Aerospace Grade Titanium ist keine Werkstoffgüte. Es ist keine Gütenummer in der ASTM-Reihe der Titangüten, und es ist keine AMS-Spezifikationsnummer. Es ist eine Kurzbezeichnung im Einkauf für eine Kombination: eine Legierung, üblicherweise Ti-6Al-4V, bestellt nach einer benannten Spezifikation, mit in der Bestellung festgelegten Abnahmebedingungen, die eine allgemeine industrielle Bestellung nicht enthält. Diese Seite trennt die drei Teile und veröffentlicht die Prüfwerte, anhand derer der dritte Teil geprüft wird.
Die Legierung, die üblicherweise gemeint ist
In den meisten Luft- und Raumfahrtanfragen verweist die Bezeichnung auf Ti-6Al-4V, das im ASTM-System Grade 5 und im UNS-System R56400 heißt. Die Bestellung nach ASTM B348 legt die chemische Zusammensetzung, die nachstehenden geglühten mechanischen Mindestwerte und die üblichen zulässigen Maßabweichungen fest. Die Felder im nächsten Abschnitt muss die Bestellung weiterhin selbst angeben.
| Wesentlicher durch ASTM B348 für Grade 5 festgelegter Grenzwert | Wert |
|---|---|
| Aluminium | 5,5 bis 6,75 Prozent |
| Vanadium | 3,5 bis 4,5 Prozent |
| Kohlenstoff, maximal | 0,08 Prozent |
| Sauerstoff, maximal | 0,20 Prozent |
| Stickstoff, maximal | 0,05 Prozent |
| Wasserstoff, maximal | 0,015 Prozent |
| Eisen, maximal | 0,40 Prozent |
| Zugfestigkeit, Mindestwert (geglüht) | 895 MPa (130 ksi) |
| Streckgrenze bei 0,2 Prozent Dehnung, Mindestwert (geglüht) | 828 MPa (120 ksi) |
| Bruchdehnung in 4D, Mindestwert (geglüht) | 10 Prozent |
| Brucheinschnürung, Mindestwert (geglüht) | 25 Prozent |
Diese vier mechanischen Mindestwerte unterliegen einer leicht zu übersehenden Querschnittsgrenze. Nach ASTM B348 gelten sie für Längsabschnitte bis 76 mm (3 in) Dicke mit einer maximalen Fläche von 64,5 cm² (10 in²); für größere Querschnitte wird die mechanische Abnahme zwischen Hersteller und Käufer vereinbart. Dies ist auf dieser Seite wichtig, weil der nachstehende Lieferbereich bis Ø500 mm reicht, weit über diese Grenze hinaus. Ein großer Querschnitt ist weiterhin Grade 5, seine Abnahmewerte werden jedoch in der Bestellung vereinbart, statt aus der obigen Tabelle abgelesen zu werden.
Grade 23 erscheint ebenfalls auf Luft- und Raumfahrtzeichnungen. Es ist die Ausführung derselben Legierung mit besonders niedrigem Zwischengittergehalt, gewählt, wenn Bruchzähigkeit wichtiger ist als der letzte Festigkeitszuwachs. Seine engeren Grenzwerte sind Sauerstoff 0.13 gegenüber 0.20 Prozent, Stickstoff 0.03 gegenüber 0.05, Wasserstoff 0.0125 gegenüber 0.015 und Eisen 0.25 gegenüber 0.40; Kohlenstoff liegt bei beiden mit maximal 0.08 Prozent gleich. Beachten Sie, dass seine UNS-Nummer von der Normenfamilie abhängt: In der ASTM-B-Reihe ist Grade 23 R56407, während R56401 zu ASTM F136 gehört, das die chirurgische Implantatform abdeckt.
Käufer, die nach einer Luft- und Raumfahrtmaterialspezifikation arbeiten, geben häufig eine AMS-Bezeichnung wie AMS 4928 neben oder anstelle der ASTM-Nummer an. Geben Sie diejenige an, die das Teil regelt, und nennen Sie die Revision, denn nach dieser Revision wird das Zeugnis ausgestellt.
