Titaaniseosten vetolujuuden ja myötölujuuden analyysi - Uutiset

Valittaessatitaaniseokset, määritä ensin sallittu jännitys myötörajan perusteella ja tarkista sitten murtolujuus ja vaurioituminen vetolujuuden ja venymän avulla; molemmat vaiheet ovat välttämättömiä. Vetolujuus edustaa enimmäiskuormitusta, jonka materiaali voi kestää ennen rikkoutumista, -heijastaen sen lopullista kuormituksen-kantokykyä ja energian-absorptiopotentiaalia ennen rikkoutumista.
Myötölujuus edustaa kynnystä, jonka ylittyessä muodonmuutos muuttuu pysyväksi -heijastaen materiaalin kykyä säilyttää muotonsa ja mittatarkkuutensa ja toimii todellisena lähtökohtana sallitulle jännitykselle rakennesuunnittelussa.

1. Mikä on vetolujuus (Rm / σb)?
Määritelmä: Suurin jännitys, jonka materiaali voi kestää ennen murtumista vetokokeen aikana, mitattuna MPa. Se edustaa materiaalin äärimmäistä kykyä kestää kuormitusta.
Tekninen merkitys:
Vetolujuus vastaa jännitys{0}}venymäkäyrän huippupistettä. Tämän pisteen jälkeen materiaali alkaa kaventua paikallisesti, ja tehollinen kuormitusta{2}}kantava pinta-ala pienenee nopeasti, kunnes tapahtuu murtuma.
Se määrittää komponentin "äärimmäisen turvamarginaalin"-vaikka paikallinen ylikuormitus saisi materiaalin mykistämään, niin kauan kuin vetolujuutta ei ylitetä, materiaali säilyttää kykynsä absorboida energiaa plastisen muodonmuutoksen kautta (tekijä, joka on ratkaiseva vaurioiden -toleranssisuunnittelussa ilmailu-avaruusalan rakenneosissa).
Titaaniseosteollisuudessa tarjouksissa ja teknisissä sopimuksissa määritellyt lujuusluokat -kuten Rm suurempi tai yhtä suuri kuin 400 MPa luokassa 2 (GR2) ja Rm suurempi tai yhtä suuri kuin 895 MPa luokassa 5 (GR5) (hehkutettu tanko)-viitaavat erityisesti tähän parametriin.

II. Mikä on tuottovoima (Rp0,2 / σs tai σ0,2)?
Määritelmä: Jännitystaso, jolla materiaali alkaa kokea merkittävää plastista muodonmuutosta (palautumaton, pysyvä muodonmuutos). Koska useimmilla titaaniseoksilla ei ole selkeää myötörajaa, tekninen käytäntö käyttää myötörajaksi tyypillisesti "muovisen venymisen kestävyyslujuutta (Rp0,2)"-, joka määritellään jännitykseksi, joka tuottaa 0,2 % pysyvän plastisen muodonmuutoksen-.
Tekninen merkitys:
Myötörajan alapuolella osa palaa alkuperäiseen muotoonsa kuorman poistamisen jälkeen (kimmoinen muodonmuutosalue); myötörajan ylittyessä osa muuttuu pysyvästi eikä palaa alkuperäiseen tilaan.
Suurimmalle osalle rakenneosista myötölujuus on todellinen suunnittelun vertailukohta. Jännitysanalyysissä sallittu jännitys lasketaan yleensä jakamalla myötöraja turvallisuuskertoimella (yleensä 1,15–1,5 ilmailu-avaruuskomponenteille ja 1,5 siviilipaineastioille).
Esimerkki: Hehkutetun Grade 5 (Ti-6Al-4V) titaanin myötöraja on noin 825 MPa, kun taas sen vetolujuus vaihtelee noin 895 - 1030 MPa. Jos käytät suunnittelulaskelmissasi arvoa 895 MPa, käsittelet murtolujuutta sallittuna jännityksenä - kriittinen virhe.
Yleinen sekaannus: titaaniseokset ovat "korkean ominaislujuuden" materiaaleja-niiden saanto-lujuus-/-tiheyssuhde on yksi korkeimmista rakennemetalleista. Laskettaessa painoa materiaalin valinnan aikana myötöraja on arvo, jota tulee käyttää osoittajassa.

Titaaniseosten vetolujuuteen ja myötölujuuteen vaikuttavat tekijät
15 vuoden kokemuksen perusteella olen havainnut, että tärkeimmät näihin kahteen mittariin vaikuttavat tekijät ovat:

Seoksen koostumus

Al, O, N ja C lisäävät lujuutta, mutta vähentävät taipuisuutta;

V, Mo, Nb, Cr ja Fe stabiloivat faasia ja vaikuttavat vahvistumiseen lämpökäsittelyn avulla;

H (vety) pyrkii aiheuttamaan vetyhaurautta; vaikka se ei heijastu suoraan vetolujuusarvoihin, se aiheuttaa vakavan riskin.

Epäpuhtaudet

Vahvuus on erittäin herkkä happipitoisuudelle; korkeat happitasot lisäävät lujuutta, mutta vähentävät sitkeyttä ja sitkeyttä;

Typpi ja hiili vaikuttavat myös vahvistamiseen, mutta liialliset määrät aiheuttavat haurautta.

Mikrorakenne

Tasapainoinen mikrorakenne: Hyvä sitkeys ja suhteellisen hyvä väsymiskyky;

Lamelaarinen mikrorakenne: Hyvä murtolujuus, mutta hieman pienempi sitkeys;

Bimodaalinen (duplex) mikrorakenne: Hyvä yleinen suorituskyky;

-faasifraktio, -faasikoko ja kristallografinen rakenne vaikuttavat kaikki myöntö- ja vetolujuuteen.

Lämpökäsittely

Hehkutus: Kohtalainen lujuus ja hyvä sitkeys;

Liuoksen käsittely ja vanhentaminen: Saostaa hienon -faasin, mikä lisää merkittävästi myötö- ja vetolujuutta;

-hehkutus: Hyvä sitkeys, vaikka lujuus saattaa heikentyä;

Jännitys-hehkutus: Vaikuttaa jäännösjännitykseen ja mittojen vakauteen.

Käsittelytekniikka

Virtauslinjojen takominen, vierintäsuunta ja rakenne indusoivat anisotropiaa;

Ominaisuudet vaihtelevat pituus-, poikittais- ja paksuussuuntien välillä;

Kylmätyökarkaisu lisää lujuutta, mutta vähentää taipuisuutta.

Lämpötila

Lämpötilan nousu johtaa sekä veto- että myötölujuuden laskuun;

Titaaniseosten{0}}pitkäaikainen käyttölämpötila on yleensä rajoitettu (esim. GR5 on tyypillisesti rajoitettu alle 350 asteeseen pitkäaikaisessa{5}}käytössä);

Lujuus kasvaa matalissa lämpötiloissa, mutta sitkeys ja sitkeys voivat heiketä.

Näytteet ja testaus

Ekstensometrin käyttö vaikuttaa merkittävästi myötölujuusmittauksiin;

Näytteen kohdistus (koaksiaalisuus), pinnan karheus, jännitysnopeus ja näytteenottopaikka vaikuttavat kaikki tuloksiin;

Titaaniseoksilla ei ole selkeää myötörajaa; Rp0,2:n mittaus ilman ekstensometriä antaa erittäin epätarkkoja tuloksia.

10mm Titanium Rods best 6242 Titanium Rods manufacturers