Ağerojen hizmeti için taşıyıcıların tasarımı - 150 °C'nin altındaki işletim sıcaklıkları olarak tanımlanıyor (-238 °F) - çevre koşullarından gelen zorlukların bir setini temsil ediyor.Bu makale, sıvılaştırılmış doğal gaz (LNG) depolamadan rokete kadar uzanan ve süper iletken mıknatıslara kadar uzanan bir yüzeysel yüzeyler için yapılan bir yük devretme ve test protokolleri sağlar.
Ağojenik Fasteners için malzeme seçimi
Ağojenik bağlantı tasarımının en kritik kararı, düşük sıcaklıklarda, birçok ortak çelikler bir kanal geçişine maruz kalıyor, plastik olarak fracturing olmadan önce oluşturma yeteneklerini kaybediyor. Bu nedenle, sadece bir yanan kristal yapısı olan malzemeler -veya bunlar alaşımlama ve işleme yoluyla zor kalıyor - kanıtlanmış sınıflar güvenilir olmalıdır.
Austenitic paslanmaz çelikler
Örneğin, 304, 316L ve 316L gibi Austenitik notlar, ağarıcıların ağarmasına yönelik çalışmalardır.Onlar cc lattice mükemmel sertliği ve elongasyonlar bile 269 °C (4 K) Daha yüksek güç için, soğuk-işletilmiş versiyonlar (örneğin, 316L NC) veya azot-donanıcı alaşımlar belirtilmektedir.
Alüminyum Metaller
Alüminyum'un fcc yapısı, çoğu alaşımın kriyojenik sıcaklıklarda izole kalmasını sağlar. 6061-T6 ve 2219T87, iyi güç ağırlık oranı ve korozyon direnci nedeniyle havacılık kriyojenik sistemler için yaygındır. Daha yüksek güç için 7075-T73, tasarımcılar, amaçlanan ortamda exfoliasyon veya stres salaklığı sergileyemediğini doğrulamalıdır.
NickelBased Superalloys
Aşırı güç ve ısınıcılığa karşı direnç, Inconel 718 ve A-286 gibi alaşımlar işe alınır.Inconel 718, oda sıcaklığının% 90'ını 196 °C'de tutar ve olağanüstü yorgunluk direnci sunar. Bu malzemeler genellikle kriyojenik turbopump ve roket motorlarında ısıtılır ve yüksek stresler.
Bakır ve Bakır
Saf bakır ve beryllium bakır (C17200) iyi düşük sıcaklık sertliği ile birlikte yüksek ısı iletkenliği sunar. C17200, 1280 MPa'ya kadar sert bir şekilde yük sağlar ve kilitli dolaplar, küçük hacimli vidalar ve elektrik zeminleri ağlamaktadır.
Titanyum Alaşımlar
Saf titanyum hassas olmayabilirken, alaşım Ti-6Al-4V (Grade 5) kriopumps ve uydu yapıları için yaygın olarak kullanılmaktadır. 196 °C, oda sıcaklığından yaklaşık% 50 daha yüksek ve düşük termal iletkenlik ısısı sızan ısıtılır.
Demir-Nickel Low-Expansion Alloys
Invar (Fe36Ni) ve diğer kontrollü-pansion alaşımları, ısı aralığında boyutsal stabiliteyi korumak için seçilir. Bu malzemeler, yaklaşık sıfır oda sıcaklığı ve çok düşük ağojenik koşullarda, onları optik ağların ve hassas hizalama kabinleri için ideal hale getirir.
Termal Anlaşmazlık Etkileri
Krigen sıcaklıklarında, tüm malzemeler sözleşmeleri. Sözleşme büyüklüğü, malzemenin CTE'ye sıcaklık delta'ya entegre edilmiş olmasıdır.Bir çelik bağlantı için 20 °C'den -196 °C'ye kadar, lineer sözleşme stresi yaklaşık% 0,3'e bağlıdır; çünkü alüminyumlar 0,5'e bağlıdır.
Preload Retention
Bir paslanmaz çelik cıvata alüminyum bir flange, alüminyum sözleşmeler daha fazla cıvatadan daha fazla azaltılır. Bu, geri kalan fikre göre 20-50% nin üzerinde hesaplanmamışsa, Belleville'in kontraseptif aralığına yük tutmak için tasarlanmış ortak bir çözüm, böylece kalan fikre geri çekilmeden sonra, en az 20-50 oranındaki fikre sahip olmalıdır.