Auf welches Dokument die Bezeichnung verweist, hängt von der Produktform ab. Für Stab und Vorblock verweist sie auf ASTM B348, wobei AMS 4928 angegeben wird, wenn eine freigegebene Zeichnung dies fordert, und die Lieferdetails stehen auf der Titanstab Grade 5 Seite. Für Flachprodukt verweist sie auf AMS 4911, das geglühtes Ti-6Al-4V Blech, Band und Platte regelt. Für Scheiben, Ringe und Blöcke gilt ASTM B381 zuzüglich der in der Zeichnung genannten AMS, behandelt auf der Titan-Schmiedeteile für Luft- und Raumfahrtkomponenten Seite. Die Benennung der Form vor der Spezifikation erspart eine Fragerunde.
Was die Bezeichnung über die Legierung hinaus ergänzt
Zwei Bestellungen können dieselbe Legierung und denselben Standard nennen und dennoch unterschiedliche Beschaffungen sein. Was sie unterscheidet, ist die unten aufgeführte Gruppe von Angaben, die keine von der Güte bestimmt wird.
| Feld | Warum eine Luft- und Raumfahrtbestellung dies üblicherweise angibt |
|---|---|
| Umfang der zerstörungsfreien Prüfung und Abnahmeklasse | ASTM B348 enthält überhaupt keine Ultraschallanforderung, daher erscheint eine Klasse im Werkstoffzeugnis nur, wenn sie in die Bestellung aufgenommen wird |
| Zustand | ASTM B348 deckt Grade 5 Stab im geglühten Zustand ab; eine Anforderung an lösungsgeglühten und ausgelagerten Zustand wird in einer eigenen Wärmebehandlungsvorgabe geführt, entweder als separate Spezifikation oder als freigegebener Zeichnungshinweis, und wird niemals an eine B348-Position angehängt |
| Maßtoleranz | Enger als die Standardtoleranz ist ein angebotenes Programm, keine Eigenschaft der Güte |
| Oberflächen- oder Lieferzustand | Geschmiedet, geschält, geschliffen oder poliert verändert, wie viel Bearbeitungszugabe der Zerspaner entfernen muss, bevor das Zeichnungsmaß erreicht wird |
| Zuschnittlänge und Endzustand | Eine Lagerlänge und eine Fertiglänge mit vorbereitetem Ende sind unterschiedliche Aufträge |
| Zeugnisstufe und Rückverfolgbarkeit | EN 10204 3.1 mit Rückverfolgbarkeit über die Chargennummer, gemäß Bestellumfang |
Eine Anfrage, die diese Angaben offen lässt, ist üblicherweise der Grund, warum ein Angebot länger dauert als vom Käufer erwartet. Das Material war nie der schwierige Teil.
Abmessung: der Lieferbereich und die eine eingeschränktere Route
Dies sind zwei getrennte Dinge, die häufig irrtümlich zusammengefasst werden, daher werden sie hier getrennt angegeben.
| Ablauf | Durchmesser oder Querschnitt | Länge |
|---|---|---|
| Rundstab, allgemeiner Lieferbereich | Ø1 bis 500 mm | Bis zu 6000 mm |
| Vierkantstab | 3 × 3 bis 500 × 500 mm | Bis zu 6000 mm |
| Sechskantstab | Schlüsselweite bis 17 mm | Bis zu 6000 mm |
| Präzisions-Schleifstab (ein separates angebotenes Programm) | Ø3,175 bis 25,4 mm (0,125 bis 1,000 in) | Nach Zeichnung |
Das Präzisionsschleifprogramm wird zu eigenen Bedingungen angeboten. Sein Durchmesserbereich ist in Zoll definiert, und 25,4 mm ist lediglich ein in Millimetern ausgedrückter Zoll; es handelt sich nicht um eine allgemeine Grenze für Titanstab. Die Anfrage nach geschliffener Oberfläche bei 60 mm Durchmesser ist etwas anderes als die Anfrage danach bei 12 mm, und die Antwort findet sich nicht durch Lesen des allgemeinen Lieferbereichs.
