航空宇宙用油圧システム用 Gr9 チタン (Ti-3Al-2.5V) チューブ

Gr9チタンとは

Gr9 はグレード 9 とも表記され、UNS R56320 として標準化されており、チタン合金 Ti-3Al-2.5V です。このグレードファミリーでは、市販の純チタンと主力製品である Ti-6Al-4V の間に位置します。焼きなまし状態で引張強度が約 620 MPa に達するほど十分に合金化されていますが、薄肉のシームレス溶接チューブとして製造できるほどの延性と冷間成形性を備えています。ベータトランザスは約 935 度で、Ti-6Al-4V に比べて低く、比較的加工が容易な合金です。

材料は、溶接チューブおよびシームレスチューブに関する ASTM B338 などのチューブ製品規格、および継手の製造に使用されるストックに関する対応する棒材および鍛造規格で指定されています。航空宇宙用チューブの仕様には、粒度、表面仕上げ、非破壊検査、および清浄度に関する要件が追加されています。

化学および機械的性質

典型的なオーステナイト系ステンレス管と比較して、この合金は同じ穴と壁の場合約 40 % 軽く、その強度は高温でも大幅に維持されます。アルミニウムの添加により固溶体強化がもたらされ、純チタンと比べてベータトランザスが向上します。バナジウムの添加によりベータ相が安定化し、熱間加工性が向上します。

航空宇宙用油圧システムが Gr9 チューブを使用する理由

重さ。油圧ラインは機体の長さに沿って延びています。ステンレスチューブを Gr9 に置き換えると、すべてのラインの質量が節約されます。また、作動油ラインが多数あるため、節約効果は航空機全体に蓄積されます。

圧力能力。航空宇宙用油圧システムは高い公称圧力で動作し、Ti-3Al-2.5V チューブの薄壁強度により、同等のステンレス チューブよりも所定の破裂要件に対してより小さな壁を実現できます。{0}

振動と疲労。エンジンと機体の振動により、ラインや付属品に周期的な曲がりが生じます。この合金は、特に曲げ、クランプ、サポートが正しく配置されている場合、焼きなまし状態で良好な耐疲労性を示します。

耐食性。不動態酸化膜は作動油、湿気、塩水噴霧、およびほとんどの洗浄剤に耐性があり、海洋環境で高強度鋼に影響を与える孔食や応力腐食の懸念を回避します。{0}{1}{1}

温度範囲。この合金は、フェライト鋼の延性脆性転移を起こすことなく、燃料および不活性システムの周囲で発生する極低温使用から油圧システム温度まで確実に機能します。{0}}

サイズ調整、曲げ、取り付けの練習

航空宇宙用チューブのサイズは、インチ系列とメートル系列の両方で、外径と肉厚で表されます。典型的な店舗の慣行には次のようなものがあります。

曲げ半径は、使用される直径と壁の仕様を考慮して最小限に抑えられます。半径が狭い場合は、曲げの外側の楕円化や薄肉化を防ぐために、マンドレルや可融性フィラーなどの内部サポートを使用して曲げる必要があります。

冷間曲げは薄肉の Gr9 チューブでは正常です。-スプリングバックは大きく、航空機を曲げすぎることではなく、工具で補正されます。{3}}

端部の準備は、使用されているフィッティング システムに従います。フレアレス継手とフレア継手はそれぞれ、切断直角度、バリ取り、壁の状態に関して独自の要件を課しており、通常、チューブの端は組み立て前に検査されます。

クランプ間隔はラインが構造物に振動しないように設定されています。ガルバニック損傷またはフレッティング損傷が発生する可能性がある場合、チタンチューブと異種金属クランプとの接触が回避されます。

チューブはエンドキャップを付けて取り扱い、保管します。チタンは疲労に非常に敏感であり、薄い壁の線の外径に傷が付くと応力が増大します。-

溶接と熱処理

Gr9 チューブは、高純度アルゴンをシールドしたガス タングステン アーク溶接によって溶接されます。-重要な航空宇宙接合部の溶接は、接合部が明るく酸化されないように密閉チャンバー内またはトレーリング シールドを使用して行われます。軽い表面の変色でも、酸素と窒素の取り込みを示しており、通常は拒否されます。薄い壁のラインは、多くの場合、角突き合わせ継手にフィラーを使用せずに自己溶接されます。厚い部分には適合するチタンフィラーを使用します。

成形と溶接後、部品は洗浄され、汚染物を除去できる場合は酸洗され、真空または不活性雰囲気中で熱処理されます。応力除去は通常、βトランザスよりかなり下の 540 - 650 度の領域で実行され、チューブ製造によって生成された微細なα+β 構造が保存されます。トランザスより上で熱処理を行うと、構造が粗くなり、延性が低下します。

よくある誤解と選択の制限

Gr9 は、高い静的強度が必要な場合、Ti-6Al-4V の代替品ではありません。構造用フィッティングとブラケットについては、引き続き高強度グレードが通常の選択となります。

設計上の理由から、Gr9 チューブは Gr9 シートまたはバーと互換性がありません。特性は製品の形状と該当する製品規格に基づいて定められており、チューブの公差や試験要件はプレートやバーの公差とは異なります。

-高温の空気中での長期使用は、酸素の摂取とスケールの成長によって制限されます。合金は、用途に適した温度範囲外で使用しないでください。

曲げ中に冷間加工を行うと、局所的な強度が高まり、局所的な延性が低下します。その後、腐食や疲労の理由で部品の応力が除去される場合、その除去処理は指定されたチューブの質質に適合する必要があります。

よくある質問

Q：Gr9チタンとは何ですか？
Gr9 は Ti-3Al-2.5V、UNS R56320 で、焼きなまし状態で最小引張強度がおよそ 620 MPa のアルファ + ベータ チタン合金で、航空宇宙用油圧チューブに広く使用されています。

Q: Gr9 チタンとグレード 2 チタンの違いは何ですか?
グレード 2 は、強度は低いですが、成形性と溶接性が優れている商業用の純チタンです。 Gr9 は合金であり、非常に強度が高いため、内圧と重量が設計を左右する場所に使用されます。

Q: Gr9 チューブをカバーする規格はどれですか?
ASTM B338 は、グレード 9 を含むシームレスおよび溶接チタン合金チューブを対象としています。継手用のバーと鍛造素材は、対応するチタン製品規格の対象となり、航空宇宙仕様では検査と清浄度の要件が追加されます。

Q: Gr9 チューブは冷間で曲げることができますか?
はい、薄肉の Gr9 チューブは通常冷間曲げ加工されています。-内部サポートと制御された曲げ半径を使用して楕円形を制限し、スプリングバックはツーリングで補正されます。

Q: Gr9 溶接はなぜ明るくなければならないのですか?
チタン溶接部の色は、表面の酸素と窒素の汚染を示し、接合部が脆化します。明るい銀色の溶接部と熱影響部が合格基準です。-

Q: Gr9 は高温での使用に適していますか?{1}}
極低温および温水油圧サービスを含む幅広い範囲で使用されますが、高温で空気に連続的にさらされると、金属への酸化と酸素の拡散が制限されます。