Thread Clearance and Tolerance
Konular hem cıvata hem de kırılmış delegenin farklı CTE'lere sahip olup olmadığını bağlanabilir. Örneğin, alüminyum bir delikdeki bir titanyum cıvatanın düşük sıcaklıkta kullanılabileceğini belirtmelidir. Tasarımcılar (Döneticiler, Sınıf 2A/2B veya Sınıf 3A/3B) ve chamfer the threadleri galonmaya başlar.
Blind-Hole Applications
Kör deliklerde, sıvı (özellikle de 750 veya sıvı oksijen) montaj sırasında kapanabilir ve sonra buharlaşır, sistem ısıtıldığında yüksek baskı yaratır.Kapalı haçlar veya sıkışmalar için tıkanmış sıvı için telafi etmek gereklidir.
Konu ve Baş Geometri
Ağojenik bağlantıcılar stres artışlarını en aza indirmek ve üniforma yükleme dağıtımını teşvik eden tasarım özellikleri gerektirir.
Thread Form
UNJ iplikleri (daha büyük bir kök yarığı ile) standart bir BM iplikleri üzerinde tercih edilir, çünkü konarse threadleri altında stres konsantrasyonu azaltırlar, ancak aynı faydayı sunarlar. 1⁄2 inçlik bir kök yarıçapı genellikle vitreusta kadar yüksek direnç sunar.
Head Design
Hexhead, kafa altında sığ bir chamfer-çevre ortaktır, ancak 370-T:0) Ahşap kapaklı kafa kapakları ) (per ASME B18.3) daha iyi tork transfer sağlar ve yumuşak malzemelere sahip olan soket büyüklüğüne izin verir.
Özellikler
Nylock ekler veya yamalar kilitlenir (örneğin, NYLON salçası) kriyojenik sıcaklıklarda kullanılamaz, çünkü polimer sertleşir ve elastikliği kaybeder.HeliCoil'i kullanın:0) 18-8 paslanmaz çelik kilitler) uygun bir kriyojenik kilitle kurulur (örneğin, elastik bir iple fındıklar, veya güvenlik telleri.
Ağojenik Servis için Kaplamalar ve Boyam
Krigen sıcaklıklarında, geleneksel yağlar ve yağlar dondurulur, herhangi bir lubricating etkisini ortadan kaldırır. Bu nedenle, sağlam kuru film yağı veya seçilmiş metal kaplamalar galonmasını azaltmak ve tutarlı tostlama davranışını sağlamak için gereklidir.
Solid Film Lubricants
Molybdenum disulfide (MoS2) ve politetrafluoropi (PTFE) en yaygın olanıdır. MoS2 uzaya kadar aşağı yukarı 200 °C ve aşağıda, ancak sürtünme katsamı biraz artarsa, sprey-ve-cure ile yapılır, başına 0,003-0.0005 kuru bir film kalınlığı verir. Vakumlu versiyonları (konu olmayanlar uzay veya ultra yüksek yüksek yüksek çözünürlük için kullanılabilir değildir.
Metalik Platings
Silver plating (0.0003 in. kalın) iplikler ve yüzeyler sıvı oksijen ile kullanılan kriyojenik bağlantı elemanları için geleneksel seçimdir, çünkü gümüş, küçük hacimli veya önlütücülere karşı kullanımı sınırlıdır. Cadmium kaplamaları bir kez yaygın olarak belirtilmiştir, ancak çevresel kısıtlamalar büyük ölçüde ortadan kaldırılmıştır; daha fazla hidroksit, 50 °C'nin altında kullanılmaktadır.
Anti-Galling Kaplamaları
Temiz oda ağlarında bulunanlar gibi, mikro-peksiyon işlemi veya bir manganzofofaksiyon kaplama (on çelik) soğuk havlulama eğilimlerini azaltabilir. Titanyum bağlantı elemanları aluminyum-bronze[0]
Ağojenik Fasteners testi ve doğrulama
Sistem koşullarını simüle eden Rigorous test, bir taşıyıcı tasarımı hak etmek için gereklidir. Aşağıdaki testler endüstride standartlardır.
Low-Temperature Çekme Testi
ASTM E1450 (veya EN 10002-1 bir krigen odasında) takip edin. Örnek tipik olarak sıvı azot (-196 °C) veya sıvı helium (-269 °C) başarısız olduktan sonra. Data nihai çekme gücü, verim gücü ve elongasyon içerir.
Etkisi Test Testi
Charpy Vnotch etkisi testleri (ASTM E-23) amaçlanan hizmet sıcaklığında zorlanma için kabul kriteri sağlar.In austenitic paslanmaz çelikler, en az 0.015 inen daha sonraki genişleme havacılık özelliklerinde yaygındır. Some Linkers may also requireFLT:0fall-hammer).
