Le titane de qualité aéronautique n'est pas une nuance. Ce n'est ni un numéro de nuance dans la série des nuances de titane ASTM, ni un numéro de spécification AMS. C'est un raccourci d'achat désignant une combinaison : un alliage, généralement Ti-6Al-4V, commandé selon une spécification désignée, avec des conditions d'acceptation inscrites sur la commande qu'un achat industriel général ne comporte pas. Cette page distingue les trois parties et publie les chiffres de contrôle auxquels la troisième partie est vérifiée.
L'alliage auquel les gens font habituellement référence
Dans la plupart des demandes aéronautiques, l'expression désigne Ti-6Al-4V, que le système ASTM appelle Grade 5 et le système UNS R56400. Le commander selon ASTM B348 fixe la composition chimique, les minimums mécaniques à l'état recuit ci-dessous et les variations dimensionnelles admissibles standard. Les champs de la section suivante sont ceux que la commande doit encore préciser elle-même.
| Limite principale fixée par ASTM B348 pour Grade 5 | Valeur |
|---|---|
| Aluminium | 5.5 à 6.75 pour cent |
| Vanadium | 3.5 à 4.5 pour cent |
| Carbone, maximum | 0,08 pour cent |
| Oxygène, maximum | 0,20 pour cent |
| Azote, maximum | 0,05 pour cent |
| Hydrogène, maximum | 0,015 pour cent |
| Fer, maximum | 0,40 pour cent |
| Résistance à la traction, minimum (recuit) | 895 MPa (130 ksi) |
| Limite d'élasticité à décalage de 0,2 pour cent, minimum (recuit) | 828 MPa (120 ksi) |
| Allongement sur 4D, minimum (recuit) | 10 pour cent |
| Réduction de section, minimum (recuit) | 25 pour cent |
Ces quatre minimums mécaniques comportent une limite de section facile à ne pas remarquer. Selon ASTM B348, ils s'appliquent aux sections longitudinales jusqu'à 76 mm (3 in) d'épaisseur avec une aire maximale de 64,5 cm² (10 in²); pour les sections plus importantes, l'acceptation mécanique est négociée entre le fabricant et l'acheteur. Cela est important sur cette page car le domaine de fourniture ci-dessous va jusqu'à Ø500 mm, bien au-delà de cette limite. Une section importante reste Grade 5, mais ses valeurs d'acceptation sont convenues dans la commande plutôt que relevées dans le tableau ci-dessus.
Grade 23 apparaît également sur les plans aéronautiques. Il s'agit de la version à très faible teneur en interstitiels du même alliage, choisie lorsque la ténacité à la rupture compte davantage que le dernier gain de résistance. Ses limites plus strictes sont l'oxygène 0.13 contre 0.20 pour cent, l'azote 0.03 contre 0.05, l'hydrogène 0.0125 contre 0.015 et le fer 0.25 contre 0.40; le carbone est identique, avec un maximum de 0.08 pour cent dans les deux cas. Notez que son numéro UNS dépend de la famille de normes : dans la série ASTM B, Grade 23 est R56407, tandis que R56401 relève d'ASTM F136, qui couvre la forme destinée aux implants chirurgicaux.
Les acheteurs travaillant selon une spécification de matériau aéronautique citeront souvent une désignation AMS telle qu'AMS 4928 en complément ou à la place du numéro ASTM. Citez celle qui régit la pièce et indiquez la révision, car c'est cette révision qui servira de référence au certificat.
Le document auquel renvoie l'expression dépend de la forme du produit. Pour les barres et billettes, elle renvoie à ASTM B348, avec AMS 4928 cité lorsqu'un plan approuvé l'exige, et le détail de fourniture figure sur la page barre en titane Grade 5 page. Pour les produits plats, elle renvoie à AMS 4911, qui régit les tôles, bandes et plaques Ti-6Al-4V recuites. Pour les disques, anneaux et blocs, elle renvoie à ASTM B381 ainsi qu'à toute AMS désignée par le plan, traités sur la page pièces forgées en titane pour composants aéronautiques page. Nommer la forme avant la spécification évite une série de questions.
Ce que l'expression ajoute au-delà de l'alliage
Deux commandes peuvent désigner le même alliage et la même norme tout en constituant des achats différents. Ce qui les distingue est l'ensemble des champs ci-dessous, dont aucun n'est déterminé par la nuance.
| Champ | Pourquoi une commande aéronautique tend à le préciser |
|---|---|
| Étendue du contrôle non destructif et classe d'acceptation | ASTM B348 ne comporte aucune exigence de contrôle ultrasonore, de sorte qu'une classe ne figure sur le certificat que si elle est inscrite dans la commande |
| État | ASTM B348 couvre les barres Grade 5 à l'état recuit; une exigence de mise en solution et vieillissement relève de sa propre indication de traitement thermique, soit une spécification distincte, soit une note de plan approuvée, et n'est jamais ajoutée à une ligne B348 |
| Tolérance dimensionnelle | Une tolérance plus serrée que la tolérance standard est un programme faisant l'objet d'une offre, non une propriété de la nuance |
| État de surface ou de livraison | Brut de forge, épluché, rectifié ou poli modifie la quantité de matière que l'usineur doit enlever avant d'atteindre la dimension du plan |
| Longueur de coupe et état des extrémités | Une longueur de stock et une longueur finie avec une extrémité préparée sont des travaux différents |
| Niveau de certificat et traçabilité | EN 10204 3.1 avec traçabilité par numéro de coulée, selon le périmètre de la commande |
Une demande qui laisse ces éléments vides est généralement la raison pour laquelle une offre prend plus de temps que l'acheteur ne l'attendait. Le matériau n'a jamais été la partie difficile.
