Pemilihan Bahan untuk Garis Bendalir Automotif
Tiub aluminium telah menyesarkan keluli dan tembaga dalam sistem bendalir automotif kerana ia memberikan keupayaan tekanan yang diperlukan pada kira-kira separuh berat. Amalan automotif biasa menggunakan 3003 H14 untuk-bahan api tekanan rendah dan talian balik dan 6061 T6 untuk brek, klac dan litar hidraulik-tekanan tinggi. Tiub 3003 H14 berjalan pada kekuatan tegangan 145-150 MPa dengan pemanjangan 8-12 peratus, yang memberikan kemuluran yang cukup untuk jejari lentur yang ketat, manakala 6061 T6 meningkatkan kekuatan tegangan kepada kira-kira 310 MPa dengan hasil 276 MPa dan 12 peratus pemanjangan tekanan untuk tekanan.
Rintangan kakisan adalah pemacu kedua. Lapisan oksida semula jadi menahan garam jalan, bendalir brek dan bahan api campuran-etanol, dan ujian rendaman jangka panjang-tiub 3xxx dan 6xxx dalam penyejuk glikol dan dalam adunan E10 hingga E85 menunjukkan kehilangan dinding yang boleh diabaikan. Untuk persekitaran garam pantai dan de-icing-, tiub 5052 H32 menawarkan kekuatan tegangan 228 MPa dengan rintangan klorida terbaik dalam kumpulan boleh kimpal. Aluminium juga mengalirkan haba pada 160-200 W/m·K, yang membantu saluran brek dan penghantaran mengeluarkan haba daripada mengalirkannya di sepanjang casis.
Gred dan Spesifikasi Tiub Aeroangkasa
Tiub hidraulik, bahan api dan pneumatik aeroangkasa beroperasi di bawah set kekangan yang berbeza: tekanan kalis, hayat lesu, toleransi dimensi dan kebolehkesanan penuh. Keluarga 2xxx dan 7xxx mendominasi di sini.
| Aloi dan perangai | Penggunaan aeroangkasa biasa | Kekuatan tegangan | Kekuatan hasil | Julat operasi |
|---|---|---|---|---|
| 2024 T3 | Garis tekanan hidraulik | 483 MPa | 345 MPa | -55 hingga 150 darjah |
| 7075 T6 | Talian pneumatik dan struktur bertekanan tinggi-tinggi | 572 MPa | 503 MPa | -55 hingga 120 darjah |
| 2099 T83 | Berat-garisan hidraulik kritikal | 545 MPa | 500 MPa | -55 hingga 150 darjah |
| 6061 T6 | Talian bahan api dan udara bertekanan rendah- | 310 MPa | 276 MPa | -55 hingga 150 darjah |
Gred litium-aluminium seperti 2099 T83 menambah kira-kira 8-10 peratus kekukuhan dan pengurangan ketumpatan 3 peratus berbanding dengan 7075 T6, yang bernilai pada larian hidraulik yang panjang di mana setiap kilogram dikira. Sebagai pertukaran, mereka menuntut kawalan pembentukan dan pengendalian yang lebih ketat, kerana aloi galas litium lebih sensitif kepada kakisan tegasan pada tepi mesin dan kepada pencemaran semasa pembaikan.
Tiub ditentukan kepada ASTM B210 atau ASTM B210M untuk tiub lancar yang dilukis dan kepada ASTM B241 atau ASTM B241M untuk tiub tersemperit, dengan bahagian aeroangkasa 2024 dan 7075 turut dipesan mengikut spesifikasi bahan aeroangkasa yang berkenaan untuk aloi. Toleransi ketebalan dinding pada tiub aeroangkasa biasanya dipegang kepada tambah atau tolak 10 peratus daripada nominal, dengan toleransi diameter dalam 0.1 mm pada garisan ketepatan. Permukaan dalaman mestilah bersih dan kering, kerana sisa pelincir lukisan atau lembapan adalah punca kedua-dua kakisan dan pencemaran sistem.
