Materialvalg for væskeledninger for biler
Aluminiumsrør har fortrengt stål og kobber i væskesystemer for biler fordi det gir den nødvendige trykkkapasiteten ved omtrent halvparten av vekten. Typisk bilpraksis bruker 3003 H14 for lav-drivstoff- og returledninger og 6061 T6 for bremse-, clutch- og høytrykkshydraulikkkretser. Et 3003 H14 rør kjører med 145-150 MPa strekkfasthet med 8-12 prosent forlengelse, noe som gir nok duktilitet for tette bøyeradier, mens 6061 T6 øker strekkfastheten til ca. 310 MPa med 276 MPa flyt og 12 prosent trykklengde.
Korrosjonsmotstand er den andre driveren. Det naturlige oksidlaget motstår veisalt, bremsevæske og etanol-blandet drivstoff, og langsiktige nedsenkingstester av 3xxx- og 6xxx-rør i glykolkjølevæske og i E10 til E85-blandinger viser ubetydelig veggtap. For kyst- og avisings--saltmiljøer tilbyr 5052 H32-rør 228 MPa strekkfasthet med den beste kloridmotstanden i den sveisbare gruppen. Aluminium leder også varme ved 160-200 W/m·K, noe som hjelper bremse- og transmisjonslinjer med å avgi varme i stedet for å lede den langs chassiset.
Luftfartsrørkvaliteter og spesifikasjoner
Luftfartshydraulikk-, drivstoff- og pneumatisk slanger opererer under et annet sett med begrensninger: bevistrykk, utmattelseslevetid, dimensjonstoleranse og full sporbarhet. Familiene 2xxx og 7xxx dominerer her.
| Legering og temperament | Typisk romfartsbruk | Strekkstyrke | Flytestyrke | Driftsområde |
|---|---|---|---|---|
| 2024 T3 | Hydrauliske trykkledninger | 483 MPa | 345 MPa | -55 til 150 grader |
| 7075 T6 | Høytrykks pneumatiske og strukturelle linjer | 572 MPa | 503 MPa | -55 til 120 grader |
| 2099 T83 | Vekt-kritiske hydrauliske linjer | 545 MPa | 500 MPa | -55 til 150 grader |
| 6061 T6 | Drivstoff- og luftledninger med lavt-trykk | 310 MPa | 276 MPa | -55 til 150 grader |
Aluminium-litiumkvaliteter som 2099 T83 gir ca. 8-10 prosent stivhet og en 3 prosent tetthetsreduksjon sammenlignet med 7075 T6, som er verdifull på lange hydrauliske kjøringer der hvert kilo teller. I bytte krever de strammere formings- og håndteringskontroller, fordi litiumbærende legeringer er mer følsomme for spenningskorrosjon ved maskinerte kanter og for forurensning under reparasjon.
Rør er spesifisert til ASTM B210 eller ASTM B210M for trukket sømløst rør og til ASTM B241 eller ASTM B241M for ekstrudert rør, med 2024 og 7075 romfartsdeler i tillegg bestilt mot gjeldende romfartsmaterialspesifikasjoner for legeringen. Veggtykkelsestoleranse på romfartsrør holdes vanligvis til pluss eller minus 10 prosent av nominell, med diametertoleranse innenfor 0,1 mm på presisjonslinjer. Den innvendige overflaten må være ren og tørr, siden gjenværende trekksmøremiddel eller fuktighet er en kilde til både korrosjon og systemforurensning.
Bøyning, veggtykkelse og trykkvurderinger
Veggtykkelse er satt med Barlows forhold for tynne-veggrør: det tillatte arbeidstrykket er lik to ganger den tillatte spenningen ganger veggtykkelsen delt på den ytre diameteren. Ved å bruke en tillatt spenning på 165 MPa, som er 60 prosent av 276 MPa flytegrense på 6061 T6, viser de beregnede arbeidstrykkene nedenfor hvordan diameter og vegg driver karakteren.
| Utvendig diameter | Veggtykkelse | Beregnet arbeidstrykk | Typisk bruk |
|---|---|---|---|
| 4,76 mm | 0,8 mm | 55 MPa | Bremse og clutch linje |
| 6,35 mm | 1,0 mm | 52 MPa | Bremseledning, drivstoffinnsprøytning |
| 9,52 mm | 1,2 mm | 42 MPa | Servostyring og drivstoffledning |
| 12,7 mm | 1,5 mm | 39 MPa | Kjølevæske og luftledning |
| 15,88 mm | 2,0 mm | 42 MPa | Hydraulisk returledning |
Luftfartspraksis følger den samme formelen med en lavere tillatt spenning, vanligvis en fjerdedel av ultimat strekkstyrke for flykritiske-hydraulikkledninger, og hvert rør er testet ved 1,5 ganger systemets arbeidstrykk. Bøyning utføres på dor eller roterende trekkbøyere med en minimum senterlinjeradius på 3 ganger utvendig diameter for billinjer og 4 til 6 ganger diameteren for romfartslinjer, der sirkulæriteten må holde seg innenfor 2 prosent etter bøyning. Verktøy med polymer- eller polytetrafluoretyleninnsatser forhindrer gnaging på rørboringen, og tilbakefjæringskompensasjon på 1 til 3 grader er innebygd i verktøydataene. Strekkherdet rør utglødes etter kraftig forming når bøyningen induserer mer enn omtrent 15 prosent veggfortynning på utsiden av bøyningen.