Dimension : le périmètre d'approvisionnement, et la seule voie plus restreinte
Il s'agit de deux choses distinctes, fréquemment regroupées par erreur, elles sont donc présentées séparément ici.
| Filière | Diamètre ou section | Longueur |
|---|---|---|
| Barre ronde, fourniture générale | Ø1 à 500 mm | Jusqu'à 6000 mm |
| Barre carrée | 3 × 3 à 500 × 500 mm | Jusqu'à 6000 mm |
| Barre hexagonale | Sur plats jusqu'à 17 mm | Jusqu'à 6000 mm |
| Barre rectifiée de précision (un programme faisant l'objet d'une offre distincte) | Ø3,175 à 25,4 mm (0,125 à 1,000 in) | Selon plan |
Le programme de rectification de précision fait l'objet d'une offre selon ses propres conditions. Sa plage de diamètres est définie en pouces, et 25,4 mm correspond simplement à un pouce exprimé en millimètres, il ne s'agit pas d'une limite générale pour les barres en titane. Demander une finition rectifiée à un diamètre de 60 mm est différent d'une demande à 12 mm, et la réponse ne se trouve pas en lisant le domaine général.
Rectitude et diamètre sur la voie rectifiée
| État | Valeur |
|---|---|
| Rectitude, barre rectifiée de précision, norme | 0,5 mm par mètre |
| Rectitude, barre rectifiée de précision, diamètre de 25 mm et moins | Resserée à 0,3 mm par mètre |
| Tolérance de diamètre, barre rectifiée de précision | Plus ou moins 0,0127 mm (plus ou moins 0,0005 in) |
| Tolérance de diamètre lorsque le plan l'exige | Resserée à plus ou moins 0,0076 mm |
| Plus serrée que toutes celles ci-dessus | Offre établie sur la base du plan |
Il convient de noter que les 25 mm de la deuxième ligne constituent un seuil de rectitude et que les 25,4 mm du tableau de dimensions ci-dessus correspondent à la limite supérieure de la plage de diamètres rectifiés. Ils sont suffisamment proches pour sembler être le même nombre, mais ce n'est pas le cas.
Ce que signifie ici un contrôle à 100 pour cent
L'expression apparaît sur un grand nombre de pages de fournisseurs sans définition précise. Dans le cadre du programme Beiyu Titanium de barres rectifiées de précision, Ø3,175 à 25,4 mm, elle désigne les cinq contrôles ci-dessous, chacun appliqué à l'ensemble du lot plutôt qu'à un échantillon. Les barres hors de ce programme, ainsi que les billettes, sont plutôt contrôlées selon l'étendue spécifiée dans la commande.
| Vérification | Couverture |
|---|---|
| Détection de défauts par ultrasons | 100 pour cent, paramètres ci-dessous |
| Courants de Foucault | 100 pour cent |
| Contrôle optique de surface | 100 pour cent |
| Mesure du diamètre par laser infrarouge | 100 pour cent |
| Rectitude | 100 pour cent |
Le contrôle par ultrasons est celui qui comporte généralement une classe d'acceptation sur un plan aéronautique, ses réglages sont donc publiés plutôt que décrits :
| Paramètre ultrasonore | Réglage |
|---|---|
| Technique | Immersion, onde longitudinale focalisée |
| Couverture | 100 pour cent circonférentiel |
| Réflecteur de référence | Trou à fond plat radial de Ø1,2 mm à 80 pour cent de la hauteur d'écran |
| Fréquence | 10 MHz |
| Classe d'acceptation | A1 |
| Pratique applicable | AMS-STD-2154 ou GB/T 5193, comme indiqué dans la commande |
Si un plan désigne une classe différente ou un réflecteur de référence différent, c'est cette information qu'il convient d'envoyer. La classe est convenue dans la commande, elle n'est pas une propriété de la nuance.
Voie de fusion et origine du matériau
Les barres fournies dans le cadre de ce programme sont refondues trois fois sous vide à l'arc. La fusion, le forgeage, le laminage d'anneaux, la rectification de précision et les cinq contrôles ci-dessus relèvent tous du processus de production de Beiyu Titanium. Le matériau est produit conformément aux exigences du système qualité ISO 9001 et libéré avec un certificat de réception selon EN 10204 3.1 assurant la traçabilité par numéro de coulée, selon l'étendue de la commande. La certification et la maîtrise du processus sont deux questions distinctes, et toutes deux font l'objet d'une réponse écrite sur demande.
