Geltungsbereich der ASTM B348-Spezifikation
ASTM B348 umfasst warm{1}gewalzte und kalt-bearbeitete Stangen, Stäbe und Knüppel aus Titan und Titanlegierungen im geglühten Zustand. Die Norm definiert Zusammensetzungsgrenzen, mechanische Eigenschaften, Maßtoleranzen und Prüfanforderungen für runde, quadratische, sechseckige und flache Produkte. Güte 4, bekannt als UNS R50700, ist die stärkste kommerziell reine Güte in der Spezifikation und wird häufig für Verbindungselemente und bearbeitete Komponenten in der Luft- und Raumfahrt bestellt.
Chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften
Bar der Güteklasse 4 enthält bis zu 0,50 Prozent Eisen und 0,40 Prozent Sauerstoff, mit Grenzwerten von 0,08 Prozent Kohlenstoff, 0,05 Prozent Stickstoff und 0,015 Prozent Wasserstoff. Der erhöhte Sauerstoffgehalt stärkt die Alpha-Struktur und führt zu einer Zugfestigkeit von mindestens 550 MPa und einer Streckgrenze von mindestens 480 MPa. Diese Festigkeit nähert sich dem Niveau einiger legierter Titanmaterialien an, behält jedoch die einfache Verarbeitung und das vorhersehbare Verhalten einer reinen Sorte bei.
Herstellung von Verbindungselementen aus Stangen der Güteklasse 4
Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt wie Bolzen, Muttern, Nieten und Gewindeeinsätze werden aus Stangenmaterial gefertigt. Güteklasse 4 wird gewählt, wenn die Konstruktion ein korrosionsbeständiges Verbindungselement mit mäßiger Festigkeit erfordert. Da Güteklasse 4 eine begrenzte Kaltumformbarkeit aufweist, werden die meisten Verbindungselemente maschinell bearbeitet oder warmgeformt, statt kaltumgeformt zu werden. Die Stange wird normalerweise mit engen Durchmessertoleranzen und einer glatten Oberfläche geliefert, sodass die Bearbeitung saubere Gewinde und kontrollierte Verrundungen ohne übermäßigen Ausschuss ergibt.
Beschläge und Strukturkomponenten
Über die Befestigungselemente hinaus werden Stangen der Güteklasse 4 zu Rohrverschraubungen, Halterungen, Klemmen, Distanzringen und anderen leicht belasteten Strukturteilen verarbeitet. Das gute Ermüdungsverhalten des Materials im geglühten Zustand und seine Immunität gegenüber galvanischem Angriff in gemischten -Metallverbindungen der Flugzeugzelle sind wichtige Vorteile. Teile aus Güteklasse 4 wiegen etwa 45 Prozent weniger als gleichwertige Stahlteile, was die Gewichtsbudgets moderner Flugzeugprogramme unterstützt.
Korrosionsleistung in Luft- und Raumfahrtumgebungen
Grad 4 widersteht atmosphärischer Korrosion, Flugzeugflüssigkeiten und Salznebel durch seinen selbstheilenden Titandioxidfilm. Der Film verhindert Lochfraß und Spannungskorrosion, die sich bei küstennahen und hohen -Feuchtigkeitsbetrieben auf beschichtete Stahlbefestigungen auswirken können. Wenn Verbindungselemente der Güteklasse 4 in Aluminiumstrukturen eingebaut werden, minimiert das passive Verhalten von Titan die galvanische Korrosion des Aluminiums an der Verbindungsstelle.
Beschaffungs- und Qualitätsaspekte
Luft- und Raumfahrtaufträge für Stäbe der Güteklasse 4 werden mit Werksprüfzertifikaten, Wärmerückverfolgbarkeit und, falls erforderlich, Ultraschallprüfung auf innere Festigkeit aufgegeben. Die chemische Analyse bestätigt den Sauerstoffgehalt, der die Schlüsselkontrolle für Festigkeit und Duktilität darstellt. Maß- und Geradheitsprüfungen, Überprüfung des Oberflächenzustands und mechanische Tests repräsentativer Muster runden die Abnahmeroutine ab.
Häufig gestellte Fragen
F: Warum wird Titan der Güteklasse 4 für Verbindungselemente in der Luft- und Raumfahrt verwendet?
A: Sorte 4 bietet die höchste Festigkeit der handelsüblichen Sorten mit voller Korrosionsbeständigkeit, geringem Gewicht und vorhersehbarer Bearbeitbarkeit und ist somit zuverlässig für Schrauben, Muttern und Beschläge.
F: Welche Festigkeit hat ein Titanstab der Güteklasse 4?
A: Geglühter Stab der Güteklasse 4 bietet eine Mindestzugfestigkeit von 550 MPa und eine Mindeststreckgrenze von 480 MPa gemäß ASTM B348.
F: Können Verbindungselemente aus Titan der Güteklasse 4 kaltverformt werden?
A: Kaltstauchen der Güteklasse 4 sind durch ihren Sauerstoffgehalt begrenzt, daher werden Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt normalerweise maschinell bearbeitet oder aus Stangenmaterial warmgeformt, um die erforderliche Geometrie zu erreichen.
F: Verursacht Titan Grad 4 galvanische Korrosion mit Aluminium?
A: Titan ist im Betrieb passiv, daher ist die galvanische Verbindung mit Aluminium gering und das Aluminiumelement bleibt geschützt, solange die Verbindung nicht in einen aktiven Zustand versetzt wird.
F: Welche Tests sind Standard für Luft- und Raumfahrt-Bar der Klasse 4?
A: Chemische Analyse, Zugprüfung, Ultraschallprüfung (falls erforderlich), Maßprüfungen und Oberflächenprüfung sind die Standardabnahmeschritte.
