Alumīnija plāksne degvielas tvertnēm: sakausējumi, rūdīšana un metināšanas prakse

Kāpēc alumīnija plāksne ir paredzēta degvielas tvertnēm

Alumīnijs ir kļuvis par standarta korpusa materiālu ceļu, dzelzceļa un kuģu degvielas tvertnēm, jo ​​tas vienlaikus atrisina virkni prasību. Tā izturības-un-svara attiecība ļauj 1500 litru dīzeļdegvielas tvertnei svērt par aptuveni 40 procentiem mazāk nekā tērauda ekvivalentam, kas tieši pārvēršas par lietderīgo slodzi vai diapazonu. Piecas-kārtas samazinājums korpusa svaram samazina arī slodzi uz šasijas kronšteiniem un tvertnes siksnām, samazinot nogurumu stiprinājuma vietās.

Divām citām īpašībām ir tikpat liela nozīme kā svaram. Metāls nav -degvielas tvaiku caurlaidīgs, tāpēc metinātā alumīnija tvertne difūzijas ceļā neizdala ogļūdeņražus tā, kā to var izdalīt polimēru tvertne. Un alumīnijs veido stabilu oksīda plēvi, kas iztur dīzeļdegvielu, benzīna maisījumus, ceļu sāli un lielāko daļu rūpniecisko atmosfēru, ja sakausējums un metināšanas palīgmateriāls ir pareizi saskaņoti. Arī alumīnijs ir pilnībā pārstrādājams, un novecojusi tvertne ir tīrs, augstvērtīgs lūžņi.

Sakausējumi un rūdījums korpusiem, deflektoriem un veidgabaliem

Tvertņu ražošanā tiek izmantota neliela grupa ar -termiski neapstrādājamiem-5xxx sakausējumiem korpusam un termiski-apstrādājamu 6xxx sakausējumu iekšējai aparatūrai.

Sakausējuma izvēle ir atkarīga no projektētā spiediena, korpusa biezuma, ar ko var izturēt formēšanas iekārtas, un korozijas vidi. Mazai dīzeļdegvielas tvertnei -auto kravas automašīnā parasti pietiek ar 5052 H32 3–6 mm diapazonā. Lielam metinātam korpusam, ārzonas instalācijai vai tvertnei ar spiediena vai vakuuma darbību tā vietā tiek izvēlēts 5083 H116 vai 5086 H116, un tiek izmantota biezāka plāksne, kur to prasa koda aprēķins.

Viens konstrukcijas noteikums ir jānorāda jau laikus: 5xxx apvalka sakausējumi ir izvēlēti to metināto īpašību dēļ, jo tie pēc izgatavošanas netiek termiski apstrādāti. 6061 T6 sastāvdaļa, kas ir metināta, zaudēs spēku karstuma -ietekmētajā zonā, tāpēc 6xxx materiāls parasti tiek turēts pie kronšteiniem, atlokiem un mehāniski apstrādātiem priekšmetiem, kas ir pieskrūvēti vai metināti ārpus spiediena robežas.

Mehānisko īpašību un biezuma mērķi

Tvertnes plāksnei jāiztur divas dažādas slodzes. Pirmais ir statiskais spiediens no degvielas galvas, kas nosaka minimālo apvalka biezumu. Otrais ir nogurums no vibrācijas, slīdēšanas un spiediena cikliskuma, kas nosaka gala sienu biezumu, deflektora soli un stiegrojuma gredzenu stāvokli. Tipiskām automobiļu dīzeļdegvielas tvertnēm tiek izmantota 3–5 mm korpusa plāksne ar deflektoriem ar 400–600 mm atstarpi, savukārt lielākas kuģu un dzelzceļa tvertnes pāriet uz 6–10 mm plāksni ar papildu stingrību.

Projektēšanas nolūkos plāksne tiek iegādāta ar minimālo tecēšanas robežu, nevis uz tipisku vērtību . 5052 H32 ir norādīts pie 193 MPa minimālās jaudas, 5086 H116 pie 200 MPa un 5083 H116 pie 215 MPa. Ultraskaņas biezuma pārbaude ienākošās pārbaudes stadijā kopā ar analīzes sertifikātu par katru siltumu nodrošina ražošanas rasējumu derīgumu. Zema porainība un tīrs,{11}bez iekļaušanas iekšpuse ir vienlīdz svarīgi, jo poras metinātajā šuvē vai plāksnes malā vibrācijas ietekmē var kļūt par noplūdes ceļiem.

Formēšana, metināšana un pildījuma metāla izvēle

Korpusus veido ar presēšanas bremzēšanu, velmēšanu vai sarežģītu formu gadījumā ar hidroformēšanu, un pēc tam metina ar automatizētiem metāla inertās gāzes vai volframa inertās gāzes procesiem. Metāla metināšana ar inerto gāzi 2-4 mm plātnes biezumā nodrošina stabilu, atkārtojamu lodziņu, savukārt volframa inertās gāzes metināšana ir paredzēta plānām aizdares šuvēm un remontdarbiem. Berzes maisīšanas metināšana ir piemērota garām taisnām šuvēm, piemēram, tvertnes dibenam, radot zemu deformāciju, pilnībā konsolidētu savienojumu bez pildvielas.

