така че съединението да остане светло и неокислено. Дори леко обезцветяване на повърхността показва поемане на кислород и азот и обикновено се отхвърля. Тънките -стенни линии често се заваряват автогенно, без пълнител, върху квадратна челна фуга; по-дебелите секции използват подходящ титанов пълнител.

След формоване и заваряване частите се почистват, ецват, където е разрешено, за да се отстрани замърсяването, и се обработват топлинно във вакуум или инертна атмосфера. Облекчаването на напрежението обикновено се извършва в областта на 540 - 650 градуса, доста под бета трансуса, така че фината алфа+бета структура, получена от производството на тръби, да се запази. Всяка термична обработка над трансуса би загрубяла структурата и намалила пластичността.

Често срещани погрешни схващания и ограничения при избора

Gr9 не е заместител на Ti-6Al-4V, където се изисква висока статична якост. За структурни фитинги и скоби класът с по-висока якост остава нормалният избор.

Тръбата Gr9 не е взаимозаменяема с лист или прът Gr9 за целите на дизайна. Свойствата са установени във формуляра на продукта и приложимия продуктов стандарт, а допустимите отклонения на тръбите и изискванията за изпитване се различават от тези за плоча или прът.

Дългосрочната-работа на въздух при висока температура е ограничена от поглъщането на кислород и растежа на котлен камък; сплавта не трябва да се използва извън температурния диапазон, квалифициран за приложението.

Студената работа, извършена по време на огъване, повишава локалната якост и намалява локалната пластичност. Когато дадена част впоследствие е освободена от напрежението поради причини, свързани с корозия или умора, облекчаващата обработка трябва да е съвместима с указаното темпериране на тръбата.

ЧЗВ

В: Какво е титан Gr9?
Gr9 е Ti-3Al-2.5V, UNS R56320, алфа+бета титаниева сплав с приблизително 620 MPa минимална якост на опън в отгрято състояние, широко използвана за аерокосмически хидравлични тръби.

В: Каква е разликата между Gr9 и титан клас 2?
Степен 2 е търговски чист титан с по-ниска якост, но по-добра формоспособност и заваряемост. Gr9 е легирана и значително по-здрава, така че се използва там, където вътрешното налягане и тегло управляват дизайна.

Въпрос: Кой стандарт покрива Gr9 тръби?
ASTM B338 обхваща безшевни и заварени тръби от титаниева сплав, включително степен 9; пръти и ковашки материали за фитинги са обхванати от съответните стандарти за титанови продукти, като авиокосмическите спецификации добавят изисквания за проверка и чистота.

В: Може ли тръбата Gr9 да се огъне на студено?
Да, тънкостенната-тръба Gr9 обикновено се огъва на студено. Вътрешната опора и контролираният радиус на огъване се използват за ограничаване на овалността, а пружинното връщане се компенсира в инструменталната екипировка.

В: Защо заваръчните шевове Gr9 трябва да са ярки?
Цветът на титаниева заварка показва замърсяване на повърхността с кислород и азот, което прави съединението крехко. Светлият, сребрист заваръчен шев и-засегнатата от топлина зона са критерият за приемане.

Въпрос: Gr9 подходящ ли е за-температурно обслужване?
Използва се в широк диапазон, включително криогенно и топло хидравлично обслужване, но непрекъснатото излагане на въздух при висока температура е ограничено от окисляването и дифузията на кислород в метала.