1. Sınıf ve 2. Sınıf Titanyum: Kompozisyon, Güç ve Şekillendirilebilirlik

Ticari Açıdan İki Saf Sınıf, Bir Kimya Ailesi

Derece 1 ve Derece 2 titanyumun her ikisi de levha, şerit ve levha için ASTM B265 ve çubuk ve kütük için ASTM B348 tarafından tanımlanan ticari olarak saf (CP) aile içinde yer alır. Her iki kalite de kasıtlı olarak alaşımlanmamıştır ve aralarındaki en önemli fark, değirmenin metalde ne kadar oksijen bıraktığıdır. Bu tek ara eleman, akma mukavemetini, iş-sertleşme oranını, bir imalatçının ulaşabileceği minimum bükülme yarıçapını ve bir abkant preste veya şekillendirme kalıbında telafi edilmesi gereken geri esneme miktarını yönetir.

Her iki kalite de aynı altıgen sıkı-paketlenmiş kristal kafesi, aynı 4,51 g/cm3 yoğunluğu ve aynı kendini-tamir eden oksit filmi paylaştığından, çizimlerde sıklıkla değiştirilebilir olarak kabul edilirler. Uygulamada, yanlış kaliteyi adlandırmak, ya bileşenin hiç kullanmadığı güç için bütçeyi boşa harcar ya da derin-çekilmiş kaplarda, ince duvarlı tüplerde-ve sıkıca bükülmüş braketlerde çatlamalara neden olur.

Kimyasal Bileşim Sınırları Karşılaştırıldı

Tablo 1, ASTM B265 ve ASTM B348 kapsamındaki iki sınıf için izin verilen maksimum eleman seviyelerini listelemektedir. Derece 2 daha fazla demir ve daha fazla oksijene izin verir, bu da tam olarak mukavemetini artıran ve uzamasını azaltan şeydir.

Oksijen, alfa titanyumda katı-çözelti güçlendiricidir: kristal kafesi bozar ve dislokasyon hareketini zorlaştırır. Bu nedenle, Derece 1 ve Derece 2 arasındaki maksimum oksijen seviyesindeki 0,07 puanlık bir artış, mekanik davranışta marjinal bir değişiklikten ziyade orantısız bir değişime neden olur.

Mekanik Özellikler Yan Yana

Garanti edilen minimum değerlerle karşılaştırıldığında Grade 2, yaklaşık %44 daha fazla çekme mukavemeti sunar ve Grade 1'in akma mukavemetinin neredeyse iki katına yakındır ve bu noktaya ulaşmak için yalnızca yüzde dört uzama puanı verir. İki sınıf aynı yoğunluğa sahip olduğundan, ekstra güç hiçbir zaman ekstra ağırlığa mal olmaz; bu da kütle bütçesinin önceden belirlendiği rotor, uçak gövdesi ve şasi işlerinde önemlidir.

Şekillendirilebilirlik, Kaynak ve İşleme Davranışı

Sınıf 1, genel tedarikteki en yumuşak, ticari olarak saf titanyumdur ve bir parçanın yüklenmek yerine şekillendirilmesi gerektiğinde doğal seçimdir: derin-çekilmiş kaplar, hidroformlu bölümler, ince-duvarlı ısı-eşanjör tüpleri, genleşme körükleri ve karmaşık tek-kapalı paneller. Yüksek uzaması, dar bükülme yarıçaplarını kabul etmesini sağlar ve Derece 2'ye göre daha az aşamalar arası tavlama gerektirir.

Derece 1: minimum bükülme yarıçapı, tavlanmış durumda tipik olarak sac kalınlığının 1,5 ila 2 katı civarındadır.

Derece 2: minimum bükülme yarıçapı genellikle sac kalınlığının 2 ila 2,5 katı kadardır ve daha hızlı çalışır-sertleşir, bu nedenle aşamalı şekillendirme operasyonları daha geniş yarıçaplara veya ek tavlamalara ihtiyaç duyar.

Her iki kalite de, AWS A5.16'ya göre ERTi-1 veya ERTi-2 dolgu maddesi kullanılarak, tam argon koruması altında tungsten inert gaz veya plazma yöntemleriyle temiz bir şekilde kaynak yapar; Derece 2, bu ikisinden daha bağışlayıcı olanıdır çünkü hafif ısı girişi değişimine daha az duyarlıdır.