Geradheit und Durchmesser bei der Schleifroute
| Zustand | Wert |
|---|---|
| Geradheit, präzisionsgeschliffener Stab, Standard | 0,5 mm pro Meter |
| Geradheit, präzisionsgeschliffener Stab, 25 mm Durchmesser und darunter | Verschärft auf 0,3 mm pro Meter |
| Durchmessertoleranz, präzisionsgeschliffener Stab | Plus oder minus 0,0127 mm (plus oder minus 0,0005 in) |
| Durchmessertoleranz, wenn die Zeichnung dies verlangt | Verschärft auf plus oder minus 0,0076 mm |
| Enger als alle oben genannten | Gegen die Zeichnung angeboten |
Beachten Sie, dass die 25 mm in der zweiten Zeile ein Geradheitsgrenzwert sind und die 25,4 mm in der obigen Größentabelle das obere Ende des geschliffenen Durchmesserbereichs darstellen. Sie liegen nahe genug beieinander, um wie dieselbe Zahl auszusehen, sind es aber nicht.
Was eine 100-prozentige Prüfung hier bedeutet
Die Formulierung erscheint auf sehr vielen Lieferantenseiten ohne eine dahinterstehende Definition. Auf der Beiyu Titanium Route für präzisionsgeschliffenen Stab, Ø3,175 bis 25,4 mm, bedeutet sie die fünf nachstehenden Prüfungen, die jeweils auf das gesamte Los und nicht auf eine Probe angewendet werden. Stab außerhalb dieser Route sowie Vorblock werden stattdessen nach dem in der Bestellung festgelegten Umfang geprüft.
| Prüfpunkt | Abdeckung |
|---|---|
| Ultraschall-Fehlerprüfung | 100 Prozent, nachstehende Parameter |
| Wirbelstrom | 100 Prozent |
| Optische Oberflächenprüfung | 100 Prozent |
| Infrarot-Laser-Durchmessermessung | 100 Prozent |
| Geradheit | 100 Prozent |
Die Ultraschallprüfung ist diejenige, die üblicherweise eine Abnahmeklasse auf einer Luftfahrtzeichnung trägt, daher werden ihre Einstellungen veröffentlicht statt beschrieben:
| Ultraschallparameter | Einstellung |
|---|---|
| Technik | Tauchtechnik, fokussierte Longitudinalwelle |
| Abdeckung | 100 Prozent Umfangsprüfung |
| Referenzreflektor | Ø1,2 mm radiale Flachbodenbohrung bei 80 Prozent Bildschirmhöhe |
| Frequenz | 10 MHz |
| Abnahmeklasse | A1 |
| Maßgebliche Praxis | AMS-STD-2154 oder GB/T 5193, wie in der Bestellung angegeben |
Wenn eine Zeichnung eine andere Klasse oder einen anderen Referenzreflektor nennt, ist dies die zu übermittelnde Angabe. Die Klasse wird in der Bestellung vereinbart, sie ist keine Eigenschaft des Grades.
Schmelzroute und Herkunft des Materials
Auf diesem Weg gelieferter Stab wird dreifach vakuumlichtbogenumgeschmolzen. Schmelzen, Schmieden, Ringwalzen, Präzisionsschleifen und die fünf oben genannten Prüfungen erfolgen alle im Produktionsweg von Beiyu Titanium. Das Material wird gemäß den Anforderungen des Qualitätsmanagementsystems ISO 9001 hergestellt und gemäß Bestellumfang mit einem EN 10204 3.1 Abnahmeprüfzeugnis mit Rückverfolgbarkeit über die Chargennummer freigegeben. Zeugnis und Prozessverantwortung sind getrennte Fragen, und beide werden auf Anfrage schriftlich beantwortet.
Häufige Anschlussfragen
Ist Titan in Luftfahrtqualität fester als gewöhnliches Titan? Es ist kein separates Material, daher muss der Vergleich zwischen den Grades erfolgen. Ti-6Al-4V hat eine deutlich höhere Mindestfestigkeit als die kommerziell reinen Grades, und ASTM B348 legt diese Mindestfestigkeit für geglühtes Grade 5 auf 895 MPa Zugfestigkeit und 828 MPa Streckgrenze fest. Das vorangestellte Wort Luftfahrt verändert diese Werte nicht.
Gibt das Werkstoffzeugnis die Ultraschallklasse an? Nur wenn die Bestellung dies vorgibt. ASTM B348 legt chemische, mechanische und dimensionale Anforderungen fest und enthält keine Klausel zur zerstörungsfreien Prüfung, daher gelangt eine Ultraschallklasse in das Zeugnis, indem sie mit dem Referenzreflektor und der maßgeblichen Praxis in die Bestellung aufgenommen wird.
