การผลิตกระบอกสูบโลหะแบบกำหนดเองเป็นกระบวนการที่ขับเคลื่อนด้วยความแม่นยำที่รวมหลักการทางวิศวกรรมขั้นสูงเข้ากับงานฝีมือเฉพาะทาง ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบที่สำคัญในอุตสาหกรรม - ตั้งแต่การก่อสร้างหนักและระบบส่งกำลังยานยนต์ไปจนถึงระบบไฮดรอลิกการบินและอวกาศและการจัดการของเหลวอุตสาหกรรม - การผลิตของพวกเขาต้องการการยึดมั่นอย่างเข้มงวดกับวัสดุศาสตร์และความแม่นยำของมิติ บทความนี้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับเวิร์กโฟลว์ทางเทคนิคโดยที่แผ่นโลหะจะถูกเปลี่ยนเป็นกระบอกสูบโลหะแบบกำหนดเองที่มีประสิทธิภาพสูงโดยมุ่งเน้นไปที่วิธีการรีดการเชื่อมและหลังการประมวลผล

 

1. การเลือกวัสดุและการเตรียมการตัดล่วงหน้า

กระบวนการผลิตของกระบอกสูบโลหะแบบกำหนดเองเริ่มต้นด้วยข้อกำหนดวัสดุขั้นตอนที่กำหนดโดยการใช้งานที่ตั้งใจไว้ของกระบอกสูบ วัสดุฐานทั่วไป ได้แก่:

เหล็กรีดเย็น (CRS): เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานโครงสร้างที่ต้องการความต้านทานแรงดึงสูง (300-500 MPa) และความเสถียรของมิติ เช่น ตัวเรือนเครื่องจักรอุตสาหกรรม

สแตนเลสออสเตนิติก (เช่น 304 316): เลือกสำหรับความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่น ทางทะเล การแปรรูปทางเคมี) ใช้ประโยชน์จากโลหะผสมโครเมียม-นิกเกิลเพื่อสร้างชั้นออกไซด์แบบพาสซีฟ

โลหะผสมอลูมิเนียม (เช่น 6061 5052): ต้องการสำหรับการใช้งานที่มีน้ำหนักเบา (เช่น ระบบเชื้อเพลิงรถยนต์) เนื่องจากอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงและการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม

การเลือกหลังวัสดุ แผ่นโลหะผ่านการเว้นวรรคที่แม่นยำโดยใช้กรรไกรควบคุมเชิงตัวเลขของคอมพิวเตอร์ (CNC) หรือเครื่องตัดเลเซอร์ เพื่อให้แน่ใจว่าขนาดเปล่า (ความยาว ความกว้าง) ตรงตามความคลาดเคลื่อน ±0.1 มม. ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความแม่นยำในการรีดในภายหลัง สำหรับการผลิตในปริมาณมาก อาจใช้การกดหมัดด้วยแม่พิมพ์แบบกำหนดเองเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

 

2. โรลลิ่งสทรงกระบอก: การสร้างช่องว่าง

ช่องว่างจะถูกสร้างขึ้นเป็นโปรไฟล์ทรงกระบอกผ่านการดัดม้วนแบบกลไกซึ่งเป็นกระบวนการที่ใช้อุปกรณ์พิเศษเพื่อให้ได้ความโค้งที่สม่ำเสมอโดยไม่เมื่อยล้าของวัสดุ ใช้การกำหนดค่าเครื่องหลักสองแบบ:

เครื่องดัดสามม้วน: เหมาะสำหรับโลหะเกจบาง (ความหนา ≤6 มม.) โดยที่ม้วนไดรฟ์ด้านล่างสองม้วนและม้วนที่ปรับได้ด้านบนหนึ่งม้วนใช้แรงกดที่เพิ่มขึ้นเพื่องอช่องว่างให้เป็นหน้าตัดแบบวงกลม

เครื่องดัดสี่ม้วน: ใช้สำหรับโลหะเกจหนา (> 6 มม.) หรือโลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง เพิ่มม้วนที่สี่เพื่อควบคุมการป้อนวัสดุและลด "สปริงแบ็ค" (การเสียรูปแบบยืดหยุ่นหลังการกลิ้ง)

ตลอดการกลิ้ง ผู้ปฏิบัติงานจะตรวจสอบความทนทานต่อความกลม (โดยทั่วไปคือ ≤0.05 มม. สำหรับกระบอกสูบที่มีความแม่นยำ) โดยใช้เลเซอร์โปรไฟล์มิเตอร์หรือตัวบ่งชี้การหมุน กระบวนการนี้จบลงด้วยช่องว่างที่ก่อตัวเป็น "เปลือกทรงกระบอก" โดยที่ขอบตามยาวทั้งสองข้างอยู่ในแนวเดียวกันกับช่องว่าง 1-3 มม. (ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดในการเชื่อม)

 