İşleme, iki kalite için karşılaştırılabilir ve her ikisi de zor olarak sınıflandırılır: düşük termal iletkenlik, ısıyı kesici kenarda yoğunlaştırır ve düşük elastik modül, sapmayı ve çatlamayı teşvik eder. Keskin, pozitif-talaşlı karbür takımlar, sert fikstür ve cömert taşma veya yüksek-basınçlı kesme sıvısı standart uygulamadır.

Havacılık ve Uzay Hizmeti ve Yüksek Sıcaklık

Uçuş donanımı söz konusu olduğunda, Derece 2, Derece 1'den çok daha sık belirtilir. Tipik bileşenler arasında uçak gövdesi braketleri ve bağlantı parçaları, hidrolik hat destekleri, motor aksesuarları, iniş takımı- detay parçaları, bağlantı elemanları ve konektör donanımı bulunur. Bunun nedenleri, garanti edilen daha yüksek mukavemet, döngüsel yükleme altında öngörülebilir yorulma davranışı ve çoğu uçak gövdesi ve motor- bölmesi ortamlarını kapsayan sürekli hizmette sertliğini kabaca 300 derece C'ye kadar koruyan stabil bir mikro yapıdır.

Grade 1, havacılıkta farklı bir rolde karşımıza çıkıyor: tasarım etkeninin yük kapasitesinden ziyade uyum olduğu kanallar, ısı kalkanları, genleşme derzleri ve ayar sacı veya conta elemanları. Her iki sınıf için de sertifikasyon normalde tam ısı-sayısı izlenebilirliğiyle ASTM B265 veya ASTM B348'e bağlıdır ve implante edilebilir veya tıbbi-bitişik donanımlar için ASTM F67, ticari açıdan saf bileşim gerekliliklerini yönetir.

Motor Sporları ve Genel İmalat

Motor sporları da aynı mantığı daha kısa bir tasarım döngüsüyle takip ediyor. 1. Sınıf, sonucun süneklik ve kaynaklanabilirlik tarafından belirlendiği egzoz sistemleri, ısı kalkanları, koruyucu paneller ve-el yapımı kaporta için kullanılır. Derece 2, akma dayanımının bükülme yeteneğinden daha önemli olduğu süspansiyon kolları, dikmeler, şasi braketleri, motor iç parçaları ve yüksek-gerilmeli bağlantı elemanları için kullanılır.

Ağırlık avantajı ticari argümandır: 2. Sınıf dik veya askılı bağlantı, eşdeğer sertlikte benzer bir çelik bileşenin kütlesinin kabaca %45'ini taşırken, 8.8 veya 10.9. Sınıf çelik bağlantı elemanları, yaylanmayan yerlerde kütleden tasarruf etmek için genellikle 2. Sınıf titanyum bağlantı elemanlarıyla değiştirilir.

Korozyon Direnci ve Çevresel Performans

Her iki kalite de, oksijen veya nem varlığında çizildiğinde anında yeniden şekillenen,-birkaç nanometre kalınlığında pasif bir titanyum dioksit filmine dayanır. Uygulamada iki sınıf, hizmet ortamlarında neredeyse aynı şekilde davranır:

Normal koşullarda çukurlaşma veya yarık oluşumu olmaksızın sürekli deniz suyuna daldırma ve tekrar tekrar tuz-spreyine maruz kalma.

Kimya tesislerinde ve tuzdan arındırma sistemlerinde klor, hipoklorit ve klorür-içeren proses akışları.

Pasif filmin mevcut oksitleyici türler tarafından korunduğu oksitleyici asitler ve hafif indirgeyici ortamlar.

Onlarca yıldır endüstriyel ve deniz ortamlarında koruyucu kaplamaya ihtiyaç duyulmaz.

Tasarım sırasında üç sınıra dikkat edilmelidir. Titanyum, hidroflorik asit, konsantre sıcak indirgeyici asitler veya su bulunmayan kuru klor için uygun değildir. Islak bir ortamda karbon çeliğine veya paslanmaz çeliğe galvanik bağlantı, izolasyonla veya büyük katot-anot-alanı oranlarından kaçınılarak yönetilmelidir. Ve nem varlığında yüksek sıcaklıkta hidrojen alımı ince kesitleri kırılganlaştırabilir; bu nedenle %0,015'lik maksimum hidrojen seviyesi her iki sınıfta da sıkı bir şekilde kontrol edilir.

