Titanium Quadratrohr 10 mm: Wandstärke, Härte, Güte

Titanium-Vierkantrohr 10 mm: Wandstärke, Härte, Güte

Ein 10 mm Titan-Vierkantrohr wird wegen seiner Außenabmessungen gekauft, aber es wird durch drei Zahlen bestimmt, die die Größe nicht enthalten: die Wandstärke, die Güte und der Zustand hinter den Festigkeitswerten und welche Oberfläche tatsächlich poliert wurde. Diese Seite gibt die Außenabmessung, eine Länge von 1 m, eine Härte von HV200 und eine Streckgrenze von 800 MPa an und sagt nichts über die Wandstärke aus. Das ist die erste Frage, die geklärt werden muss, bevor irgendein Preis von Bedeutung ist.

Bei einem 10 mm quadratischen Querschnitt kann die Wandstärke von etwa 0,8 mm bis 2 mm reichen, und diese einzelne Wahl ändert die Masse, die Steifigkeit und das Verhalten des Rohrs unter einer Klemme um fast den Faktor zwei. Die Masse ist leicht vorherzusagen: multiplizieren Sie viermal die mittlere Seitenlänge mit der Wandstärke, dann mit der Dichte von 4,51 Gramm pro Kubikzentimeter. Eine 1 mm Wandstärke bei einem 10 mm Quadrat ergibt 0,16 Kilogramm pro Meter, sodass ein 1 m Stück etwa so viel wiegt wie ein Mobiltelefon. Eine 2 mm Wandstärke wiegt 0,29 Kilogramm pro Meter und fühlt sich in der Hand wie ein anderes Produkt an.

Die Steifigkeit bewegt sich langsamer als die Masse, da das Flächenträgheitsmoment eines Vierkantrohrs die vierte Potenz der Außenabmessung minus die vierte Potenz der Innenabmessung, geteilt durch zwölf, ist. Der Übergang von einer 1 mm Wandstärke zu einer 2 mm Wandstärke erhöht die Biegesteifigkeit um etwa 47 Prozent, während die Masse um 79 Prozent steigt. Der umgekehrte Weg, von 1 mm auf 0,8 mm, verliert 15 Prozent der Steifigkeit und spart ein Fünftel des Gewichts. Nichts davon kann zitiert werden, bis die Wandstärke genannt wird, weshalb ein Rohr, das nur nach Außenabmessungen verkauft wird, ein Rohr ist, das auf Hoffnung verkauft wird.

Die Seite listet eine Härte von HV200 und eine Streckgrenze von 800 MPa mit einer Zugfestigkeit von 1000 MPa auf. Wenn man sie als Paar liest, stimmt etwas nicht überein. Kommerziell reines Titan im geglühten Zustand liegt bei etwa HV150 bis HV200 und hat eine Streckgrenze von etwa 275 bis 345 MPa für Güteklasse 2. Güteklasse 5, die Arbeitspferd-Legierung, liegt bei etwa HV300 bis HV350 und hat eine Streckgrenze von etwa 828 MPa mit einer Zugfestigkeit von etwa 895 MPa, was ein Verhältnis von Streckgrenze zu Zugfestigkeit von nahe 0,9 und nicht 0,8 ergibt, wie hier angedeutet.

Eine Härte von HV200 gehört zu den reinen Güteklassen, und eine Streckgrenze von 800 MPa zu einer hundertfach stärkeren Legierung oder einem kaltverfestigten Zustand. Die ehrliche Lesart ist, dass die beiden Zahlen aus verschiedenen Quellen stammen: die eine könnte eine Angabe aus einem Mill-Zertifikat sein, die andere eine Handbuchangabe für eine andere Güteklasse, und keine ist an das Stück gebunden, das versendet wird. Die Härte ist auch eine lokale Messung, die an einem polierten Abschnitt einer bestimmten Wandstärke durchgeführt wird, und bei einer 0,8 mm Wandstärke kann eine Eindrückung durch die darunter liegende Oberfläche beeinflusst werden. Fragen Sie nach der Güteklasse, dem Zustand, dem Prüfstandard und der Position der Härtemessung, anstatt ein Paar Zahlen zu akzeptieren, die die Seite aufhübschen.

Für ein zu schweißendes Rohr ist Güteklasse 2 mit einer Streckgrenze von etwa 300 MPa das einfachere Material: es lässt sich biegen, es verträgt eine schweißzusatzfreie autogene Schweißung, und seine Dehnung von etwa 24 Prozent gibt der Verbindung Spielraum. Für ein Rohr, das Klemmbelastungen aufnehmen soll, ist Güteklasse 5 ihren Preis wert. Die beiden sollten niemals unter einer Beschreibung verkauft werden, und eine Seite, die beide Zahlenangaben in einem Atemzug nennt, ist eine Seite, die nicht entschieden hat, was sie verkauft.

Eine polierte Außenseite eines 10 mm Vierkantrohrs ist eine einfache Aufgabe: die flachen Flächen werden mit einem Band oder einer Bürste bearbeitet, und das Ergebnis ist eine glänzende silberne Fläche mit einem messbaren Ra-Wert. Eine polierte Innenseite ist eine andere Sache. Die Bohrung ist 10 mm im Durchmesser und bis zu einem Meter lang, daher sind die einzigen Werkzeuge, die hineinreichen, eine Bürste, ein Filzstopfen oder ein Schleifstrom, und das Ergebnis ist entlang der Länge ungleichmäßig und in den Ecken, wo vier Radien aufeinandertreffen, matt.

