Ciri-ciri Bahan Berkaitan dengan Penggunaan Aeroangkasa
Tiub titanium untuk perkhidmatan aeroangkasa dipilih untuk empat sifat yang bertindak bersama. Aloi titanium mempunyai kekuatan spesifik yang tinggi, jadi tiub boleh membawa tekanan kerja yang diberikan dengan dinding yang lebih nipis dan jisim yang lebih rendah daripada tiub keluli dengan saiz yang sama. Ketumpatan titanium adalah kira-kira 4.51 g/cm3, kira-kira 57 peratus daripada keluli, yang mengurangkan berat setiap tiub yang dijalankan di dalam pesawat. Titanium tahan sepenuhnya terhadap klorida dan serangan air laut, jadi saluran hidraulik dan bahan api tidak terhakis daripada kondensat atau daripada garam-aising. Dan bahan itu mengekalkan kekuatan berguna pada suhu tinggi, yang membolehkan tiub berjalan berhampiran enjin dan zon udara berdarah yang memerlukan penebat atau bahan yang lebih berat jika keluli digunakan.
Gred 2 di bawah ASTM B338 mempunyai nombor UNS R50400 dan merupakan gred titanium tanpa aloi yang paling banyak digunakan, dengan kekuatan tegangan minimum 345 MPa dan kekuatan hasil minimum 275 MPa dalam keadaan annealed.
Sifat Berbanding dengan Logam Struktur Lain
| Harta benda | Titanium Gr2 | Ti-6Al-4V | Keluli karbon | Keluli tahan karat jenis 304 |
|---|---|---|---|---|
| Ketumpatan, g/cm3 | 4.51 | 4.43 | 7.85 | 7.90 |
| Takat lebur, darjah | Kira-kira 1668 | Kira-kira 1650 | Kira-kira 1530 | Kira-kira 1400 hingga 1450 |
| Modulus keanjalan, GPa | Kira-kira 105 | Kira-kira 113 | Kira-kira 206 | Kira-kira 200 |
| Kekonduksian terma, W/(m·K) | Kira-kira 17 | Lebih kurang 7.5 | Kira-kira 63 | Kira-kira 16 |
| Kakisan dalam klorida | Tahan sepenuhnya | Tahan, sensitif celah | Serangan pantas | Serangan pitting dan celah |
Takat lebur yang tinggi dan kekonduksian terma sederhana adalah sebab kimpalan titanium memerlukan perlindungan gas lengai lebih lama daripada keluli, dan modulus yang agak rendah adalah sebab larian tiub titanium lebih fleksibel dan mempunyai frekuensi semula jadi yang lebih rendah daripada setara keluli, yang perlu dibenarkan dalam jarak sokongan.
Aplikasi Aeroangkasa
Talian hidraulik dan pneumatik, di mana tiub dibengkokkan ke laluan kompleks dengan kelengkapan tanpa flare atau flare dan mesti menahan kedua-dua keletihan dan cecair hidraulik.
Talian bahan api dan bolong, di mana penjimatan berat pada keseluruhan pesawat adalah penting dan hakisan klorida daripada bahan api atau persekitaran menjadi kebimbangan.
Keluarkan udara dan saluran suhu sederhana di belakang zon kawalan enjin dan persekitaran, di mana Gred 2 memberikan margin kekuatan yang boleh digunakan pada suhu.
Tiub struktur untuk kurungan, tupang dan penyokong fairing di mana kekukuhan dan bukannya kekuatan muktamad mengawal reka bentuk.
Sokongan tanah dan perkakasan pelantar ujian, di mana tiub yang bersih,-tidak mengakis dan tidak-magnet lebih diutamakan.
Amalan Fabrikasi dan Pemasangan
Tiub aeroangkasa biasanya dibengkokkan pada bengkok tiub CNC dengan mandrel untuk menahan bujur dan penipisan dinding dalam had, kemudian hujung dibentuk untuk pembakaran, manik atau kimpalan. Kerana kerja titanium mengeras, jejari lentur dan bilangan operasi pembentukan dirancang dengan anil perantaraan jika perlu. Kebersihan adalah penting: tiub dipotong dan dinyahburkan dengan perkakas khusus, kerana pencemaran besi daripada berus keluli atau roda pengisar mencipta tapak permulaan kakisan yang bertahan daripada pempasifan. Selepas terbentuk, bengkok dilepaskan tekanan dan dibersihkan secara dalaman untuk menghilangkan pelincir dan serpihan.
Kimpalan adalah dengan gas lengai tungsten orbital atau manual dengan perisai argon penuh kolam kimpalan dan gerek. Warna kimpalan ialah kriteria penerimaan medan: perak dan jerami ringan boleh diterima, biru dan kelabu min pencemaran dan ditolak. Di mana tiub bersambung kepada struktur aluminium atau keluli, penebat atau kelengkapan peralihan digunakan untuk mengelakkan serangan galvanik logam kurang mulia di kawasan basah atau pemeluwapan terdedah.
Pemeriksaan dan Rekod Kualiti
Tiub aeronautik lancar dihantar dengan analisis kimia yang meliputi unsur interstisial, tegangan dan kekerasan menghasilkan keadaan anil, keputusan ujian merata dan suar, rekod ujian tekanan hidrostatik atau pneumatik, pemeriksaan arus pusar pada badan tiub dan pemeriksaan ultrasonik jika dinyatakan. Pengenalpastian bahan positif digunakan untuk mengesahkan gred pada barang-dalam, dan pemeriksaan dimensi meliputi diameter luar, ketebalan dinding, bujur, kelurusan dan panjang. Pensijilan diberikan kepada EN 10204 3.1 dengan kebolehkesanan nombor haba penuh dan pemeriksaan pihak ketiga atau pelanggan yang disaksikan boleh diaturkan untuk pesanan program.
Soalan Lazim
S: Mengapakah Gred 2 digunakan dalam aeroangkasa dan bukannya Gred 1?
A: Gred 2 mempunyai kekuatan tegangan minimum yang lebih tinggi iaitu 345 MPa berbanding 240 MPa untuk Gred 1, yang memberikan nisbah kekuatan kepada berat yang lebih baik untuk tiub bertekanan dan beban struktur sambil mengekalkan kebolehbentukan dan kebolehkimpalan yang sangat baik.
S: Berapakah berat yang boleh dijimatkan oleh tiub titanium berbanding keluli?
A: Titanium mempunyai ketumpatan kira-kira 4.51 g/cm3 berbanding 7.85 g/cm3 untuk keluli, jadi tiub titanium dengan dimensi yang sama beratnya kurang 43 peratus.
S: Apakah ujian tekanan yang digunakan untuk tiub titanium?
A: Ujian tekanan hidrostatik atau pneumatik bagi setiap tiub atau lot, dengan tekanan ujian dan masa tahan direkodkan pada sijil pemeriksaan, disokong oleh pemeriksaan arus pusar atau ultrasonik.
S: Mengapa tiub keluli aloi menghakis di mana titanium tidak?
J: Titanium membentuk filem oksida yang stabil,-membaiki sendiri yang kebal terhadap serangan klorida, manakala keluli dan keluli tahan karat mengalami kakisan karat, pitting dan celah dalam persekitaran klorida basah yang sama.
S: Bagaimanakah tiub titanium sentiasa bersih semasa fabrikasi?
J: Dengan menggunakan alat pemotong dan deburring khusus, mengelakkan berus keluli dan roda pengisar, dan membersihkan dan memasifkan tiub secara dalaman sebelum pemasangan.
