Umfang der AMS 4944-Schläuche
AMS 4944 ist die Luft- und Raumfahrtmaterialspezifikation für nahtlose Rohre aus der Ti-3Al-2,5V-Legierung, die UNS R56320 und die allgemeine Bezeichnung Grade 9 trägt. Die Legierung wurde speziell für kaltumformbare Rohre entwickelt: Sie wird als mageres Alpha-Beta-Material eingestuft, aber ihr geringer Legierungsgehalt bedeutet, dass sie viele der Formgebungseigenschaften von kommerziell reinem Titan beibehält und gleichzeitig eine wesentlich höhere Festigkeit bietet. Nach dieser Spezifikation hergestellte Schläuche werden für hydraulische Druck- und Rücklaufleitungen, Kraftstoffleitungen und Instrumente an Flugzeugzellen und Triebwerken verwendet.
Mechanische Eigenschaften und physikalische Daten
Im geglühten Zustand muss die Legierung eine Mindestzugfestigkeit von 620 MPa (90 ksi), eine Mindeststreckgrenze von 0,2 % Offset von 483 MPa (70 ksi) und eine Mindestdehnung von 15 Prozent in 50 mm erreichen. Typische Produktionswerte liegen etwas höher, im Bereich von 620 bis 654 MPa Zugfestigkeit und 483 bis 503 MPa Streckgrenze, mit einer Dehnung zwischen 20 und 27 Prozent, was einen nützlichen Spielraum über dem Spezifikationsminimum und eine bessere Ermüdungsleistung für die gleiche Wand ergibt. Die Dichte beträgt 4,48 g/cm3, der Elastizitätsmodul beträgt etwa 105 GPa und die maximal empfohlene Dauerbetriebstemperatur beträgt etwa 315 °C.
| Eigentum | Typischer Wert | Mindestens AMS 4944 / ASTM B338 |
|---|---|---|
| Zugfestigkeit | 620-654 MPa | 620 MPa |
| Streckgrenze, 0,2 % Offset | 483-503 MPa | 483 MPa |
| Dehnung in 50 mm | 20-27% | 15% |
| Elastizitätsmodul | ca.. 105 GPa | - |
| Dichte | 4,48 g/cm3 | - |
Warum hydraulische Systeme Klasse 9 verwenden
Hydraulikleitungen in Flugzeugen sind Druckbehälter, die möglichst leicht sein müssen und Vibrationen und Druckwechsel ohne Risse überstehen müssen. Rohre der Güteklasse 9 erfüllen beide Anforderungen: Die Festigkeit ermöglicht eine dünne Wand, die Duktilität ermöglicht enge Biegungen und Aufweitungen ohne Glühen zwischen den Arbeitsgängen und die Ermüdungsbeständigkeit an Biegestellen ist besser als die der reinen Güteklassen.
Hydraulische Druck-, Rücklauf- und Saugleitungen in Flugzeugzellen und Triebwerken.
Kraftstoff- und Schmierleitungen, einschließlich Entlüftungs- und Ablassleitungen.
Pneumatik- und Inertgas-Verteilungsschläuche.
Space-Frame und leichtes Strukturrohr, bei dem die Steifigkeit nicht der entscheidende Faktor ist.
Wasser- und Offshore-Hydrauliksteuerleitungen, bei denen die Belastung durch Salzsprühnebel ständig besteht.
Kaltziehen, Glühen und Umformen
Rohre werden durch Kaltziehen über einen Dorn oder durch Kaltpilgern mit Zwischenglühen zur Wiederherstellung der Duktilität hergestellt. Das abschließende Glühen erfolgt in einem Vakuum- oder Hochreinheitsatmosphärenofen bei etwa 700 bis 790 °C und das fertige Rohr wird blankgeglüht oder gebeizt, um jegliche mit Sauerstoff angereicherte Oberflächenschicht zu entfernen. Das Biegen erfolgt auf numerisch gesteuerten Ziehbiegemaschinen mit einem Dorn im Inneren des Rohrs, um eine Wandverdünnung an der Biegung zu verhindern. Die Biegeradien werden normalerweise auf das Dreifache des Außendurchmessers oder mehr gehalten. Bördel- und Sickenvorgänge werden durch Werkzeuge mit einer weichen Kontaktfläche kontrolliert, da Titan an gehärtetem Stahl reibt und jeder Oberflächenriss zur Ursache von Ermüdungsrissen wird. Die gesamte Umformung erfolgt auf speziellen Geräten, die noch nicht für Kohlenstoffstahl verwendet wurden, sodass keine Eisenverunreinigungen übertragen werden können.
Schweißen, Prüfung und Zertifizierung
Verbindungen werden durch WIG- oder Orbitalschweißen unter vollständiger interner Argonspülung und einer nachlaufenden Abschirmung hergestellt, wobei die Abschirmung aufrechterhalten wird, bis die Verbindung auf unter etwa 400 °C abgekühlt ist. Die Qualität der Abschirmung wird anhand der Farbe der fertigen Schweißnaht überprüft, und die Schweißnähte werden dann gemäß der technischen Zeichnung radiographiert oder auf Farbeindringung geprüft. Das Rohr wird mit einer Wirbelstromprüfung in voller Länge, einem Abflachungstest und einem hydraulischen Drucktest geliefert. Der Oberflächenzustand ist blankgeglüht oder gebeizt, mit Kappen an beiden Enden, um die Sauberkeit der Bohrung zu gewährleisten. Die Dokumentation umfasst ein EN 10204 3.1-Mühlenprüfzertifikat mit Rückverfolgbarkeit der Chargenzahl, Maßaufzeichnungen und zerstörungsfreie Prüfberichte. Qualifizierungsdaten können anhand der eigenen Spezifikation des Kunden zur Programmgenehmigung bereitgestellt werden. Das Rohr wird in starren Kisten oder auf ausgekleideten Rollen verpackt, sodass es gerade und frei von Handhabungsspuren ankommt.
Häufig gestellte Fragen
F: Was deckt AMS 4944 ab?
A: Es umfasst nahtlose Rohre aus der Legierung Ti-3Al-2,5V für hydraulische und ähnliche Flüssigkeitssysteme, wobei die Eigenschaftsanforderungen und Tests für den geglühten Zustand aufgeführt sind.
F: Können Rohre der Güteklasse 9 durch Wärmebehandlung verstärkt werden?
A: Nicht sinnvoll. Die Alterung führt zu keiner sinnvollen Festigkeitssteigerung, daher werden die Konstruktionswerte aus dem geglühten Zustand bei einer Mindestzugfestigkeit von 620 MPa übernommen.
F: Wie ist der Vergleich mit handelsüblichen Rohren aus reinem Titan?
A: Seine Festigkeit bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur ist 20 bis 50 Prozent höher als bei reinem Titan, während die Schweißbarkeit und das Kaltumformverhalten weiterhin ausgezeichnet sind.
F: Welche Wandstärken sind verfügbar?
A: Standardhydraulikgrößen reichen von etwa 6 mm bis 25 mm Außendurchmesser mit Wandstärken von 0,5 mm bis 2 mm, andere Kombinationen werden auf Bestellung hergestellt.
F: Wie wird die Sauberkeit der Bohrung kontrolliert?
A: Nach dem abschließenden Glühen und Testen wird die Bohrung gespült, getrocknet und verschlossen. Für Hydraulikkreisläufe mit strengen Reinheitsklassen kann auf Anfrage die Partikelanzahl überprüft werden.