Trīs procesa vadības ierīces nosaka, vai metināšana ir kvalitatīva. Pirmkārt, tieši pirms metināšanas jānoņem oksīda plēve un jātur savienojums sausā stāvoklī; alumīnija oksīds kūst tuvu 2072 grādiem, kas ir daudz augstāks par 600-660 grādu metāla kušanas diapazonu, tāpēc jebkura atlikušā plēve izraisa saplūšanas trūkumu. Otrkārt, siltuma padeve ir jāierobežo, lai izvairītos no karstām plaisām un deformācijām biezās 5xxx sekcijās. Treškārt, iekšējie deflektori un degvielas izplūdes mezgls ir jānovieto tā, lai varētu izmantot vienu nepārtrauktu metināšanas secību; pārtrauktas šuves ir visizplatītākā noplūdes cēlonis. Ķīmiskās pārveides pārklājums uz MIL-DTL-5541 tiek uzklāts uz virsmām, kas nesaskaras ar degvielu, kur nepieciešama elektriskā savienošana vai krāsas adhēzija.

Standarti, testēšana un pārbaude

Plāksne tiek iegādāta pēc ASTM B209 vai ASTM B209M loksnēm un plāksnēm, un pēc ASTM B928 vai ASTM B928M, kur nepieciešams augsts{4} magnija sakausējums. Velmētie izstrādājumi, kas paredzēti cisternām, kurās pārvadā bīstamas kravas, atbilst EN 14286 sērijai, kas nosaka sakausējuma, rūdījuma, mehāniskās īpašības un testēšanas prasības korpusa materiālam. Metināšanas procedūru kvalifikācija parasti tiek veikta atbilstoši EN ISO 15614-2 alumīnija loka metināšanai vai AWS D1.2, ja projekts ir noteikts Amerikas praksē. Papildus šiem materiālu standartiem tiek piemērotas transportlīdzekļa līmeņa ugunsdzēsības un degvielas sistēmas prasības, tostarp ANO EEK Noteikumu Nr.{12}} degvielas tvertnes noteikumi.

Pārbaude notiek noteiktā secībā. Katra tvertne tiek vizuāli pārbaudīta un krāsvielu-caurlaidība uz kritiskajām šuvēm atbilstoši ASTM E1417, pilnas iespiešanās šuves tiek pārbaudītas rentgenoloģiski atbilstoši ASTM E1032, un gatavajai tvertnei tiek veikta hermētiskuma pārbaude ar gaisu zem ūdens vai ar pēdas-gāzes metodi. Hidrostatiskā vai pneimatiskā spiediena noturēšana 1,5 reizes pārsniedz paredzēto spiedienu ir parastais spiediena tvertņu pieņemšanas tests. Montāžas pēdu izmēru un uzpildes kakliņa stāvokļa pārbaude ir pēdējā, jo metināšanas deformācijas ir tas, kas visbiežāk izspiež tvertni ārpus šasijas apvalka.

Jāņem vērā arī ilgstoša ekspluatācijas temperatūra. Spiedientvertņu praksē 5083 parasti ir ierobežots līdz aptuveni 65 grādiem, kur ilgstoši regulē paaugstinātas temperatūras stiprumu, un 5052 līdz nedaudz lielākam skaitlim. Degvielas tvertnes parastajā transportlīdzekļa apkalpošanā ievērojami nepārsniedz šīs robežas, taču ierobežojumi ir svarīgi tvertnēm, kas integrētas ar karstu izplūdes gāzu izvadi vai motora nodalījuma siltumu.

Bieži uzdotie jautājumi

J: Kāpēc 5052 H32 ir noklusējuma plāksnīte dīzeļdegvielas tvertnēm?
Tas apvieno labāko metināmo 5xxx sakausējumu formējamību ar 193 MPa minimālo jaudu un spēcīgu izturību pret dīzeļdegvielu, ceļu sāli un rūpniecisko atmosfēru par zemākām izmaksām nekā 5083.

J: Kad tā vietā jāizmanto 5083 H116?
Izvēlieties 5083 H116 lieliem metinātiem korpusiem, spiediena vai vakuuma tvertnēm, sliežu un jūras tvertnēm vai ja koda aprēķins prasa augstāku minimālo tecēšanas robežu nekā 5052 var nodrošināt.

J: Kuru pildvielas metālu vajadzētu izmantot korpusa šuvēm?
ER5356 5052 un 5086 korpusiem un ER5183 biezām 5083 sekcijām, kur nepieciešama visaugstākā metinātā izturība. Pildvielas izvēle ir jāreģistrē kvalificētā metināšanas procedūrā.

J: Vai alumīnija tvertni var salabot pēc bojājumiem?
Jā. Saplīsušu vai caurdurtu alumīnija apvalku var apgriezt, sagatavot un atkārtoti-metināt vai aprīkot ar metinātu plākstera plāksni. Pirms jebkāda karstuma darba tvertne ir jāiztukšo, jāiztīra un jāpārbauda gāze.

J: Kāds plāksnes biezums tiek izmantots 1500 litru dīzeļdegvielas tvertnei?
Lielākajai daļai konstrukciju tiek izmantota 3–5 mm apvalka plāksne, 4–6 mm gala sienas un iekšējās deflektori ar 400–600 mm soli, kas ir apstiprināts, salīdzinot ar spiediena un noguruma aprēķinu konkrētajam montāžas veidam.

J: Vai alumīnija tvertnēm ir nepieciešams iekšējais pārklājums pret degvielu?
Nē. Degvielas{1}}kontaktvirsmas parasti paliek tukšas, jo sakausējums iztur dīzeļdegvielas un benzīna maisījumus; konversijas pārklājums tiek izmantots tikai ārējām vai -degvielas-nekontakta zonām līmēšanai un krāsas adhēzijai.