El titanio de calidad aeroespacial no es una calidad. No es un número de calidad de la serie de calidades de titanio ASTM ni un número de especificación AMS. Es una forma abreviada utilizada en compras para una combinación: una aleación, normalmente Ti-6Al-4V, pedida conforme a una especificación concreta, con condiciones de aceptación escritas en el pedido que una compra industrial general no incluye. Esta página separa las tres partes y publica las cifras de inspección frente a las que se comprueba la tercera.
La aleación a la que suele referirse
En la mayoría de las consultas aeroespaciales, la expresión se refiere a Ti-6Al-4V, que el sistema ASTM denomina Grade 5 y el sistema UNS denomina R56400. Pedirlo conforme a ASTM B348 fija la composición química, los mínimos mecánicos en estado recocido que figuran a continuación y las variaciones dimensionales admisibles de la norma. Los campos de la sección siguiente son los que el propio pedido todavía tiene que indicar.
| Límite principal fijado por ASTM B348 para Grade 5 | Valor |
|---|---|
| Aluminio | 5.5 a 6.75 por ciento |
| Vanadio | 3.5 a 4.5 por ciento |
| Carbono, máximo | 0,08 por ciento |
| Oxígeno, máximo | 0,20 por ciento |
| Nitrógeno, máximo | 0,05 por ciento |
| Hidrógeno, máximo | 0,015 por ciento |
| Hierro, máximo | 0,40 por ciento |
| Resistencia a la tracción, mínima (recocido) | 895 MPa (130 ksi) |
| Límite elástico con un desplazamiento del 0,2 por ciento, mínimo (recocido) | 828 MPa (120 ksi) |
| Alargamiento en 4D, mínimo (recocido) | 10 por ciento |
| Reducción de área, mínima (recocido) | 25 por ciento |
Esos cuatro mínimos mecánicos están sujetos a un límite de sección que es fácil pasar por alto. Según ASTM B348, se aplican a secciones longitudinales de hasta 76 mm (3 in) de espesor con un área máxima de 64,5 cm² (10 in²); para secciones mayores, la aceptación mecánica se negocia entre fabricante y comprador. Esto importa en esta página porque el rango de suministro siguiente llega a Ø500 mm, muy por encima de ese límite. Una sección grande sigue siendo Grade 5, pero sus valores de aceptación se acuerdan en el pedido en lugar de tomarse de la tabla anterior.
Grade 23 también aparece en planos aeroespaciales. Es la versión de la misma aleación con contenido extrabajo de intersticiales, elegida cuando la tenacidad a la fractura importa más que el último incremento de resistencia mecánica. Sus límites más estrictos son oxígeno 0.13 frente a 0.20 por ciento, nitrógeno 0.03 frente a 0.05, hidrógeno 0.0125 frente a 0.015 y hierro 0.25 frente a 0.40; el carbono tiene el mismo máximo de 0.08 por ciento en ambas. Observe que su número UNS depende de la familia de normas: en la serie ASTM B, Grade 23 es R56407, mientras que R56401 corresponde a ASTM F136, que abarca la forma para implantes quirúrgicos.
Los compradores que trabajan conforme a una especificación de material aeroespacial suelen citar una designación AMS como AMS 4928 junto al número ASTM o en su lugar. Cite la que rija la pieza e indique la revisión, porque el certificado se emitirá conforme a esa revisión.
El documento al que se refiere la expresión depende de la forma de producto. Para barra y tocho corresponde a ASTM B348, con AMS 4928 citada cuando un plano aprobado la exige, y el detalle del suministro figura en la barra de titanio Grade 5 página. Para producto plano corresponde a AMS 4911, que rige la chapa fina, el fleje y la chapa gruesa de Ti-6Al-4V recocido. Para discos, anillos y bloques corresponde a ASTM B381 más la AMS que indique el plano, tratadas en la piezas forjadas de titanio para componentes aeroespaciales página. Indicar la forma antes de la especificación evita una ronda de preguntas.
Qué añade la expresión más allá de la aleación
Dos pedidos pueden indicar la misma aleación y la misma norma y seguir siendo compras distintas. Lo que los diferencia es el conjunto de campos siguiente, ninguno de los cuales viene determinado por la calidad.
