شفة تيتانيوم وصلة تراكبية لأنابيب الطيران والفضاء

وصلة مفصلية من التيتانيوم لأنابيب الطيران

وصلة مفصلية هي جزأين يؤديان وظيفتين. يتم لحام الطرف الأنبوبي بالأنبوب ويشكل وجه الختم وحدود الضغط؛ الحلقة الداعمة تجلس خلفه، تحمل حمل المسامير ويمكن تدويرها حتى تتطابق الفتحات. في تركيب الطائرات أو معدات الدعم الأرضي، توفر هذه الميزة الوحيدة ساعات، لأن الوصلة المدفونة خلف دعامة يمكن محاذاتها عن طريق تدوير الحلقة بدلاً من إجبار الأنبوب. كما أنها تفتح خيارًا للمواد لا تمتلكه وصلات التيتانيوم النقية: الحلقة لا تتعرض للسائل، لذلك يمكن أن تكون من درجة أرخص أو سبيكة مختلفة، بينما يظل الجزء المعرض للسائل من التيتانيوم.

الجزءان ووظائفهما

نظرًا لأن الحلقة لا تلامس العملية أبدًا، فإن حدود الضغط هي الطرف الأنبوبي وحده. لهذا السبب يمكن تصنيف تجميع الوصلة المفصلية بنفس فئة وصلة الرقبة الملحومة مع استخدام حلقة أرق وأخف وزنًا، ولماذا يمكن استبدال الحلقة دون قطع الأنبوب إذا تعرض خيط أو ثقب للتلف.

مقارنتها بالوصلات الأخرى

المقارنة ليست حول أي وصلة هي الأقوى في المطلق. يتم اختيار الوصلة المفصلية عندما يجب فصل التجميع، أو عندما لا يمكن ضمان تطابق فتحات المسامير في المصنع. يتم اختيار وصلة الرقبة الملحومة عندما يتم إجراء الوصلة مرة واحدة ولن يتم فتحها أبدًا. تحتوي معظم أنظمة دعم الطائرات الأرضية على كليهما، لأن الخط يتم تجميعه في وحدات ولكل وحدة وصلة أو اثنتان يجب أن تكون قابلة للفصل.

لماذا تدور الحلقة، ولماذا هذا مهم

وصلتان ملولبتان معًا لا تتطابقان إلا إذا تطابقت فتحات المسامير. مع الوصلات الثابتة، يجب هندسة ذلك في أنبوب الوصلة، ويصبح الأنبوب الذي يخرج بضع درجات عنصرًا لإعادة العمل. مع الوصلة المفصلية، تكون الحلقة حرة للدوران عبر دائرة كاملة، لذلك يتم محاذاة الفتحات يدويًا عند التجميع. تسمح نفس الحرية بفتح الوصلة وإعادة تشكيلها دون إزعاج محاذاة الأنبوب، وهذا هو سبب بقاء التصميم في الطائرات، ومعدات الاختبار، ومعدات الدعم الأرضي حيث يكون الوصول ضعيفًا ووقت التوقف عن العمل مكلفًا.

ثمن هذه الحرية هو خلوص تشغيل بين تجويف الحلقة ومركز الطرف الأنبوبي. إنها فجوة، وفي بيئة بحرية أو كيميائية، تكون الفجوة موقعًا للتآكل. في أنابيب الطيران، يكون الوسط عادةً وقودًا أو سائلًا هيدروليكيًا أو نيتروجينًا أو هواءً، لذا فإن الفجوة هي مصدر قلق ميكانيكي بدلاً من كيميائي، ولكن يجب تشكيل تجويف الحلقة ومركزها إلى خلوص يسمح بالدوران دون السماح للحلقة بالانحراف وتحميل الحشية بشكل غير متساوٍ.

لحام الطرف الأنبوبي

يتم لحام الطرف الأنبوبي بالأنبوب بلحام اختراق كامل يمكن فحصه بالأشعة أو بالموجات فوق الصوتية. يتم لحام التيتانيوم تحت الأرجون مع تنقية الجذر إلى مستوى أكسجين منخفض، عادةً أقل من 100 جزء في المليون، ويتم تخلل اللحام النهائي أو تنظيفه بالفرشاة لإزالة الأكسيد الملون الذي يتكون إذا فقد الدرع. يعتبر اللون القش أو الأزرق مقبولاً في بعض المواصفات، بينما اللون الأرجواني أو الرمادي غير مقبول، والسطح الأبيض المتقشر يعني أنه يجب قطع اللحام.

