Výběr materiálu pro vedení automobilových kapalin
Hliníková trubka nahradila ocel a měď v automobilových kapalinových systémech, protože poskytuje požadovanou tlakovou schopnost při zhruba poloviční hmotnosti. Typická automobilová praxe používá 3003 H14 pro nízkotlaké palivové a vratné potrubí a 6061 T6 pro brzdové, spojkové a vysokotlaké-hydraulické okruhy. Trubka 3003 H14 běží při pevnosti v tahu 145-150 MPa s prodloužením 8-12 procent, což poskytuje dostatečnou tažnost pro malé poloměry ohybu, zatímco trubka 6061 T6 zvyšuje pevnost v tahu na přibližně 310 MPa s výtěžností 276 MPa a 12procentním prodloužením pro tlakové zatížení.
Odolnost proti korozi je druhým řidičem. Vrstva přírodního oxidu odolává silniční soli, brzdové kapalině a palivům s -směsím etanolu a dlouhodobé-testy ponoření trubek 3xxx a 6xxx do glykolové chladicí kapaliny a do směsí E10 až E85 prokázaly zanedbatelné ztráty stěny. Pro pobřežní a{8}}rozmrazovací-solní prostředí nabízí trubka 5052 H32 pevnost v tahu 228 MPa s nejlepší odolností vůči chloridům ve svařitelné skupině. Hliník také vede teplo při 160-200 W/m·K, což pomáhá brzdovému a přenosovému vedení odvádět teplo, spíše než ho vést podél šasi.
Třídy a specifikace leteckých hadic
Hydraulické, palivové a pneumatické potrubí pro letectví a kosmonautiku funguje pod jiným souborem omezení: zkušební tlak, únavová životnost, rozměrová tolerance a plná sledovatelnost. Dominují zde rodiny 2xxx a 7xxx.
| Slitina a temper | Typické použití v letectví | Pevnost v tahu | Mez kluzu | Provozní rozsah |
|---|---|---|---|---|
| 2024 T3 | Hydraulické tlakové potrubí | 483 MPa | 345 MPa | -55 až 150 stupňů |
| 7075 T6 | Vysokotlaká-pneumatická a konstrukční vedení | 572 MPa | 503 MPa | -55 až 120 stupňů |
| 2099 T83 | Hmotnost-kritických hydraulických vedení | 545 MPa | 500 MPa | -55 až 150 stupňů |
| 6061 T6 | Nízkotlaké palivové a vzduchové vedení | 310 MPa | 276 MPa | -55 až 150 stupňů |
Hliníkové-lithné třídy, jako je 2099 T83, přidávají asi 8-10% tuhost a 3% snížení hustoty ve srovnání s 7075 T6, což je cenné při dlouhých hydraulických chodech, kde se počítá každý kilogram. Výměnou za to požadují přísnější kontroly tvarování a manipulace, protože slitiny s lithiem jsou citlivější na korozi pod napětím na obrobených hranách a na znečištění během opravy.
Trubka je specifikována podle ASTM B210 nebo ASTM B210M pro tažené bezešvé trubky a podle ASTM B241 nebo ASTM B241M pro extrudované trubky, přičemž díly pro letectví a kosmonautiku 2024 a 7075 jsou dodatečně objednány podle příslušné specifikace leteckého materiálu pro slitinu. Tolerance tloušťky stěny na trubkách pro letectví a kosmonautiku se běžně udržuje na plus minus 10 procent nominální hodnoty, s tolerancí průměru uvnitř 0,1 mm na přesných liniích. Vnitřní povrch musí být čistý a suchý, protože zbytkové mazivo nebo vlhkost jsou zdrojem koroze a kontaminace systému.
Hodnoty ohybu, tloušťky stěny a tlaku
Tloušťka stěny se nastavuje pomocí Barlowova vztahu pro tenkostěnnou-trubku: přípustný pracovní tlak se rovná dvojnásobku povoleného napětí krát tloušťka stěny děleného vnějším průměrem. Při použití dovoleného napětí 165 MPa, což je 60 procent meze kluzu 276 MPa 6061 T6, níže vypočítané pracovní tlaky ukazují, jak průměr a stěna řídí jmenovité hodnoty.
| Vnější průměr | Tloušťka stěny | Vypočítaný pracovní tlak | Typická aplikace |
|---|---|---|---|
| 4,76 mm | 0,8 mm | 55 MPa | Brzdové a spojkové vedení |
| 6,35 mm | 1,0 mm | 52 MPa | Brzdové potrubí, přívod paliva |
| 9,52 mm | 1,2 mm | 42 MPa | Posilovač řízení a palivové potrubí |
| 12,7 mm | 1,5 mm | 39 MPa | Vedení chladicí kapaliny a vzduchu |
| 15,88 mm | 2,0 mm | 42 MPa | Hydraulické zpětné vedení |
Letecká praxe se řídí stejným vzorcem s nižším přípustným napětím, obvykle jedna čtvrtina konečné pevnosti v tahu pro let-kritická hydraulická vedení, a každá trubka je testována při 1,5násobku pracovního tlaku systému. Ohýbání se provádí na trnových nebo rotačních tažných ohýbačkách s minimálním poloměrem středové osy 3násobkem vnějšího průměru pro automobilové linky a 4 až 6násobkem průměru pro letecké linky, kde kruhovitost musí zůstat po ohnutí do 2 procent. Nástroje s vložkami z polymeru nebo polytetrafluoretylenu zabraňují zadření na vrtání trubky a do údajů o nástroji je zabudována kompenzace odpružení o 1 až 3 stupně. Kmenově zpevněná trubka se žíhá po náročném tváření, kdy ohyb způsobí ztenčení stěny o více než 15 procent na vnější straně ohybu.