Ist die Präzisionsschleif-Toleranz über den gesamten Durchmesserbereich verfügbar? Nein, und dies ist eine häufige Abweichung bei einer Luftfahrtanfrage. Das Schleifprogramm reicht von 3,175 bis 25,4 mm. Außerhalb dieses Bereichs, darüber oder darunter, wird die Durchmessertoleranz anhand der Zeichnung angeboten, statt den Werten für geschliffene Stäbe entnommen zu werden.
Welche Güte sollte auf der Zeichnung stehen, 5 oder 23? Das ist eine Konstruktionsentscheidung und keine Beschaffungsentscheidung. Grade 5 ist die allgemeine Wahl für Struktur- und zerspante Teile; Grade 23 tauscht etwas Festigkeit gegen niedrigere interstitielle Grenzwerte und bessere Zähigkeit. Beide werden zu denselben Bedingungen hinsichtlich Abmessung, Geradheit und Prüfung geliefert.
Spezifikationsdetails mit Quellenangabe
Die oben genannten chemischen Grenzwerte für Grade 5 sowie die Mindestwerte für Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung und Querschnittsverminderung sind die Werte in der Tabelle der chemischen Anforderungen und Tabelle 2 von ASTM B348, der Spezifikation für Stäbe und Vorblöcke aus Titan und Titanlegierungen. Die Aussage, dass ASTM B348 keine Ultraschallanforderung enthält, entspricht dem Text dieser Spezifikation, die chemische, mechanische und dimensionale Anforderungen, jedoch keine Klausel zur zerstörungsfreien Prüfung festlegt. Die UNS-Nummern stammen aus den Normen mit einer UNS-Spalte: R56400 für Grade 5 und R56407 für Grade 23 unter der ASTM B-Reihe sowie R56401 für die Implantatform unter ASTM F136.
Der Lieferbereich von Ø1 bis 500 mm Rundstab, 3 × 3 bis 500 × 500 mm Vierkantstab, Sechskant über Flachseiten bis 17 mm und Längen bis 6000 mm sowie das Präzisionsschleifprogramm von Ø3,175 bis 25,4 mm mit einer Durchmessertoleranz von plus oder minus 0,0127 mm, sich verringernd auf plus oder minus 0,0076 mm, und einer Geradheit von 0,5 mm pro Meter, sich verringernd auf 0,3 mm pro Meter bei 25 mm und darunter, sind veröffentlichte Lieferdaten von Beiyu Titanium. Die Ultraschallparameter und die fünf 100 Prozent Prüfungen sind die in der Beiyu Titanium-Fähigkeitsdokumentation für den Weg für präzisionsgeschliffene Stäbe aufgeführten Werte und werden hier als die Einstellungen angegeben, nach denen dieser Weg arbeitet, mit AMS-STD-2154 oder GB/T 5193 als gemäß Bestellung genannter maßgeblicher Praxis; Material außerhalb dieses Wegs wird nach dem in der Bestellung festgelegten Umfang geprüft. Die Abschnittsgrenze für die mechanischen Mindestwerte von ASTM B348, 76 mm (3 in) Dicke und 64,5 cm² (10 in²) Fläche, wobei größere Abschnitte zwischen Hersteller und Käufer vereinbart werden, ist die Fußnote zu Tabelle 2 dieser Spezifikation. Der Weg des dreifachen Vakuumlichtbogenumschmelzens ist eine veröffentlichte Prozessangabe von Beiyu Titanium.
Was mit einer Luft- und Raumfahrtanfrage zu senden ist
Senden Sie den Grade und die maßgebliche Spezifikation mit ihrer Revision, den Durchmesser oder Querschnitt und die Länge, die von der Zeichnung geforderte Toleranz, den Zustand, die Oberfläche oder den Lieferzustand, die Ultraschall-Abnahmeklasse mit ihrem Referenzreflektor und der maßgeblichen Praxis, die Zuschnittlänge und Endausführung sowie die Zeugnisstufe. Damit kann die Anfrage anhand der Zeichnung statt anhand von Annahmen angeboten werden. Beiyu Titanium liefert Titan in Grade 1, 2, 5, 7, 9, 12 und 23 als Stab, Platte, Blech, Rohr und Schmiedeteile nach ASTM- und AMS-Spezifikationen, mit einem EN 10204 3.1 Abnahmeprüfzeugnis gemäß Bestellumfang.