Torun ve Preload Scatter
Bir kriyojenik rig (örneğin, bir KSS yükünün bir LN2-chilled fikstür içinde olduğu) nominal torkın hedef bir önceden yüklenmesi gerektiğini belirler. Saçın tutarlı bir şekilde değiştirilmesi gerekir.
Termal Bisiklet
Benzer eklem örnekleri oda sıcaklığı ve ağojenik sıcaklık arasında döngüdür (örneğin, 20 °C → 196 °C → 20 °C) 10-50 döngüleri için.
LeakTightness in Vakum Servis
Bir vakum sınırına nüfuz eden taşıyıcılar için, bir helium sızıntı kontrolü (ASTM E493) krigen bisikletten sonra 1 × 10 -9 mbar·L /s. Hızlıener delikler bir bakır gazket veya metal-to-metal mühür ile mühürlenmelidir.
Uygulamaları ve Endüstri Standartları
Ağojenik bağlantıcılar üç ana sektörde bulunur: enerji, havacılık ve bilimsel araçlama.
Liquefied Natural Gas
LNG santrallerinde (yaklaşık 15 °C tipik), taşıyıcılar genellikle soğuk çalışmalıdır:0) ISO 21028-1) likojen kapaklar ve [[Dört:2) 13445-3) basınç-veler için ortaklar için.Spektif eklemler için Bolt-38|Sesirli betonarme için ortaktır.
Rocket Engines
roket motorlarında sıvı hidrojen (-253 °C) ve sıvı oksijen (-183 °C), taşıyıcılar hem aşırı soğuk hem de hızlı termal geçiciler için hayatta kalmalıdır.0)NASA-6001 ve AIAA rehberleri, her biri için yükleyici test gerektirir.
Süperiletme Magnetleri
MR tarayıcıları ve parçacık-akceler mıknatısları (ITER), yapı sıvı helium tarafından 4 K'e soğutulmalıdır. Hızlılar burada, herhangi bir ferritik elementleri (rejecting any ferritic elements) ve vakum kriostatına dikkat etmemelidir. 316LN (kontrollü azot içeriği kontrol etti) standart bir seçimdir.
Uzay Aletleri ve Ağostats
Uzaylı ağojen teleskoplar (örneğin, James Webb Uzay Teleskopu), taşıyıcılar titanyum alaşımlarından ve Invar'dan yapılır, genellikle radiative ısı transferini azaltmak için altın kaplama ile yapılır.
Sonuç: Ağojenik Fastener Design için en iyi uygulamalar
Ağojenik uygulamalar için güvenilir bağlantı elemanların tasarlanması bir sistem düzeyinde bir yaklaşım gerektirir. Anahtar çekleri şunlardır:
- [FONT:0) Ahşap kristal yapısı ile malzeme seçin[DÜT:1] – austenitic paslanmaz çelikler, alüminyum alaşımlar, nikel bazlı süperalloylar, titanyum alaşımlar ve beryllium bakır.
- [FONT:0] Model termal sözleşme[[Dönetici:0)[Dönemli sözleşmeler için hesap, Belleville çamaşırları kullanarak, önceden yük kaybı ve dikkatli bir şekilde izin verilir.
- [FONT:0] Stres konsantrasyon azaltımı için tasarım[Dönetici] – UNJ/MJ ipliklerini, cömert dolgulu radii'yi kullanın ve iplik şeritten kaçınmak için uzun süre kontrollü.
- [FONT:0)Kişmanlık kuru-film yağlayıcıları veya metal kaplamaları[[DÜT:1) - MoS2 veya gümüş kaplama, galonlama ve öngörülebilir toklama ilişkileri sağlamak için.
- [FONT:0]Kıtojenik testlerle ilgili güncel olarak – çekme, etki, torklama ve ASTM ve ISO standartları için termal bisiklet testleri.
- [FONT:0) Endüstriye özgü standartlarla kıyaslanır ([DÜT:1) - ISO 21028 for LNG, NASA-STD-6001 for havacılık için ve ASME kod bölümleri için baskı gemileri için.
Bu ilkeleri uygulayarak mühendisler, güvenli bir şekilde ve çoğu zorlu kriyojenik ortamlarda tekrar performans gösteren taşıyıcıları belirtebilir.
Daha fazla okuma için, danışma:0)ASTM E1450 - Düşük Sıcaklıklarda Metalik Malzemelerin Gerilmesi için Standart Test Yöntemi), [[ŞUygunT:2|NASA-STD-6001 - Hızlı Satın Alma[DDDDÜye Olmayanlar[DÜye Olmayanlar İçin Standart Test Yöntemi)