Penilaian Lentur, Ketebalan Dinding dan Tekanan
Ketebalan dinding ditetapkan dengan perhubungan Barlow untuk-tiub dinding nipis: tekanan kerja yang dibenarkan bersamaan dua kali ganda tegasan dibenarkan kali ketebalan dinding dibahagikan dengan diameter luar. Menggunakan tegasan dibenarkan 165 MPa, iaitu 60 peratus daripada kekuatan hasil 276 MPa 6061 T6, tekanan kerja yang dikira di bawah menunjukkan bagaimana diameter dan dinding memacu penarafan.
| Diameter luar | Ketebalan dinding | Tekanan kerja yang dikira | Aplikasi biasa |
|---|---|---|---|
| 4.76 mm | 0.8 mm | 55 MPa | Talian brek dan klac |
| 6.35 mm | 1.0 mm | 52 MPa | Talian brek, suapan suntikan bahan api |
| 9.52 mm | 1.2 mm | 42 MPa | Stereng kuasa dan talian bahan api |
| 12.7 mm | 1.5 mm | 39 MPa | Saluran penyejuk dan udara |
| 15.88 mm | 2.0 mm | 42 MPa | Talian balik hidraulik |
Amalan aeroangkasa mengikut formula yang sama dengan tegasan dibenarkan yang lebih rendah, biasanya satu perempat daripada kekuatan tegangan muktamad untuk-talian hidraulik kritikal penerbangan, dan setiap tiub diuji dengan bukti pada 1.5 kali tekanan kerja sistem. Lenturan dilakukan pada bengkok mandrel atau seri putar dengan jejari garis tengah minimum 3 kali diameter luar untuk garisan automotif dan 4 hingga 6 kali diameter untuk garisan aeroangkasa, di mana pekeliling mesti kekal dalam 2 peratus selepas lentur. Perkakas dengan sisipan polimer atau polytetrafluoroethylene menghalang pedih pada lubang tiub, dan pampasan springback 1 hingga 3 darjah dibina ke dalam data perkakas. Terikan{11}}tiub yang dikeraskan disepuhlindap selepas pembentukan teruk apabila lenturan mendorong lebih daripada 15 peratus penipisan dinding di bahagian luar selekoh.
Menyertai Teknologi untuk Perhimpunan Tiub
Tiub jarang digunakan sebagai panjang kosong; ia disambungkan pada kelengkapan, hos dan semakin kerap pada struktur kenderaan atau kerangka udara. Lima proses merangkumi kebanyakan keperluan pengeluaran.
| Proses | Penggunaan biasa | Manfaat utama |
|---|---|---|
| Kimpalan orbit gas lengai tungsten automatik | Bahan api dan kelengkapan hidraulik | Penembusan penuh, manik dalaman yang bersih |
| Kimpalan kacau geseran | Rel bingkai, tiub struktur | Sendi keadaan pepejal-berhampiran kekuatan induk |
| Memukau-diri sendiri | Struktur badan bahan campuran | Cepat, tiada kesan haba |
| Pateri laser dengan pengisi ER4047 | Kelihatan sendi kosmetik | Herotan rendah, jahitan tertutup |
| Kimpalan nadi magnetik | Sambungan aluminium kepada keluli atau tembaga | Mencantum logam yang berbeza tanpa lebur |
Untuk pemasangan struktur, kimpalan kacau geseran menghasilkan sambungan disatukan sepenuhnya pada kelajuan perjalanan 1 hingga 2 meter seminit dengan kecekapan sambungan dalam kawasan 90 peratus kekuatan logam induk dalam penyemperitan 6xxx. Pemikat-menusuk sendiri dan ikatan pelekat digunakan apabila haba tidak boleh diterima, dan ikatan pelekat dengan pengikat mekanikal meningkatkan hayat keletihan dengan ketara berbanding dengan pengikat sahaja. Tiub aluminium yang disambungkan kepada keluli mesti diasingkan secara elektrik pada sambungan atau diberi salutan penukaran kepada MIL-DTL-5541, jika tidak, kakisan galvanik menyerang aluminium pada antara muka.