1. Sınıf ile 2. Sınıf Arasında Nasıl Seçim Yapılır?

Tasarımı yönlendiren şekil ciddiyeti, kaynaklanabilirlik veya darbe toleransı olduğunda veya parça az yapısal yüke sahip bir kapak, koruma, kanal veya conta olduğunda Sınıf 1'i seçin.

Parça yapısal bir yük taşıdığında, yorulma ömrünün gösterilmesi gerektiğinde veya daha yüksek akma dayanımıyla daha hafif bir duvar kalınlığı elde edilebildiğinde Sınıf 2'yi seçin.

Yeterlilik testi ve kaynak prosedürleri onaylandıktan sonra yayınlanan çizimde belirtilen kalitede kalın; iki sınıf arasında geçiş yapmak, kaynak prosedürü kalifikasyonunu değiştirir ve bazen-tamamlanan parçanın yeniden sertifikalandırılmasını gerektirir.

Tasarım izinlerinin belirli spesifikasyona ve sınıfa bağlı olduğu tıbbi bileşenlerde veya basınçlı ekipmanlarda bu iki sınıfı asla birbirinin yerine kullanmayın.

Sıkça Sorulan Sorular

S: 1. Sınıf ve 2. Sınıf titanyum arasındaki temel fark nedir?
Oksijen içeriği. Derece 1, %0,18 oksijen ile sınırlıdır ve Derece 2 ila %0,25, bu da Derece 2'yi gerilimde yaklaşık %44 daha güçlü ve akma açısından kabaca iki kat daha güçlü kılarken Derece 1 daha yüksek uzamayı korur ve daha kolay şekillenir.

S: 1. Sınıf ve 2. Sınıf titanyum aynı ağırlıkta mıdır?
Evet. Her ikisinin de yoğunluğu 4,51 g/cm3'tür ve yaklaşık 102 GPa'lık aynı elastik modüle sahiptir, dolayısıyla geçiş dereceleri mukavemeti ve sünekliği değiştirir ancak aynı parçanın kütlesini değiştirmez.

S: Grade 1 ve Grade 2 birbirine kaynak yapılabilir mi?
Evet. Her ikisi de benzer kaynak davranışına sahip alfa titanyumdur ve prosedürün iki malzemeden daha ince veya daha yüksek düzeyde tutuculuğa uygun olması koşuluyla normalde bunları birleştirmek için AWS A5.16'ya göre 2. Sınıf dolgu teli kullanılır.

S: Hangi sınıf korozyona daha dayanıklıdır?
Deniz suyunda, klorürlerde ve çoğu endüstriyel atmosferde fark ihmal edilebilir düzeydedir çünkü her ikisi de aynı pasif oksit filme bağlıdır. Korozyon payının duvar kalınlığını artırdığı durumlarda, az miktarda ekstra süneklik ve daha düşük maliyet elde etmek için Sınıf 1 sıklıkla seçilir.

S: Derin çizim için hangi kalite daha iyidir?
Derece 1. Minimum %24'lük daha yüksek uzama ve daha düşük akma mukavemeti, çatlamadan önce daha derin çekmelere ve daha sıkı bükülme yarıçaplarına izin verir ve genellikle Derece 2'ye göre daha az ara tavlamaya ihtiyaç duyar.

S: Hangi standartlar 1. Sınıf ve 2. Sınıf değirmen ürünlerini kapsar?
Levha, şerit ve levha için ASTM B265 ve ASME SB-265, çubuk ve kütük için ASTM B348, dikişsiz boru için ASTM B337, kaynaklı boru için ASTM B338, tel için ASTM B863 ve ticari olarak saf titanyumun tıbbi sınıfı için ASTM F67.

S: 300 derece C'de hangi kalite kullanılmalıdır?
Derece 2, bu sıcaklıkta sürekli hizmet için olağan seçimdir çünkü Derece 1'e göre daha büyük bir marjla faydalı mukavemeti korur, ancak sürünme davranışı ve bağlantı tasarımının uzun-dönemli çalışma için yine de gözden geçirilmesi gerekir.