| Campo | Por qué suele indicarlo un pedido aeroespacial |
|---|---|
| Alcance de ensayos no destructivos y clase de aceptación | ASTM B348 no contiene ningún requisito de ultrasonidos, por lo que una clase solo llega al certificado si se escribe en el pedido |
| Condición | ASTM B348 abarca la barra de Grade 5 en estado recocido; un requisito de solubilizado y envejecido lleva su propia indicación de tratamiento térmico, ya sea una especificación independiente o una nota de plano aprobada, y nunca se añade a una línea B348 |
| Tolerancia dimensional | Una tolerancia más estrecha que la de la norma es un programa ofertado, no una propiedad de la calidad |
| Estado superficial o de suministro | El estado bruto de forja, pelado, rectificado o pulido cambia la cantidad de material que debe eliminar quien mecaniza antes de alcanzar la dimensión del plano |
| Longitud de corte y estado de los extremos | Una longitud de material y una longitud final con un extremo preparado son trabajos distintos |
| Nivel de certificado y trazabilidad | EN 10204 3.1 con trazabilidad por número de colada, conforme al alcance del pedido |
Una consulta que deje estos campos en blanco suele ser la razón por la que una oferta tarda más de lo esperado por el comprador. El material nunca fue la parte difícil.
Medidas: el rango de suministro y la vía que es más estrecha
Son dos cosas distintas y a menudo se confunden por error, por lo que aquí se presentan por separado.
| Ruta | Diámetro o sección | Longitud |
|---|---|---|
| Barra redonda, suministro general | Ø1 a 500 mm | Hasta 6000 mm |
| Barra cuadrada | 3 × 3 a 500 × 500 mm | Hasta 6000 mm |
| Barra hexagonal | Distancia entre caras de hasta 17 mm | Hasta 6000 mm |
| Barra rectificada de precisión (un programa ofertado por separado) | Ø3,175 a 25,4 mm (0,125 a 1,000 in) | Según plano |
El programa de rectificado de precisión se oferta con sus propias condiciones. Su rango de diámetros se define en pulgadas, y 25,4 mm es simplemente una pulgada expresada en milímetros; no es un límite general para la barra de titanio. Pedir un acabado rectificado con 60 mm de diámetro es una consulta diferente de pedirlo con 12 mm, y la respuesta no se obtiene consultando el rango general.
Rectitud y diámetro en la vía de rectificado
| Condición | Valor |
|---|---|
| Rectitud, barra rectificada de precisión, estándar | 0,5 mm por metro |
| Rectitud, barra rectificada de precisión, diámetro de 25 mm o inferior | Reducida a 0,3 mm por metro |
| Tolerancia de diámetro, barra rectificada de precisión | Más o menos 0,0127 mm (más o menos 0,0005 in) |
| Tolerancia de diámetro cuando lo exige el plano | Reducida a más o menos 0,0076 mm |
| Más estrecha que cualquiera de las anteriores | Ofertada según el plano |
Observe que los 25 mm de la segunda fila son un umbral de rectitud y los 25,4 mm de la tabla de medidas anterior son el extremo superior del rango de diámetros rectificados. Están lo bastante cerca como para parecer la misma cifra, pero no lo son.
Qué significa aquí inspección del 100 por ciento
La expresión aparece en muchas páginas de proveedores sin una definición que la respalde. En la vía de Beiyu Titanium de barra rectificada de precisión, Ø3,175 a 25,4 mm, significa las cinco comprobaciones siguientes, cada una aplicada a todo el lote en lugar de a una muestra. La barra fuera de esa vía y el tocho se inspeccionan, en cambio, conforme al alcance escrito en el pedido.
| Comprobación | Cobertura |
|---|---|
| Detección de defectos por ultrasonidos | 100 por ciento, parámetros a continuación |
| Corrientes inducidas | 100 por ciento |
| Inspección óptica de la superficie | 100 por ciento |
| Medición de diámetro por láser infrarrojo | 100 por ciento |
| Rectitud | 100 por ciento |
La comprobación por ultrasonidos es la que suele llevar una clase de aceptación en un plano aeroespacial, por lo que sus ajustes se publican en lugar de describirse:
| Parámetro de ultrasonidos | Ajuste |
|---|---|
| Técnica | Inmersión, onda longitudinal focalizada |
| Cobertura | 100 por ciento circunferencial |
| Reflector de referencia | Orificio radial de fondo plano de Ø1,2 mm al 80 por ciento de la altura de pantalla |
| Frecuencia | 10 MHz |
| Clase de aceptación | A1 |
| Procedimiento aplicable | AMS-STD-2154 o GB/T 5193, según lo indicado en el pedido |
Si un plano indica una clase diferente o un reflector de referencia distinto, esa es la indicación que debe enviar. La clase se acuerda en el pedido; no es una propiedad de la calidad.
Vía de fusión y procedencia del material
La barra suministrada por esta vía se refunde tres veces por arco al vacío. La fusión, la forja, la laminación de anillos, el rectificado de precisión y las cinco inspecciones anteriores forman parte del proceso de producción de Beiyu Titanium. El material se produce conforme a los requisitos del sistema de calidad ISO 9001 y se libera con un certificado de inspección 3.1 según EN 10204 que incorpora trazabilidad por número de colada, conforme al alcance del pedido. La certificación y la titularidad de los procesos son cuestiones independientes, y ambas se responden por escrito previa solicitud.