Spojování technologií pro sestavy trubek
Trubka se zřídka používá jako holá délka; je připojen k armaturám, hadicím a stále častěji ke konstrukci vozidla nebo draku letadla. Pět procesů pokrývá většinu výrobních potřeb.
| Proces | Typické použití | Klíčová výhoda |
|---|---|---|
| Automatické orbitální svařování wolframem v inertním plynu | Palivové a hydraulické armatury | Plná penetrace, čistá vnitřní housenka |
| Svařování třením | Rámové kolejnice, konstrukční trubka | Pevný-kloub blízko mateřské pevnosti |
| Samopropichovací nýtování- | Smíšené materiálové struktury těla | Rychlý, žádný tepelný efekt |
| Laserové pájení s plnivem ER4047 | Viditelné kosmetické spáry | Nízké zkreslení, zatavený šev |
| Magnetické pulzní svařování | Spoje hliníku a oceli nebo mědi | Spojuje různé kovy bez roztavení |
U konstrukčních sestav vytváří třecí svařování s promícháváním plně zpevněný spoj při rychlosti posuvu 1 až 2 metry za minutu s účinností spoje v oblasti 90 procent pevnosti základního kovu u výlisků 6xxx. Samo{5}}propichovací nýtování a lepení se používají tam, kde nelze tolerovat teplo, a lepení s mechanickými spojovacími prvky podstatně zlepšuje únavovou životnost ve srovnání se samotnými spojovacími prvky. Hliníková trubka spojená s ocelí musí být ve spoji elektricky izolována nebo opatřena konverzním povlakem podle MIL-DTL-5541, jinak galvanická koroze napadá hliník na rozhraní.
Kontrola, testování a sledovatelnost
Kvalita trubek se ověřuje ve třech bodech: na příchozím svitku nebo ingotu, v-procesu tváření a dokončené montáži. Standardní nedestruktivní metodou pro hliníkové trubky je testování vířivými proudy podle ASTM E215, které detekuje podélné a obvodové nespojitosti ve stěně. Ultrazvukové mapování tloušťky stěny se používá na leteckých linkách k potvrzení minimální stěny po ohýbání a kontrola penetrace barvivem podle ASTM E1417 se aplikuje na svary a na obrobené konce. Každá sestava je poté podrobena tlakové zkoušce, a to buď zkušebním tlakem při 1,5násobku pracovního tlaku, nebo zkouškou těsnosti vzduchem pod vodou nebo stopovým plynem.
Sledovatelnost je součástí specifikace, nikoli volitelným příslušenstvím. Letecká trubka je dodávána s tepelným číslem, slitinou, temperací, mlýnským certifikátem a rozměrovými záznamy, které sledují díl přes ohýbání, svařování a montáž, takže oprava nebo kontrola vozového parku může být vázána na konkrétní výrobní šarži. Automobilové linky sledují lehčí, ale ekvivalentní trasu, s sledovatelností šarže na trubce a monitorováním procesu na ohýbačce a svařovací buňce.
Často kladené otázky
Otázka: Která hliníková slitina se používá pro automobilová brzdová vedení?
Tažená bezešvá trubka 6061 T6 je běžná pro brzdové a spojkové okruhy, přičemž 3003 H14 se používá pro nízkotlaké palivové a vratné potrubí, kde na ohybatelnosti záleží více než na pevnosti.
Otázka: Jak se vypočítá tloušťka stěny trubky?
Použijte Barlowův vztah: pracovní tlak se rovná dvojnásobku povoleného napětí krát tloušťka stěny děleno vnějším průměrem. S povoleným napětím 165 MPa je trubka 6,35 mm při síle stěny 1,0 mm asi 52 MPa.
Otázka: Jaký poloměr ohybu je dosažitelný u hliníkové trubky?
Ohýbání trnem nebo rotačním tažením drží poloměr středové osy 3násobek vnějšího průměru pro automobilové linky. Letecké linky obecně používají 4 až 6 násobek průměru, aby udržely kruhovitost uvnitř 2 procent.
Otázka: Proč potřebuje hliníková trubka povlak tam, kde se setkává s ocelí?
Hliník a ocel tvoří galvanický pár a hliníková strana koroduje přednostně za přítomnosti vlhkosti. Konverzní povlak na MIL-DTL-5541 nebo izolační pouzdro na spoji tomu brání.
Otázka: Jak je hliníková trubka testována na vady?
Testování vířivými proudy podle ASTM E215 je primární metoda pro nespojitosti stěn, podporovaná ultrazvukovým mapováním tloušťky stěny, penetračním barvivem ve svarech podle ASTM E1417 a hotovými-testováním komponentů tlakem nebo těsností.
Otázka: Stojí hliníková-lithiová trubice za příplatek?
Ano na kritických hydraulických chodech-s dlouhou hmotností: 2099 T83 ušetří asi 3 procenta na hustotě a přidává 8–10 procent na tuhosti oproti 7075 T6, ale potřebuje přísnější ovládání manipulace, aby se zabránilo korozi namáháním na okrajích.