Questions complémentaires courantes
Le titane de qualité aéronautique est-il plus résistant que le titane ordinaire ? Il ne s'agit pas d'un matériau distinct, la comparaison doit donc être effectuée entre les nuances. Ti-6Al-4V présente un seuil de résistance bien plus élevé que les nuances commercialement pures, et ASTM B348 fixe ce seuil à 895 MPa de résistance à la traction et 828 MPa de limite d'élasticité pour Grade 5 recuit. Le terme aéronautique placé devant ne modifie pas ces valeurs.
Le certificat matière indique-t-il la classe ultrasonore ? Uniquement si la commande le prévoit. ASTM B348 définit les exigences chimiques, mécaniques et dimensionnelles et ne comporte aucune clause relative au contrôle non destructif, une classe ultrasonore n'apparaît donc sur le certificat que lorsqu'elle est spécifiée dans la commande, avec le réflecteur de référence et la pratique applicable désignés.
La tolérance de rectification de précision est-elle disponible sur toute la plage de diamètres ? Non, et il s'agit d'une incompatibilité fréquente dans une demande aéronautique. Le programme de rectification s'étend de 3,175 à 25,4 mm. En dehors de cette plage, au-dessus ou au-dessous, la tolérance de diamètre fait l'objet d'une offre sur la base du plan plutôt que d'être tirée des valeurs applicables aux barres rectifiées.
Quelle nuance doit figurer sur le plan, 5 ou 23 ? Il s'agit d'une décision de conception plutôt que d'approvisionnement. Grade 5 constitue le choix général pour les structures et les pièces usinées ; Grade 23 sacrifie légèrement la résistance au profit de limites interstitielles plus strictes et d'une meilleure ténacité. Les deux sont fournis selon les mêmes conditions de dimensions, de rectitude et de contrôle.
Détails des spécifications avec sources
Les limites chimiques du Grade 5 et les minima de résistance à la traction, de limite d'élasticité, d'allongement et de striction indiqués ci-dessus sont les valeurs figurant dans le tableau des exigences chimiques et le Tableau 2 d'ASTM B348, la spécification couvrant les barres et billettes en titane et alliages de titane. L'affirmation selon laquelle ASTM B348 ne comporte aucune exigence de contrôle par ultrasons reflète le texte de cette spécification, qui établit des exigences chimiques, mécaniques et dimensionnelles, sans clause de contrôle non destructif. Les numéros UNS sont tirés des normes comportant une colonne UNS : R56400 pour le Grade 5 et R56407 pour le Grade 23 dans la série ASTM B, et R56401 pour la forme implantable selon ASTM F136.
La plage de fourniture de barres rondes de Ø1 à 500 mm, de barres carrées de 3 × 3 à 500 × 500 mm, d'hexagones sur plats jusqu'à 17 mm et de longueurs jusqu'à 6000 mm, ainsi que le programme de rectification de précision de Ø3,175 à 25,4 mm avec une tolérance de diamètre de plus ou moins 0,0127 mm, resserrée à plus ou moins 0,0076 mm, et une rectitude de 0,5 mm par mètre, resserrée à 0,3 mm par mètre à 25 mm et en dessous, sont des données de fourniture publiées par Beiyu Titanium. Les paramètres ultrasonores et les cinq contrôles à 100 pour cent sont les valeurs figurant dans la documentation de capacité de Beiyu Titanium pour la filière de barres rectifiées de précision, et sont cités ici comme les réglages appliqués à cette filière, la procédure applicable étant désignée comme AMS-STD-2154 ou GB/T 5193 selon la commande ; les matériaux hors de cette filière sont contrôlés selon le périmètre indiqué sur la commande. La limite de section applicable aux minima mécaniques d'ASTM B348, soit une épaisseur de 76 mm (3 in) et une surface de 64,5 cm² (10 in²), les sections plus grandes étant négociées entre le fabricant et l'acheteur, correspond à la note de bas de page du Tableau 2 de cette spécification. La filière de triple refusion à l'arc sous vide est une donnée de procédé publiée par Beiyu Titanium.
Ce qu'il convient d'envoyer avec une demande aéronautique
Envoyez la nuance et la norme applicable avec sa révision, le diamètre ou la section et la longueur, la tolérance exigée par le plan, l'état, l'état de surface ou de livraison, la classe d'acceptation ultrasonore avec son réflecteur de référence et sa procédure applicable, la longueur de coupe et l'état des extrémités, ainsi que le niveau de certificat. Avec ces éléments, une offre peut être établie selon le plan plutôt que selon des hypothèses. Beiyu Titanium fournit du titane en Grade 1, 2, 5, 7, 9, 12 et 23 sous forme de barre, plaque, tôle, tube et pièce forgée selon les normes ASTM et AMS, avec un certificat de réception 3.1 selon EN 10204 selon le périmètre de la commande.