Bli med teknologier for rørmonteringer
Tube brukes sjelden som bar lengde; den er koblet til beslag, til slanger og i økende grad til kjøretøyet eller flystrukturen. Fem prosesser dekker de fleste produksjonsbehov.
| Behandle | Typisk bruk | Hovedfordel |
|---|---|---|
| Automatisk tungsten inert gass orbitalsveising | Drivstoff og hydraulikkarmaturer | Full penetrering, ren innvendig vulst |
| Friksjonsrørsveising | Rammeskinner, konstruksjonsrør | Fast-ledd nær overordnet styrke |
| Selv-gjennomtrengende nagler | Blandede materielle kroppsstrukturer | Rask, ingen varmeeffekt |
| Laserlodding med ER4047 filler | Synlige kosmetiske ledd | Lite forvrengning, forseglet søm |
| Magnetisk pulssveising | Aluminium til stål eller kobber skjøter | Sammenføyer forskjellige metaller uten å smelte |
For strukturelle sammenstillinger produserer friksjonsrørsveising en fullstendig konsolidert skjøt ved kjørehastigheter på 1 til 2 meter per minutt med skjøteeffektivitet i området 90 prosent av grunnmetallets styrke i 6xxx-ekstruderinger. Selv-nagler og klebende liming brukes der varme ikke kan tolereres, og liming med mekaniske festemidler forbedrer utmattingstiden betydelig sammenlignet med festemidler alene. Aluminiumsrør skjøtet til stål må være elektrisk isolert i skjøten eller gis et konverteringsbelegg til MIL-DTL-5541, ellers angriper galvanisk korrosjon aluminiumet ved grensesnittet.
Inspeksjon, testing og sporbarhet
Rørkvaliteten bekreftes på tre punkter: innkommende spole eller emne, i-prosessforming og ferdigmontering. Den standard ikke-destruktive metoden for aluminiumsrør er virvelstrømtesting til ASTM E215, som oppdager langsgående og periferiske diskontinuiteter i veggen. Ultralyd kartlegging av veggtykkelse brukes på romfartslinjer for å bekrefte minimumsvegg etter bøyning, og inspeksjon av penetreringsmiddel til ASTM E1417 påføres sveiser og maskinerte ender. Hver enhet blir deretter trykktestet, enten ved prøvetrykk ved 1,5 ganger arbeidstrykk eller ved lekkasjetesting med luft under vann eller sporgass.
Sporbarhet er en del av spesifikasjonen, ikke et tilleggsutstyr. Aerospace tube leveres med varmetall, legering, temperament, møllesertifikat og dimensjonsregistreringer som følger delen gjennom bøying, sveising og montering, slik at en reparasjon eller en flåteinspeksjon kan knyttes tilbake til et spesifikt produksjonsparti. Billinjer følger en lettere, men ekvivalent rute, med mye sporbarhet på røret og prosessovervåking på bøyeren og sveisecellen.
Ofte stilte spørsmål
Spørsmål: Hvilken aluminiumslegering brukes til bilbremselinjer?
6061 T6 trukket sømløst rør er vanlig for bremse- og clutchkretser, med 3003 H14 brukt for drivstoff- og returledninger med lavere trykk der bøybarhet betyr mer enn styrke.
Spørsmål: Hvordan beregnes rørets veggtykkelse?
Bruk Barlows forhold: arbeidstrykk er lik to ganger tillatt spenning ganger veggtykkelse delt på ytre diameter. Med 165 MPa tillatt spenning, gir et 6,35 mm rør ved 1,0 mm vegg omtrent 52 MPa.
Spørsmål: Hvilken bøyeradius er oppnåelig i aluminiumsrør?
Spindel eller roterende trekkbøyning har en senterlinjeradius på 3 ganger utvendig diameter for billinjer. Luftfartslinjer bruker vanligvis 4 til 6 ganger diameteren for å holde sirkulæriteten innenfor 2 prosent.
Spørsmål: Hvorfor trenger aluminiumsrør et belegg der det møter stål?
Aluminium og stål danner et galvanisk par, og aluminiumssiden korroderer fortrinnsvis i nærvær av fuktighet. Konvertering av belegg til MIL-DTL-5541 eller en isolerende hylse i skjøten forhindrer det.
Spørsmål: Hvordan testes aluminiumsrør for defekter?
Virvelstrømtesting til ASTM E215 er den primære metoden for veggdiskontinuiteter, støttet av ultrasonisk veggtykkelseskartlegging, fargepenetrant på sveiser til ASTM E1417 og ferdig-komponenttrykk- eller lekkasjetesting.
Spørsmål: Er aluminium-litiumrør verdt den ekstra kostnaden?
Ja på langvekts-kritiske hydrauliske kjøringer: 2099 T83 sparer ca. 3 prosent i tetthet og legger til 8-10 prosent i stivhet over 7075 T6, men den trenger strammere håndteringskontroll for å unngå spenningskorrosjon ved kantforhold.