Gr9 Titanijumske (Ti-3Al-2.5V) cijevi za vazdušne hidraulične sisteme

Šta je Gr9 titanijum

Gr9, takođe napisan Grade 9 i standardizovan kao UNS R56320, je legura titanijuma Ti{9}}3Al-2.5V. Nalazi se između komercijalno čistog titanijuma i radnog konja Ti-6Al-4V u porodici klasa: dovoljno legiran da dostigne otprilike 620 MPa vlačne čvrstoće u žarenom stanju, ali i dalje dovoljno duktilan i hladno oblikovan da se proizvodi kao tankoslojne bešavne i zavarene cijevi. Njegov beta transus je približno 935 stepeni, što je malo u poređenju sa Ti-6Al-4V i čini leguru relativno lakom za obradu.

Materijal je specificiran u standardima za proizvode za cijevi kao što je ASTM B338 za zavarene i bešavne cijevi, te u odgovarajućim standardima za šipke i kovanje za materijal koji se koristi za izradu fitinga. Specifikacije cijevi za vazduhoplovstvo dodaju zahtjeve za veličinu zrna, završnu obradu površine, ispitivanje bez razaranja i čistoću.

Hemija i mehanička svojstva

U poređenju sa tipičnom austenitnom nerđajućom cijevi, legura je otprilike 40% lakša za isti provrt i zid, a njena čvrstoća se zadržava u mnogo većoj mjeri na povišenoj temperaturi. Dodatak aluminijuma obezbeđuje čvrsto-jačanje rastvora i podiže beta transus u odnosu na čisti titanijum; Dodatak vanadijuma stabilizuje beta fazu i poboljšava obradivost u vrućem stanju.

Zašto vazdušni hidraulički sistemi koriste Gr9 cevi

Težina.Hidraulički vodovi protežu se dužinom okvira aviona. Zamjena nehrđajuće cijevi Gr9 štedi masu na svakoj liniji, a budući da su vodovi hidraulične tekućine brojni, ušteda se akumulira u cijelom avionu.

Sposobnost pritiska.Vazdušni hidraulički sistemi rade pri visokim nominalnim pritiscima, a čvrstoća tankog{0}}zidka Ti-3Al-2,5V cijevi omogućava manji zid za dati zahtjev za pucanjem od uporedive cijevi od nehrđajućeg čelika.

Vibracije i umor.Vibracije motora i okvira aviona nameću ciklično savijanje vodova i armature; legura ima dobru otpornost na zamor u žarenom stanju, posebno kada su krivine, stege i oslonci pravilno postavljeni.

Otpornost na koroziju.Pasivni oksidni film otporan je na hidrauličnu tekućinu, vlagu, slani sprej i većinu sredstava za čišćenje, izbjegavajući probleme sa udubljenjem i naprezanjem{0}}korozijom koji utiču na čelike visoke{1}}kore u morskom okruženju.

Raspon temperature.Legura ima pouzdan učinak od kriogenih usluga koje se susreću oko sistema goriva i inertnih sistema do temperatura hidrauličkog sistema, bez duktilnog-krtog prijelaza feritnih čelika.

Dimenzioniranje, savijanje i praksa ugradnje

Veličine cijevi za vazduhoplovstvo su navedene kao vanjski prečnik sa debljinom zida, u inčnim i metričkim serijama. Tipična radnja u trgovini uključuje:

Radijus savijanja je na minimumu koji specifikacija dozvoljava za prečnik i zid koji se koristi; čvršći radijusi zahtijevaju savijanje s unutrašnjom potporom, kao što je trn ili topljivo punilo, kako bi se spriječila ovalnost i stanjivanje zida na vanjskoj strani krivine.

Hladno savijanje je normalno za tank-zidne Gr9 cijevi. Povratak je značajan i kompenzira se u alatima, a ne preko-savijanja na avionu.

Priprema kraja prati sistem ugradnje koji se koristi. Fitingi bez šiljaka i spojevi sa proširenim spojem nameću svoje zahtjeve u pogledu pravokutnosti reza, uklanjanja ivica i stanja zida, a krajevi cijevi se obično pregledavaju prije montaže.

Razmak stezanja je postavljen tako da linije ne vibriraju o strukturu. Izbjegava se kontakt između titanijske cijevi i različite metalne obujmice gdje je moguća galvanska ili fretting oštećenja.

