ในระบบนิวเมติกท่อกระบอกสูบทําหน้าที่เป็นส่วนประกอบโครงสร้างและการทํางานหลักของกระบอกสูบนิวเมติก - อุปกรณ์ที่แปลงอากาศอัดเป็นการเคลื่อนไหวเชิงเส้นการเลือกวัสดุหลอดส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของระบบน้ําหนักความต้านทานการกัดกร่อนและอายุการใช้งานท่ออลูมิเนียมอัลลอยด์กระบอกได้กลายเป็นโซลูชันที่ต้องการในอุตสาหกรรมเนื่องจากลักษณะประสิทธิภาพที่สมดุลของพวกเขาบทความนี้มีรายละเอียดเกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุกระบวนการผลิตข้อได้เปรียบเหนือวัสดุทางเลือกการใช้งานทั่วไปและเกณฑ์การเลือก

 

1.คําจํากัดความและลักษณะวัสดุของ ท่ออลูมิเนียมอัลลอยกระบอก  

ท่อกระบอกสูบอลูมิเนียมอัลลอยด์เป็นส่วนประกอบทรงกระบอกที่ได้รับการออกแบบอย่างแม่นยําสําหรับกระบอกสูบลมที่ผลิตจากโลหะผสมอลูมิเนียมโลหะผสมเหล่านี้ได้รับการสูตรโดยการเพิ่มองค์ประกอบเช่นแมกนีเซียม (Mg), ซิลิคอน (Si), ทองแดง (Cu), หรือสังกะสี (Zn) ลงในอลูมิเนียมบริสุทธิ์ซึ่งเพิ่มคุณสมบัติที่สําคัญเพื่อตอบสนองความต้องการของระบบนิวเมติก

 

ลักษณะวัสดุหลักของมันถูกปรับแต่งสําหรับการใช้งานนิวเมติก:

- น้ําหนักเบา: ด้วยความหนาแน่นของ ~ 2.7 กรัม / ซม. 3 (เพียง 1/3 ของเหล็ก) ท่ออลูมิเนียมอัลลอยช่วยลดน้ําหนักโดยรวมของกระบอกสูบนิวเมติกสิ่งนี้มีความสําคัญสําหรับการใช้งานที่ลดน้ําหนักช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานหรือการเคลื่อนย้าย

- ความต้านทานการกัดกร่อนโดยธรรมชาติ: อลูมิเนียมสร้างชั้นอลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) ที่หนาแน่นและยึดเกาะอยู่บนพื้นผิวของมันชั้นนี้ทําหน้าที่เป็นอุปสรรคต่อความชื้นควันอุตสาหกรรมและสารเคมีที่ไม่รุนแรงช่วยขจัดความจําเป็นในการเคลือบสารป้องกันสนิมเพิ่มเติมในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่

- อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ําหนักสูง: องค์ประกอบโลหะผสม (เช่นMg ในโลหะผสม 6061, Cu ในโลหะผสม 2024) ปรับปรุงความต้านแรงดึง (สูงสุด 310 MPa สําหรับ 6061-T6) ในขณะที่ยังคงมีน้ําหนักเบาทําให้มั่นใจได้ว่าท่อสามารถทนต่อแรงดันการทํางานแบบนิวเมติกทั่วไป (6-10 บาร์, สูงสุด 16 บาร์สําหรับการใช้งานหนัก) โดยไม่มีการเปลี่ยนรูป

- การนําความร้อนที่ยอดเยี่ยม: อลูมิเนียมแสดงการนําความร้อนของ ~ 205 W / (m·K) สูงกว่าเหล็ก (~ 50 W / (m·K)) หรือพลาสติก (~ 0.2 W / (m·K)).ทําให้สามารถกระจายความร้อนที่เกิดจากการบีบอัดอากาศและแรงเสียดทานลูกสูบได้อย่างมีประสิทธิภาพป้องกันการย่อยสลายความร้อนของซีลหรือน้ํามันหล่อลื่น

 

 

2.กระบวนการผลิตของท่ออลูมิเนียมอัลลอยกระบอก

การผลิตท่ออลูมิเนียมอัลลอยกระบอกเป็นไปตามขั้นตอนการทํางานที่มุ่งเน้นความแม่นยําเพื่อให้แน่ใจว่าความถูกต้องของมิติคุณภาพพื้นผิวและประสิทธิภาพการทํางานที่สม่ําเสมอขั้นตอนที่สําคัญ ได้แก่:

 

2.1การอัดรีด

กระบวนการเริ่มต้นด้วยการให้ความร้อนบิลเล็ตอลูมิเนียมอัลลอยด์ (เช่น6063, 6061) อุณหภูมิการเปลี่ยนรูปพลาสติก (450-550 °C)บิลเล็ตที่อุ่นแล้วจะถูกผลักผ่านแม่พิมพ์ทรงกระบอกภายใต้ความดันสูง (10-50 MPa) โดยใช้เครื่องอัดรีดขั้นตอนนี้สร้างรูปร่างท่อพื้นฐานโดยมีหลุมด้านในที่สร้างขึ้นผ่านแกน (แท่งโลหะ) ที่แทรกเข้าไปในแม่พิมพ์การอัดขึ้นรูปช่วยให้การผลิตในปริมาณสูงและมั่นใจได้ว่าความหนาของผนังสม่ําเสมอ (ความคลาดเคลื่อน±0.1 มม. สําหรับขนาดมาตรฐาน)

 

2.2ความแม่นยํา Honing & Polishing

หลังจากการอัดขึ้นรูปแล้วพื้นผิวด้านในของท่อจะผ่านการขัด - กระบวนการเครื่องจักรกลขัดโดยใช้หินหมุนขั้นตอนนี้จะลบความผิดปกติของพื้นผิวแก้ไขความเบี่ยงเบนของมิติ (เช่นรูปไข่≤0.05 มม.) และบรรลุผิวเรียบเป็นพิเศษ (Ra≤0.4μm)การขัดที่ตามมาจะช่วยปรับแต่งพื้นผิวเพื่อลดแรงเสียดทานระหว่างท่อและซีลลูกสูบลดการสึกหรอและยืดอายุการใช้งานของซีล

 

2.3 Anodizing (อุปกรณ์เสริม แต่ทั่วไป)

เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งของพื้นผิวท่ออลูมิเนียมส่วนใหญ่จะผ่านการ anodizationกระบวนการทางไฟฟ้าเคมีนี้จะจุ่มหลอดในอิเล็กโทรไลต์ (เช่นกรดกํามะถัน) และใช้กระแสไฟฟ้าทําให้ชั้นออกไซด์ธรรมชาติหนาขึ้นถึง 10-50 ไมโครเมตรชั้น anodized สามารถย้อม (เช่นสีดํา, เงิน) เพื่อความงามหรือการระบุตัวตนและช่วยเพิ่มการยึดเกาะสําหรับการเคลือบรองหากจําเป็น

 

 

3.ข้อดีมากกว่าวัสดุทางเลือก

ท่ออลูมิเนียมอัลลอยด์กระบอกมีประสิทธิภาพสูงกว่าวัสดุแบบดั้งเดิมเช่นเหล็กและพลาสติกในแง่มุมที่สําคัญทําให้เหมาะสมกับระบบนิวเมติกที่ทันสมัย

 

| วัสดุ | ข้อดีที่สําคัญของท่ออลูมิเนียมอัลลอยด์ | ข้อ จํากัด ของทางเลือก |

|-------------------|-----------------------------------------------------------------|---------------------------------------------------------------|

| ท ่อ เหล ็ก กล ม| 1. การ ประ ชุมล ด น้ํา หนัก 30- 50% ล ด ความ เฉ ื่อย ของ ระบบ และ การ ใช้ พลัง งาน<br>2.ความ ต ้าน ทาน การ ก ัด กร ่อน โดย ธรรม ชาติ (ไม่ จําเป็น ต้อง ช ุ บ สัง ก ะ สี / ท าส ี) <br>3.เคร ื่อง จักร กล ที่ ง่าย ขึ้น (แรง ตัด ต่ ํา อายุ การ ใช้ งาน เครื่อง มือ ย าว นาน ขึ้น) | 1.น ้ํา หนัก สูง เพิ่ม ความ ยาก ลํา บ าก ในการ ติด ตั้ง และ การ ใช้ พลัง งาน<br>2.มี แนว โ น้ ม ที่จะ เกิด สน ิม โดย ไม่ต้อง เคล ือบ ผ ิว ซึ่ง ต้อง มีการ บ ํา ร ุง รักษา บ ่อย ครั้ง<br>3.ค ่า ใช้ จ่าย ในการ กล ึง ที่ สูง ขึ้น เน ื่อง จาก ความ แข็ง|

