Lekkasjefrie luftkoblinger

Abstract

Kongsberg Automotive Raufoss™ Couplings, heretter omtalt som KA Raufoss, er markedsledende i Europa på produksjon av bremserørskoblinger til luftbremsesystemer i tyngre kjøretøy som lastebiler og busser. KA Raufoss ønsker nå å videreutvikle koblingene til å kunne brukes i luftfjæringssystemer i hjulopphenget på personbiler. Luftfjæringssystemer kan øke kjørekomfort og sikkerhet, i tillegg til at energiforbruket ved kjøring kan reduseres. Personbilbransjen stiller store krav til at luftkoblingene ikke lekker. Bransjekravet er 100 % lekkasjefrie koblinger. For å oppnå dette er det essensielt at klemringen i koblingen ikke lager riper på pneumatikkrøret som tres inn i koblingen. Klemringen er en viktig komponent i luftkoblingene, og har som oppgave å gripe røret og sikre dette fra å bli dratt ut av koblingen ved belastning. For å kunne skjære seg inn i røret får klemringen kuttet et spor i seg som tillater at ringen utvider og trekker seg sammen. Dagens splittemetode med sagblad medfører grader på klemringenes splitteflater, som kan føre til riper på pneumatikkrøret. Ripene på røret kan gjøre at tetningen mellom rør og pakning ikke blir tilstrekkelig, som fører til lekkasje i koblingen. Målet er å sikre fullstendig tette luftkoblinger. Oppgaven har tatt for seg hvordan gradene på klemringer kan fjernes, både ved å se på bearbeidingsprosesser som kan erstatte dagens splitteprosess og metoder for avgrading. Dette ble gjort gjennom å studere relevant litteratur, samtale med fagpersoner og forsøk. Oppgaven begrenses til å se på klemringer av minste dimensjon, 4 mm. Det er utviklet spesifikasjoner som prosessene rangeres mot for å kunne vurdere hvilke metoder som kan egne seg for å eliminere gradene. For å komme fram til de mest egnede metodene er det utført forsøk på de som har skilt seg positivt ut i teorien. Av splittemetoder er det kun utført forsøk med vannskjæring Ved å skjære ringen fra undersiden fikk gradene en retning som er mindre kritisk for ripedannelse på røret. Det er utført forsøk med fire ulike avgradingsmetoder i denne oppgaven: Luft med abrasiver, motstandsavgrading, elektrokjemisk avgrading og kjemisk avgrading. I tillegg er resultatene Strandlie og Strand oppnådde med roterende slipeverktøy i 2018 vurdert. To av de testede metodene viste potensiale, i tillegg til roterende slipeverktøy. I forsøket med luft med abrasiver ble gradene på klemringen effektivt fjernet. Resultatene av forsøket med motstandsavgrading er påvirket av et testoppsett der det ikke lyktes å oppnå en god elektrisk forbindelse mellom elektrodene og klemringen. Roterende slipeverktøy fjerner gradene, og ved å fordele avgradingen på to stasjoner opprettholdes takttiden til monteringsmaskinene. Det konkluderes med at det finnes avgradingsmetoder som kan integreres i produksjonslinjen. Luft med abrasiver ga best resultater av den informasjonen som er samlet i denne oppgaven, men roterende slipeverktøy er også et godt alternativ. Oppgaven belyser også at metoden motstandsavgrading kan gi gode resultater til en lavere kostnad og med mindre forurensning, men at det kreves flere forsøk for å kartlegge egenskapene til metoden. Det er også anbefalt å undersøke nærmere om det eksisterer sagblad som gir mindre grader enn de eksisterende sagbladene som brukes i produksjonen i dag.

Kongsberg Automotive Raufoss™ Couplings (KA Raufoss) is the European market leader in manufacturing of air brake couplings used in heavy vehicles such as trailers and buses. Now they are looking to diversify their portfolio by selling air couplings to the passenger car market for use in air suspension. This will increase driver comfort, give better handling and even make the car more efficient. For air suspension to spread to cars, a requirement is 100 % leak free air couplings. An important component in the air coupling KA Raufoss produces is the grip ring. The function of this ring is to grip the tube containing the pressurized air and hold it firmly in place inside the coupling. To be able to cut itself into the tube, the grip ring has a slot cut into it to allow for contraction and expansion. The way this slot is produced introduces some sharp edges that may scratch the tube and cause leakage in the coupling. The purpose of this thesis is to find a way of avoiding or removing these sharp edges reliably and efficiently. To achieve this, alternative ways of making the slot was investigated, along with different deburring methods. By studying relevant literature, talking to professionals, lecturers and professors and doing field tests of promising methods, four solutions that conforms to the specifications developed was found. The thesis is limited to the smallest grip ring dimension, 4 mm. Tests using four different deburring methods was conducted, along with a review of the results achieved by Strandlie and Strand using rotary grinding tools in 2018. The methods tested are: Microblasting, resistance heating deburring, electrochemical deburring and chemical deburring. In theory a deburring method using resistance heating shows great promise because of the low cost of consumables (electricity) and the absence of particle contamination in the workspace. In practice, the results were affected by the design of the test setup which made it difficult to make a sound electrical connection between the electrodes and the grip ring, and the test gave unfavorable results. Rotary grinding tools removes the burrs, and by splitting the operation into two stages the time of deburring is short enough to conform with the limit of two seconds stated in the specification. Microblasting efficiently removed the burrs in a manually conducted test. There are several deburring methods that complies with KA Raufoss’ specifications and can be integrated in their current production equipment. Microblasting gave the best results based on our studies, but rotary grinding tools is also a good alternative. Further studies on resistance heating deburring is recommended as it can possibly deliver better results at a lower cost. It is also recommended to study the possibility of saw blades which might reduce the burrs.