S cijevima se rukuje i skladišti sa završnim poklopcima. Titanijum je-osjetljiv na zamor, a ogrebotina na vanjskom prečniku tanke-linije zida povećava naprezanje.

Zavarivanje i termička obrada

Gr9 cijev je zavarena elektrolučnim zavarivanjem od volframa sa argonom visoke-zaštite, a za kritične aerokosmičke spojeve zavarivanje se izvodi u zatvorenoj komori ili sa pratećim štitovima tako da spoj ostane svijetao i neoksidiran. Čak i lagana promjena boje na površini ukazuje na hvatanje kisika i dušika i obično se odbija. Tankozidne linije se često zavaruju autogeno, bez punila, na četvrtastom čeonom spoju; deblji profili koriste odgovarajuće titanijumsko punilo.

Nakon oblikovanja i zavarivanja, dijelovi se čiste, kiseli gdje je dopušteno da se ukloni kontaminacija i termički obrađuju u vakuumu ili inertnoj atmosferi. Rasterećenje naprezanja se obično vrši u području od 540 - 650 stepena, znatno ispod beta transusa, tako da je očuvana fina alfa+beta struktura proizvedena proizvodnjom cijevi. Bilo koja toplinska obrada iznad transusa bi ogrubila strukturu i smanjila duktilnost.

Uobičajene zablude i granice odabira

Gr9 nije zamjena za Ti-6Al-4V gdje je potrebna visoka statička čvrstoća. Za strukturalne spojeve i konzole, klasa veće čvrstoće ostaje normalan izbor.

Gr9 cijev nije zamjenjiva sa Gr9 limom ili šipkom za potrebe dizajna. Svojstva su utvrđena na obrascu proizvoda i primjenjivom standardu proizvoda, a tolerancije cijevi i zahtjevi za ispitivanje se razlikuju od onih za ploču ili šipku.

Dugotrajni-rad u zraku na visokoj temperaturi ograničen je unosom kisika i rastom kamenca; legura se ne smije koristiti izvan temperaturnog raspona koji je kvalifikovan za primenu.

Hladni rad koji se izvodi tokom savijanja povećava lokalnu čvrstoću i smanjuje lokalnu duktilnost. Kada je dio naknadno rasterećen zbog korozije ili zamora, tretman rasterećenja mora biti kompatibilan sa specificiranom temperaturom cijevi.

FAQ

P: Šta je Gr9 titanijum?
Gr9 je Ti-3Al-2.5V, UNS R56320, alfa+beta legura titanijuma sa minimalnom vlačnom čvrstoćom od otprilike 620 MPa u žarenom stanju, koja se široko koristi za vazdušne hidraulične cevi.

P: Koja je razlika između Gr9 i titanijuma Grade 2?
Grade 2 je komercijalno čist titanijum sa nižom čvrstoćom, ali boljom oblikovnošću i zavarljivošću. Gr9 je legiran i znatno jači, pa se koristi tamo gdje unutrašnji pritisak i težina pokreću dizajn.

P: Koji standard pokriva Gr9 cijevi?
ASTM B338 pokriva bešavne i zavarene cijevi od legure titanijuma, uključujući Grade 9; šipka i materijal za kovanje za okove pokriveni su odgovarajućim standardima za proizvode od titanijuma, sa specifikacijama za vazduhoplovstvo koje dodaju zahteve za inspekciju i čistoću.

P: Može li se cijev Gr9 savijati hladno?
Da, tank-Gr9 cijev je rutinski hladno savijena. Unutarnji oslonac i kontrolirani radijus savijanja se koriste za ograničavanje ovalnosti, a povratna opruga se kompenzira u alatu.

P: Zašto Gr9 zavari moraju biti svijetli?
Boja na titanijumskom zavaru ukazuje na kontaminaciju površine kiseonikom i azotom, što dovodi do krhkosti spoja. Kriterijum za prihvatanje su svijetli, srebrnasti zavar i zona{1}}zahvaćena toplinom.

P: Da li je Gr9 pogodan za-usluge na visokim temperaturama?
Koristi se u širokom rasponu uključujući kriogenu i toplu hidrauličku uslugu, ali kontinuirano izlaganje zraku na visokoj temperaturi ograničeno je oksidacijom i difuzijom kisika u metal.