بالنسبة لأعمال الطيران، يتم تأهيل إجراء اللحام وتصديق المشغل، ويتم التحكم في مدخلات الحرارة لحماية الحالة ألفا، ويتم فحص الوصلة بواسطة اختراق الأشعة السينية قبل اختبار ضغط التجميع. يتم تشكيل الطرف الأنبوبي بإعداد لحام يتناسب مع جدار الأنبوب، ويتم مطابقة التجويف مع القطر الداخلي للأنبوب بحيث لا توجد خطوة لتدفق العمل عليها.

المواد والوزن

عادة ما يكون الطرف الأنبوبي من الدرجة 2 لمقاومة التآكل أو الدرجة 5 حيث تتطلب القوة ودرجة الحرارة ذلك. يمكن أن تكون الحلقة من نفس الدرجة، أو درجة أقل، أو سبيكة مختلفة تمامًا، لأنها مجرد مشبك. في منصة طيران، يستحق هذا القرار أن يتم اتخاذه بوضوح: حلقة تيتانيوم على طرف أنبوبي من التيتانيوم هي الأبسط وتتجنب أي زوج جلفاني، بينما توفر حلقة فولاذية أو ألومنيوم التكلفة والوزن ولكنها تحتاج إلى حاجز لمنع تآكل التلامس في بيئة رطبة.

عند 4.51 جرام لكل سنتيمتر مكعب، يبلغ وزن التيتانيوم حوالي 57% من كثافة الفولاذ، وتزيل هندسة الوصلة المفصلية المركز الثقيل الذي تحتاجه وصلة الرقبة الملحومة. والنتيجة هي وصلة تزن أقل من وصلة الرقبة الملحومة التي تحل محلها مع الحفاظ على سطح مبلل بالتيتانيوم، وهو بالضبط المزيج الذي تبحث عنه مواصفات أنابيب الطيران.

التفاوتات والفحص

يتم الحكم على الوصلة المفصلية بناءً على أربعة أبعاد: استقامة وجه الطرف الأنبوبي بالنسبة للتجويف، خشونة الوجه، خلوص تجويف الحلقة، وموضع فتحة المسمار. يتم تشكيل الوجه إلى 3.2 إلى 6.3 ميكرومتر Ra لحشية حلزونية، ويتم فحص الحلقة للتأكد من استوائها حتى لا تنحرف تحت الحمل، ويتم التحقق من نمط الفتحة على CMM مقابل ANSI B16.5 أو الرسم. يتم ختم أرقام الحرارة على الحلقة وتسجيلها في الشهادة، ويتم اختبار التجميع بالماء عند 1.5 مرة من التصنيف حيث تتطلب المواصفات ذلك.

لعملاء الطيران، تتضمن حزمة المستندات عادةً شهادة المواد وفقًا لـ ASTM B381، وسجل المعالجة الحرارية، وإجراء اللحام وتأهيل المشغل، وتقارير الاختراق والأشعة السينية، وتقرير الأبعاد. يجدر الاتفاق على هذه القائمة في مرحلة الاستفسار، لأن الشهادة التي يجب إعادة إصدارها بعد الشحن تكلف أكثر من الوصلة.

ملاحظات التركيب

ضع الحلقة فوق الطرف الأنبوبي قبل اللحام، وليس بعده، وتأكد من أنها تدور بحرية مع وجود الطرف الأنبوبي في مكانه. طابق الحشية مع وجه الطرف الأنبوبي، وليس مع الحلقة، لأن الحلقة لا تختم. شد بنمط نجمي على مرحلتين على الأقل، وتحقق من الوصلة عند ضغط التشغيل. يلتصق التيتانيوم بالتيتانيوم، لذا تحمل المسامير مركبًا مضادًا للالتصاق، وحيث تكون الحلقة من سبيكة مختلفة، فإن غسالة عازلة تبقي الزوج بعيدًا عن الوصلة.

طلب تجميع وصلة مفصلية

حدد حجم الأنبوب وجدوله، نمط الطرف الأنبوبي، الفئة، نوع الوجه، درجة الطرف الأنبوبي ودرجة الحلقة، تشطيب السطح، ومستوى الفحص. على سبيل المثال: وصلة مفصلية ANSI B16.5 الفئة 300، NPS 2، طرف أنبوبي Schedule 40S من الدرجة 2، حلقة برونزية ألومنيوم، وجه مرتفع، أشعة سينية على اللحام، شهادة 3.1. اذكر ما إذا كان يجب أن تدور الحلقة بحرية بعد التجميع، لأن ذلك يحدد خلوص التجويف وتفاوت التشغيل.

صور المنتج