| ท ่อ พ ลา ส ติ ก | 1.ความ แข็ง แรง ที่ เหนือ กว่า (ทน ต่อ การ แตก ภาย ใต้ แรง ด ัน น ิว เม ติ ก ซึ่ง แตก ต่าง จาก พ ลา ส ติ ก เป ราะ) <br>2.ความ เส ถ ียร ของ อุ ณ ห ภู มิ ที่ ก ว ้าง (-40 ° C ถึง 120 ° C เท ียบ กับ พ ลา ส ติ ก ทั่ว ไป 0 -60 ° C) <br>3.ความ เส ถ ียร ของ มิ ติ ที่ดี ขึ้น (ไม่มี การ รั ่ว ไ หล ที่ เกิด จากการ ข ยาย ตัว ทาง ความ ร้อน) | 1.ข ี ด จํา ก ัด ความ แข็ง แรง ต่ ํา ใช้ กับ การ ใช้ งาน ความ ด ัน ต่ ํา (≤ 4 บ าร์) <br>2.ความ ต ้าน ทาน ความ ร้อน ที่ ไม่ ดี ทําให้ เกิด การ เปลี่ยน รูป ที่ อุ ณ ห ภู ม ิส ูง<br>3.มี ความ เส ี่ยง ต่อ การ สึก หรอ และ การ ย ่อย ส ลาย ทาง เค มี|

 

 

4.การใช้งานทั่วไป

ท่ออลูมิเนียมอัลลอยกระบอกถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมที่น้ําหนักเบาความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงมีความสําคัญ:

- อุตสาหกรรมอัตโนมัติ: ใช้ในกระบอกสูบนิวเมติกสําหรับแขนหุ่นยนต์ระบบลําเลียงและตัวกระตุ้นสายการประกอบน้ําหนักต่ําของพวกเขาช่วยลดความเฉื่อยของแขนหุ่นยนต์ช่วยให้การเคลื่อนไหวที่รวดเร็วและแม่นยํามากขึ้น

- การบินและอวกาศ: บูรณาการเข้ากับระบบนิวเมติกของเครื่องบิน (เช่นตัวกระตุ้นเกียร์เชื่อมโยงไปถึงการควบคุมความดันห้องโดยสาร)อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ําหนักช่วยลดน้ําหนักของเครื่องบินปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง

- ยานยนต์: ใช้ในระบบกันสะเทือนแบบนิวเมติก, เบรคบูสเตอร์และตัวกระตุ้นประตูการลดน้ําหนักช่วยให้ประหยัดน้ํามันและการจัดการรถยนต์ดีขึ้น

- อุปกรณ์ทางการแพทย์: ใช้ในส่วนประกอบนิวเมติกของหุ่นยนต์ผ่าตัดอุปกรณ์วินิจฉัยและลิฟท์ผู้ป่วยอลูมิเนียมปลอดสารพิษการฆ่าเชื้อง่าย (เข้ากันได้กับ autoclaving) และความต้านทานการกัดกร่อนเป็นไปตามมาตรฐานสุขอนามัยทางการแพทย์ที่เข้มงวด

 

 

5.เกณฑ์การคัดเลือก

ในการเลือกท่ออลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ดีที่สุดสําหรับระบบนิวเมติกให้พิจารณาปัจจัยต่อไปนี้:

1.สภาพแวดล้อมการทํางาน: สําหรับสภาพแวดล้อมที่ชื้น / เคมี (เช่นการแปรรูปอาหารทางทะเล) เลือกหลอด anodized เพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนสําหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง (เช่นอ่าวเครื่องยนต์ยานยนต์) เลือกโลหะผสมทนความร้อนเช่น 6061-T6

2.ความต้องการความดัน: ตรงกับความหนาของผนังของท่อกับความดันในการทํางานสูงสุดของระบบ (เช่นความหนาของผนัง 2 มม. สําหรับ 10 บาร์, 3 มม. สําหรับ 16 บาร์) ต่อมาตรฐานเช่น ISO 6431 (มิติกระบอกสูบนิวเมติก)

3.ความแม่นยําของมิติ: ตรวจสอบความอดทนของเส้นผ่าศูนย์กลางภายในของหลอด (เช่นH8) และความตรง (≤0.1 มม. / เมตร) สอดคล้องกับข้อกําหนดซีลลูกสูบเพื่อป้องกันการรั่วไหลของอากาศ