Dieser Unterschied ist wichtig, wo immer das Rohr ein Fluid transportiert. Eine polierte Außenseite schützt das Aussehen und hilft einer Klemme beim Greifen; die Innenseite ist das, womit das Fluid in Berührung kommt, und eine Bohrung, die gebeizt oder gewalzt bleibt, hat eine rauere Oberfläche, auf der sich Ablagerungen absetzen und Spalten entstehen. Bei einer 10 mm Bohrung ist das Spalt-Risiko nicht theoretisch: der Spalt zwischen dem Rohr und einer Verschraubung oder einer nicht geschützten Schweißnahtwurzel ist breit genug, um zu stagnieren, und eng genug, um Sauerstoff fernzuhalten, was genau die Bedingung ist, bei der Titan am wenigsten passivierbar ist. Wenn die Innenseite wichtig ist, sagen Sie es und fordern Sie die Bohrungsbeschaffenheit und den Beiz- oder Passivierungsschritt schriftlich an.

Ein 10 mm Vierkantrohr mit 1 mm Wandstärke ist ein dünnwandiges Profil und verhält sich entsprechend. Ein Sägeschnitt erfordert ein feinzahniges Sägeblatt und einen gleichmäßigen Vorschub, da ein grobes Blatt die Wand greifen und reißen kann. Eine Biegung erfordert einen Dorn oder eine Füllung im Inneren, sonst flacht sich das Profil an der Außenseite der Biegung ab; der minimale Biegeradius bei einem dünnwandigen Vierkantrohr ist typischerweise drei- bis viermal die Außenabmessung, und ein engerer Radius ist eher ein Quetschen als eine Biegung.

Schweißen ist, wo dünnes Titan Geduld belohnt. Die Verbindung benötigt Argon auf beiden Seiten, bis das Metall unter etwa 400 Grad Celsius ist, was bei einer 1 mm Wandstärke eine Nachlaufdüse und einen Spülstopfen anstelle eines freien Brenners bedeutet. Eine Strohfarbe auf der Schweißnaht ist akzeptabel; eine blaue oder graue Skala bedeutet Sauerstoff im Metall und eine spröde Verbindung, die am Rand bricht. Für eine 1 m Länge, die von einer längeren Mill-Länge geschnitten wird, berücksichtigen Sie auch den Schnitt und das Entgraten: ein Rohr, das als 1 m mit einer Toleranz von plus oder minus 5 mm angegeben ist, ist nicht dasselbe wie eines, das auf 1 m mit einem rechtwinkligen Ende geschnitten wurde.

Die Seite gibt einen Schmelzpunkt von 1660 Grad Celsius an und beschreibt die Hitzebeständigkeit als gut. Ein Schmelzpunkt ist keine Servicegrenze: es ist die Temperatur, bei der das Metall flüssig wird, und es sagt nichts darüber aus, was das Rohr bei 300 oder 500 Grad Celsius unter Last tut. Was ein Titanrohr im Heißdienst begrenzt, ist dasselbe, was einen Befestiger begrenzt: Sauerstoffaufnahme an der Oberfläche, die eine harte Alpha-Schicht bildet, und Kriechen unter einer anhaltenden Last, was bei einer dünnen Wand eine langsame Formänderung und keine Bruch ist.

Eine Wandstärke von 1 mm hat wenig Metall, das durch eine Alpha-Schicht verloren gehen kann, daher sollte ein Rohr, das in Luft heiß läuft, nach der Service-Temperatur, der Atmosphäre und der Zeit bei Temperatur beurteilt werden. In einem Luftofen wird die nutzbare Grenze für kommerziell reines Titan normalerweise bei etwa 300 bis 400 Grad Celsius für kontinuierlichen Service und nur für kurze Ausflüge höher angegeben, wobei Güteklasse 5 vielleicht weitere 100 Grad verträgt. Fragen Sie nach der beabsichtigten Temperatur und der Atmosphäre, und wenn die Antwort ein heißes oxidierendes Gas ist, planen Sie die Wandstärke um den Verlust herum und nicht um den Schmelzpunkt herum.

Die Lieferhinweise sind bescheiden und spezifisch: ISO9001-Zertifizierung, eine Mindestbestellmenge von einem Stück, jedes Rohr in Kunststoff gegen Kratzer eingewickelt und in einem Karton mit Schaumstoffeinsätzen verpackt, und Versand per FedEx oder UPS mit Frachtkosten nach Gewicht und Zielort. Das passt für eine Probe oder eine kleine Charge. Für eine Produktionscharge muss die Verpackung ebenfalls vereinbart werden, da ein 1 m dünnwandiges Vierkantrohr in einem Karton nur dann gerade ankommt, wenn der Karton steif ist und die Rohre an beiden Enden fixiert sind.

Schreiben Sie die Bestellung als Spezifikation und nicht als Produktnamen: Güteklasse und Zustand, Außenmaß und Wandstärke mit Toleranzen für beide, Länge mit Schnitttoleranz und Entgraten, Oberflächengüte außen und innen separat angegeben, Eckenradius, falls das Rohr zu einem Gegenstück passen muss, und die Prüfdokumente, die Sie mit dem Los erwarten. Fügen Sie die Service-Temperatur und ob das Rohr geschweißt oder gebogen wird hinzu, da diese beiden Antworten entscheiden, ob Güteklasse 2 oder Güteklasse 5 die richtige Wahl ist. Ein Rohr, das nur nach Außenmaß gekauft wird, kommt als das, was auf dem Regal lag, und die Wandstärke ist das Erste, was Sie messen werden, wenn es ankommt.