3. การเชื่อม: การปิดผนึกเปลือกทรงกระบอก

การเชื่อมจะเปลี่ยนเปลือกเปิดให้เป็นท่อที่ไร้รอยต่อและทนต่อแรงกด ด้วยการเลือกเทคนิคที่กำหนดโดยประเภทวัสดุ ความหนา และมาตรฐานการใช้งาน:

การเชื่อมก๊าซเฉื่อยทังสเตน (TIG): เหมาะสำหรับกระบอกสูบสแตนเลสและอลูมิเนียม เนื่องจากใช้อิเล็กโทรดทังสเตนที่ไม่สิ้นเปลืองและเกราะป้องกันอาร์กอนเฉื่อยเพื่อผลิตรอยเชื่อมที่มีความสมบูรณ์สูงและมีการกระเด็นต่ำ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับกระบอกสูบที่ต้องการความแน่นในการรั่วไหล (เช่น กระบอกสูบไฮดรอลิก)

การเชื่อมโลหะก๊าซเฉื่อย (MIG): ใช้สำหรับถังเหล็กกล้าคาร์บอนในการผลิตปริมาณมาก เนื่องจากมีอัตราการสะสมที่เร็วขึ้น อิเล็กโทรดลวดสิ้นเปลืองและส่วนผสมของ CO-argon ปกป้องสระเชื่อม

การทดสอบหลังการเชื่อมและไม่ทำลาย (NDT) เป็นสิ่งจำเป็นในการตรวจสอบคุณภาพการเชื่อม:

การทดสอบอัลตราโซนิก (UT): ตรวจจับข้อบกพร่องภายใน (เช่น ช่องว่าง ฟิวชั่นที่ไม่สมบูรณ์) โดยการส่งคลื่นเสียงความถี่สูงผ่านรอยเชื่อม

การตรวจสอบด้วยสายตา (VI): ตรวจสอบความผิดปกติของพื้นผิว (เช่น การตัดราคา ความพรุน) ตามมาตรฐาน ASTM A380 หรือ ISO 17637

จากนั้นกระบอกสูบจะถูกทำให้เย็นลงในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม (อากาศแวดล้อมหรือการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบบังคับ) เพื่อป้องกันการบิดเบือนทางความร้อน

 

4. การปรับแต่งการตกแต่งและการทำงาน

กระบวนการตกแต่งช่วยเพิ่มความทนทาน ความสวยงาม และความเข้ากันได้ของกระบอกสูบกับการใช้งานปลายทาง:

การเตรียมพื้นผิว: พ่นทราย (โดยใช้อลูมิเนียมออกไซด์หรือลูกปัดแก้ว) ขจัดเกล็ดออกไซด์และการกระเด็นของรอยเชื่อม สร้างโปรไฟล์พื้นผิวที่สม่ำเสมอสำหรับการยึดเกาะของสารเคลือบ

เคลือบป้องกัน: ตัวเลือกรวมถึง:

เคลือบอีพ็อกซี่ (สำหรับความต้านทานสารเคมีในถังอุตสาหกรรม)

ชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน (สำหรับกระบอกสูบโครงสร้างกลางแจ้ง ให้การป้องกันการกัดกร่อนจากสังกะสี)

การดูดซึม (สำหรับกระบอกสูบสแตนเลส ช่วยเพิ่มความเสถียรของชั้นออกไซด์)

การตัดเฉือน: เครื่องกลึง CNC หรือเครื่องกัดเพิ่มคุณสมบัติที่แม่นยำ เช่น พอร์ตเกลียว ตัวยึดหน้าแปลน หรือรูเจาะ (ความคลาดเคลื่อน ±0.02 มม. สำหรับการใช้งานไฮดรอลิก)

 

5. การควบคุมคุณภาพและการปฏิบัติตาม

การควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด (QC) ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการปฏิบัติตามข้อกำหนดของลูกค้าและมาตรฐานอุตสาหกรรม:

การตรวจสอบมิติ: เครื่องมือวัดพิกัด (CMM) ตรวจสอบมิติวิกฤต (เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ความหนาของผนัง ความตรง) เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน ISO 8062 หรือ ANSI Y14.5

การทดสอบทางกล: การทดสอบแรงดึงหรือการทดสอบแรงดัน (สำหรับภาชนะรับแรงดัน) ตรวจสอบความแข็งแรงของโครงสร้าง ตัวอย่างเช่น กระบอกสูบไฮดรอลิกอาจได้รับการทดสอบแรงดันที่ได้รับการจัดอันดับ 1.5x เพื่อให้แน่ใจว่ามีความต้านทานการรั่วซึม

เอกสารประกอบ: แต่ละกระบอกมาพร้อมกับใบรับรองความสอดคล้อง (CoC) รายละเอียดหมายเลขล็อตวัสดุ รายงานการตรวจสอบรอยเชื่อม และข้อมูลมิติสำหรับการตรวจสอบย้อนกลับ