Preguntas complementarias habituales
¿Es el titanio de calidad aeroespacial más resistente que el titanio ordinario? No es un material distinto, por lo que la comparación debe hacerse entre calidades. Ti-6Al-4V tiene un umbral mínimo de resistencia mucho mayor que las calidades comercialmente puras, y ASTM B348 fija ese umbral en 895 MPa de resistencia a la tracción y 828 MPa de límite elástico para Grade 5 recocido. La palabra aeroespacial delante no cambia esas cifras.
¿Indica el certificado de materiales la clase de ultrasonidos? Solo si la indica el pedido. ASTM B348 establece requisitos químicos, mecánicos y dimensionales y no contiene ninguna cláusula de ensayos no destructivos, por lo que una clase de ultrasonidos llega al certificado al escribirse en el pedido, indicando el reflector de referencia y el procedimiento aplicable.
¿Está disponible la tolerancia del rectificado de precisión en todo el rango de diámetros? No, y esta es una discrepancia habitual en las consultas aeroespaciales. El programa de rectificado abarca de 3,175 a 25,4 mm. Fuera de ese rango, por encima o por debajo, la tolerancia de diámetro se oferta según el plano, en lugar de tomarse de las cifras de barra rectificada.
¿Qué calidad conviene indicar en el plano, 5 o 23? Es una decisión de diseño, no de suministro. Grade 5 es la opción general para estructuras y piezas mecanizadas; Grade 23 sacrifica algo de resistencia mecánica a cambio de límites más estrictos de intersticiales y mayor tenacidad. Ambas se suministran con las mismas condiciones de medidas, rectitud e inspección.
Detalles de especificación con fuentes
Los límites químicos de Grade 5 y los mínimos de resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento y reducción de área citados anteriormente son los valores de la tabla de requisitos químicos y de la Tabla 2 de ASTM B348, la especificación que abarca barras y tochos de titanio y aleaciones de titanio. La afirmación de que ASTM B348 no contiene ningún requisito de ultrasonidos refleja el texto de esa especificación, que establece requisitos químicos, mecánicos y dimensionales sin cláusula de ensayos no destructivos. Los números UNS se toman de las normas que incluyen una columna UNS: R56400 para Grade 5 y R56407 para Grade 23 en la serie ASTM B, y R56401 para la forma destinada a implantes conforme a ASTM F136.
El rango de suministro de barra redonda de Ø1 a 500 mm, barra cuadrada de 3 × 3 a 500 × 500 mm, hexágono con distancia entre caras de hasta 17 mm y longitudes de hasta 6000 mm, y el programa de rectificado de precisión de Ø3,175 a 25,4 mm con tolerancia de diámetro de más o menos 0,0127 mm reducida a más o menos 0,0076 mm y rectitud de 0,5 mm por metro reducida a 0,3 mm por metro para 25 mm o menos, son cifras de suministro publicadas por Beiyu Titanium. Los parámetros de ultrasonidos y las cinco comprobaciones del 100 por ciento son las cifras recogidas en la documentación de capacidades de Beiyu Titanium para la vía de barra rectificada de precisión, y aquí se citan como los ajustes con los que opera esa vía, con el procedimiento aplicable indicado como AMS-STD-2154 o GB/T 5193 según el pedido; el material fuera de esa vía se inspecciona conforme al alcance escrito en el pedido. El límite de sección de los mínimos mecánicos de ASTM B348, 76 mm (3 in) de espesor y 64,5 cm² (10 in²) de área, con las secciones mayores negociadas entre fabricante y comprador, es la nota al pie de la Tabla 2 de esa especificación. La vía de triple refusión por arco al vacío es un dato de proceso publicado por Beiyu Titanium.
Qué enviar con una consulta aeroespacial
Envíe la calidad y la especificación aplicable con su revisión, el diámetro o la sección y la longitud, la tolerancia exigida por el plano, el estado, el estado superficial o de suministro, la clase de aceptación por ultrasonidos con su reflector de referencia y procedimiento aplicable, la longitud de corte y el estado de los extremos, y el nivel de certificado. Con esos datos, la consulta puede ofertarse según el plano en lugar de basarse en suposiciones. Beiyu Titanium suministra titanio en Grade 1, 2, 5, 7, 9, 12 y 23 en forma de barra, chapa gruesa, chapa fina, tubo y piezas forjadas conforme a especificaciones ASTM y AMS, con certificado de inspección 3.1 según EN 10204 conforme al alcance del pedido.