Pemeriksaan, Pengujian dan Kebolehkesanan
Kualiti tiub disahkan pada tiga titik: gegelung atau bilet masuk,-dalam proses pembentukan dan pemasangan siap. Kaedah tidak musnah standard untuk tiub aluminium ialah ujian arus pusar kepada ASTM E215, yang mengesan ketakselanjaran membujur dan lilitan di dinding. Pemetaan ketebalan dinding ultrasonik digunakan pada garisan aeroangkasa untuk mengesahkan dinding minimum selepas dibengkokkan, dan pemeriksaan penembus pewarna pada ASTM E1417 digunakan pada kimpalan dan pada hujung mesin. Setiap pemasangan kemudiannya diuji tekanan, sama ada dengan tekanan kalis pada tekanan kerja 1.5 kali atau dengan ujian kebocoran dengan udara di bawah air atau gas surih.
Kebolehkesanan adalah sebahagian daripada spesifikasi, bukan tambahan pilihan. Tiub aeroangkasa dihantar dengan nombor haba, aloi, temper, sijil kilang dan rekod dimensi yang mengikuti bahagian melalui lenturan, kimpalan dan pemasangan, supaya pembaikan atau pemeriksaan armada boleh diikat kembali ke lot pengeluaran tertentu. Talian automotif mengikut laluan yang lebih ringan tetapi setara, dengan kebolehkesanan lot pada tiub dan pemantauan proses pada bengkok dan sel kimpalan.
Soalan Lazim
S: Aloi aluminium manakah yang digunakan untuk saluran brek automotif?
Tiub lancar yang dilukis 6061 T6 adalah perkara biasa untuk litar brek dan klac, dengan 3003 H14 digunakan untuk bahan api bertekanan rendah dan talian balik yang kebolehbenturan lebih penting daripada kekuatan.
S: Bagaimanakah ketebalan dinding tiub dikira?
Gunakan perhubungan Barlow: tekanan kerja bersamaan dua kali ganda tekanan dibenarkan kali ketebalan dinding dibahagikan dengan diameter luar. Dengan tegasan yang dibenarkan 165 MPa, tiub 6.35 mm pada dinding 1.0 mm berkadar kira-kira 52 MPa.
S: Apakah jejari lentur yang boleh dicapai dalam tiub aluminium?
Mandrel atau lenturan seri berputar memegang jejari garis tengah 3 kali diameter luar untuk garisan automotif. Talian aeroangkasa biasanya menggunakan 4 hingga 6 kali diameter untuk mengekalkan pekeliling dalam 2 peratus.
S: Mengapa tiub aluminium memerlukan salutan di mana ia bertemu keluli?
Aluminium dan keluli membentuk pasangan galvanik, dan bahagian aluminium lebih disukai terhakis apabila terdapat lembapan. Salutan penukaran kepada MIL-DTL-5541 atau lengan penebat pada sambungan menghalangnya.
S: Bagaimanakah tiub aluminium diuji untuk kecacatan?
Ujian arus pusar ke ASTM E215 ialah kaedah utama untuk ketakselanjaran dinding, disokong oleh pemetaan ketebalan dinding ultrasonik, penembus pewarna pada kimpalan ke ASTM E1417 dan selesai-pengujian tekanan atau kebocoran komponen.
S: Adakah aluminium-tiub litium berbaloi dengan kos tambahan?
Ya pada larian hidraulik kritikal-berat yang panjang: 2099 T83 menjimatkan kira-kira 3 peratus dalam ketumpatan dan menambah 8-10 peratus dalam kekukuhan berbanding 7075 T6, tetapi ia memerlukan kawalan pengendalian yang lebih ketat untuk mengelakkan kakisan tegasan pada keadaan tepi.