Kuidas muudab titaanist küttetoru külmtöötase (5% vs

Titaanist küttetorude ristlõiget vähendatakse teatud protsendi võrra külmtõmbamise teel enne lõplikku lõõmutamist titaanist küttetorude tootmisel. Lõõmutamise ajal rekristalliseerumist soodustav tegur on külmtöö ulatus. ASTM 4–5 (läbimõõt 80–120 μm) suured rekristalliseerunud terad moodustuvad madalal 5% külmtöötasemel. Kõrgel külmtöötlemisel 20% saadakse ASTM 8-10 (läbimõõt 11-22 µm) peened ümberkristallitud terad. Peeneteraline materjal õhus 300 kraadi juures näitab 3-5 korda tugevamat vastupidavust termilisele väsimuspragule, kuna tsüklilise termilise deformatsiooni mahutamiseks ja väiksemates terades on suurem tera piiriala.

Termilise väsimuse vastupidavus ja tera suuruse mõju mehhanism

Titaantoru paisub ja tõmbub kokku kogu termilise tsükli jooksul 300 kraadi juures. Libisemine ja terapiiri libisemine kohandavad tsüklilist pinget. Peeneteralisel-materjalil on ruumalaühiku kohta rohkem terapiire, mistõttu on deformatsioon ühtlasem. Pragude teke toimub libisemisribadel ja terapiiridel, väiksemad terad vähendavad libisemispikkust ja pingekontsentratsiooni terade piiridel. Väsimusmurdude levimiskiirus järgib da/dN ∝ d ^ 0,5, kus d on tera suurus. Tera läbimõõdu poole võrra vähendamine vähendas murdude levimiskiirust 30%. Pealegi on peenterad suuremaks takistuseks pragude kasvule, kuna praod peavad suunda muutma ja energiat hajutama.

Kvantitatiivne külmtöö versus ümberkristalliseeritud tera suurus

Järgmised ümberkristallitud terade suurused määrati 2. klassi titaantorude kontrollitud lõõmutamisel 700 kraadi juures 30 minuti jooksul pärast erinevat külmatööd. Ümberkristalliseeritud tera suurus 5% külmtööl on ASTM 3–5 (läbimõõt 50–125 µm) ja kõvadus pärast lõõmutamist on 160–180 HV. Tera suurus on ASTM 5-7 (32-64 mikronit) ja kõvadus 170-190 HV 10% külmtööl. Tera suurus on pärast 15% külmtööd ASTM 7-8 (22-45 m) ja kõvadus 180-200 HV. 20% külmtöötlemisel on tera suurus ASTM 8 – 9 (16 – 32 μm) ja kõvadus 190 – 210 HV. Tera suurus 30% külmtööl on ASTM 9–10 (11–22 µm) ja kõvadus 200–220 HV. Tera suurus on ASTM 10-11 (8-16 µm) ja kõvadus on 210-230 HV 40% külmtööl.

300 kraadi termilise väsimuse eluea sõltuvus tera suurusest

2. klassi titaani termilise väsimuspragude sügavused on määratud tsüklilise katsega õhus 300 kraadi juures temperatuuri kõikumisega 250 kraadi (50 kuni 300 kraadi) 10 000 tsükli jooksul. Pragude sügavus pärast 10 000 tsüklit on 150–300 μm ASTM-i terasuurusega 3–5 (külmtöö 5%) ja 1 mm pragu väsimisiga on 30 000–50 000 tsüklit. ASTM-i tera suurus 5–7 (10% külmtöö) annab pragude sügavuseks 80–150 µm ja elueaks kuni 1 mm 60 000–100 000 tsüklit. ASTM tera suurus 7-8 (15% külmtöö) Pragude sügavus: 40-80 um Eluiga kuni 1 mm: 120 000-200 000 tsüklit. ASTM-i terasuurusega 8–9 (külmtöö 20%) on pragude sügavus 20–40 mikronit. Eluiga kuni 1 mm on 250 000–400 000 tsüklit. Pragude sügavus on 10-20 µm ASTM-i terasuurusega 9-10 (30% külmtöö). Eluiga kuni 1 mm on pikem kui 500 000 tsüklit.

Külmtöö ja tera suuruse valimise diagramm lennuteenuse jaoks 300 kraadi juures

Allolev tabel annab titaanist küttetorude soovitatava eelneva külmtöötlemise koguse ja sellest tuleneva tera suuruse õhus töötamiseks 300 kraadi juures, olenevalt hinnangulisest termotsüklite arvust ja vastuvõetavast väsimuseest.

Soovitud väsimuse eluiga (tsüklid kuni 1 mm praguni) Eeldatavad termilised tsüklid kasutusea jooksul Soovitatav eelnev külmtöö (%) Tulemuse tera suurus (ASTM) Eeldatav pragude sügavus pärast 10 000 tsüklit (µm)<30,000 >30,000 5 3-5 150-300 30,000-60,000 >60,000 10 5-7 80-150 60,000-120,000 >120,000 15 7-8 40-80 120,000-250,000 >250,000 20 8-9 20-40 >250,000 >500,000 30 9-10 10-20 Insenerid väljaspool külma töö kontrolli

The recrystallization behavior is dependent on the titanium grade. Grade 7 recrystallizes at a slightly higher temperature than Grade 2 due to the presence of palladium, but the final grain size for a given amount of cold work is similar. Grade 5 (Ti-6Al-4V) does not completely recrystallize under these conditions. Wall thickness does not directly affect grain size, but does affect crack propagation time. A 2.0 mm wall with a 20 µm crack has 98% of its wall remaining. The grain size is also affected by the annealing temperature and duration . A higher temperature or longer time coarsens the grains . Cold work > 20% is excellent for optimal thermal fatigue resistance. Too much cold labor (>40%) võib joonistamise ajal põhjustada pragude tekkimist.

Nutika spetsifikatsiooni kirjutamine

Määrake eelnev külmtöötase 20–30% enne lõplikku lõõmutamist titaanist küttetorule, mis töötab õhus 300 kraadi juures ulatusliku termilise tsükliga. Nõutav on ASTM 8 või peenem lõplik rekristalliseeritud tera suurus. Külmtöötlemine 10–15% on vastuvõetav rakenduste puhul, mille prognoositav tsükkel on alla 60 000. Raske rattasõidu korral (igapäevane algus{11}}peatus 10 aastaks, ~3650 tsüklit) on ASTM 5 ja ASTM 8 vaheline erinevus tühine ning standardsest külmtööst piisab. • Kriitiliste rakenduste jaoks, kus toimub kiire termiline tsükkel (palju tsükleid päevas), määrake 30% külmtöö ja ASTM-i tera suurus 9 või peenem . Insener kontrollib enne lõõmutamist külmtöö kogust, et hallata tera suurust, et saada sobiv termiline väsimuskindlus 300 kraadi juures.