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薄壁铝管巧妙连接

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“砰”的一声巨响,好端端一根薄壁铝管破裂了。可是,连接这根铝管的管接头却完好无损,它紧紧地箍住被连接的两截铝管的管端,巍然不动。
这是做什么的呢?原来是天津冶金材料研究所的科研人员,在做管接头的加压爆破试验。管接头是用记忆合金制成的。当试验的压力达到每平方厘米150千克的时候,铝管承受不住了,而记忆合金的管接头却完好无损。

他们把试验的温度从室温提高到50℃,再次进行试验。当压力增加到每平方厘米128千克时,被套接的铝管破裂了,而记忆合金的管接头依然完好。接着,他们又在-43℃的低温条件下,做了同样的试验。结果,当破坏压力升高到每平方厘米250千克时,所有的铝管都破裂了,而所有的记忆合金管接头,仍然是完好无损,丝毫也不松动。
他们为什么不厌其烦地反复进行不同条件的爆破试验呢?原来他们在研制一种镍钛合金的管接头,想把这种管接头,用在连接宇宙飞行器的薄壁铝管上。
一提起记忆合金管接头,我们都不会忘记,世界上第一个应用记忆合金制作的商品,就是美国F-14喷气式战斗机上的管接头。今天,这种能自己箍紧的管接头,已经在机械、电力、石油、舰船等许多工业部门中,得到了广泛的应用。既然如此,为什么还要反复做试验呢?

原来,以往使用的记忆合金管接头,只限于连接钢管、钛管和铜镍合金管,还没有看到连接薄壁铝管的报道。由于铝管质软、强度低,回复弹性较弱,并且热胀冷缩显著。这样,如果用记忆合金管接头去连接,当记忆合金的管接头收缩时,铝管表面对管接头的反向压力就比较弱。因此,人们不禁要问;用记忆合金制作管接头,究竟能不能克服铝管的这些不利条件,保证连接的质量可靠呢?
有人可能这样想,既然铝管有这么多的问题,那就不用铝管,用钢管不好吗?不行。大家知道,宇宙飞行器上用的材料,应该是强度高而重量轻。一般说来,喷气式飞机发动机的重量每减轻1千克,飞机就可以减重4千克,飞行高度可以提高40米。运载宇宙飞船的末级火箭每减轻1千克,发射总重量可以减少30~100千克,射程便可增加15千米。而宇宙飞行器本身的重量每减少1千克,就可使推进它的火箭减轻500千克。铝管的强度虽然不如钢管,但是和同样规格的钢管相比,它的重量只是钢管的三分之一。所以,飞行器上能用轻质薄壁铝管的地方,当然就不用钢管了。
既然要用铝管,那么就有一个管接头的问题需要解决。天津冶金材料研究所的科研人员,为了解决这个问题,想了许多办法,开展了许多研究工作。
他们首先在镍钛合金中加入元素铁或钴,以改善这种合金的各种性能,又经过反复“训练”,使这种合金具有了双向记忆功能;接着又改进了管接头的结构设计,使它能够接更牢固。他们想知道,经过精心改进的管接头,用来连接铝管的效果,究竟怎么样。会不会渗漏,会不会松动呢?于是就出现了我们刚刚提到的那一场加压爆破试验的情景。

他们把这种特别的管接头在低温下扩径,组装好。当温度上升,接头口径逐渐收缩,把铝质管道点接起来以后,就开始了一系列的试验。除了刚刚提到的爆破试验以外,还在低温、高温和常温三种条件下,分别往管道里通入气体或液体,进行气密性试验和耐压试验。当冲气压力达到每平方厘米10千克时,保持了3分钟,没有一根管道接口渗漏。当冲液压力达到每平方厘米15千克时,保持了5分钟,仍然没有任何渗漏现象。然而,人们还不放心,最后, 又进行了条件极其恶劣的振动考验, 管接头的密封紧固性能,仍然保持稳定。
好!用记忆合金管接头,连接宇宙飞行器上薄壁铝管的试验,终于成功了。
知识卡片
温度报警器
温度报警器的电源开关,是用有形状记忆功能的镍钛合金板制作的。在正常室温下,镍钛合金板处在上面的位置,电源开关是断开的。一旦室温升高到规定的温度时,镍钛合板就向下转动,途中碰到电源线上的触点,接通了电源,于是,电铃就发出急促的警报声,报警器用的镍钛合金板,是经过专门“训练”的,具有双向形状记忆功能。当环境温度降低后,它又变回到实线位置,把电源开关断。


1楼2015-10-10 09:58回复
    你好,可以告知一下您的联系方式吗?想跟您学习一下镍钛的知识。


    IP属地:江苏2楼2022-07-04 22:46
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