چگونه ساختار آلومینیومی روسری طولانی تر ، سبکی و دوام را متعادل می کند؟

تعادل بین سبکی و دوام ساختار آلومینیومی رونق طولانی از طریق بهینه سازی چند بعدی علوم مواد ، طراحی ساختاری و فرآیندهای تولید حاصل می شود. مزیت اصلی آلیاژهای آلومینیوم در چگالی کم و قدرت خاص آنها نهفته است. چگالی آلومینیوم خالص تنها 2.7 گرم در سانتی متر مربع است که تقریباً یک سوم از فولاد است ، اما با اضافه کردن عناصری مانند منیزیم و سیلیکون برای تشکیل آلیاژ (مانند 6061-T6 یا 7075 آلیاژ آلومینیوم) ، استحکام کشش آن را می توان به بیش از 300 mpa ، نزدیک به سطح برخی از تدوین کم مصرف افزایش داد. به عنوان مثال ، آلیاژهای آلومینیوم ماگانسیوم نه تنها وزن را کاهش می دهند ، بلکه مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر خستگی را از طریق تقویت محلول جامد و فرآیندهای سخت شدن بارش افزایش می دهند. علاوه بر این ، انعطاف پذیری آلیاژهای آلومینیوم به آنها اجازه می دهد تا از طریق فرآیندهای جعلی یا قالب بندی اکستروژن به شکل های پیچیده مقطعی پردازش شوند و بهینه سازی بیشتر خصوصیات مکانیکی.
طرح مقطعی مشابه با پرتو I به اتخاذ می شود تا لحظه جانبی اینرسی را برای بهبود مقاومت خمشی در حالی که وزن اضافی مواد را کاهش می دهد ، افزایش دهد. به عنوان مثال ، هنگامی که لوله آلومینیومی از نوع خاصی از قشرهای هرس در معرض فشار طولی قرار می گیرد ، ساختار "I" شکل آن می تواند به طور مساوی استرس را در هر دو طرف به فلنج ها توزیع کند تا از تغییر شکل محلی جلوگیری شود. میله های تلسکوپی معمولاً یک طرح چند بخش تو در تو را اتخاذ می کنند ، و هر بخش از بدنه میله دقیقاً از طریق شیار مهر زنی یا یک سیستم راه آهن راهنما تراز می شود تا از شل شدن ساختاری ناشی از چرخش یا جبران در طی فرآیند تلسکوپی جلوگیری شود. برخی از محصولات همچنین سگک های فولادی یا پین های بهاری را در اتصالات جاسازی کرده اند تا قدرت گره ها را تقویت کنند. اگرچه بدنه اصلی از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده است ، تیغه ها ، لولا و سایر قسمت هایی که دارای نیروهای برشی با فرکانس بالا هستند ، اغلب از فولاد کربن بالا یا فولاد ابزار SK5 ساخته می شوند که با بدنه میله آلومینیوم از طریق پرچ یا جوش ترکیب می شوند تا یک ساختار هیبریدی "سخت و نرم" تشکیل دهند.
لوله آلومینیوم از طریق یک فرآیند اکستروژن داغ به یک طرح اولیه تشکیل می شود و سپس منطقه غلظت استرس داخلی توسط یک دستگاه CNC برای کاهش بروز ترک های میکرو آسیاب می شود. از جمله فرآیندهایی مانند آنودایزاسیون ، آبکاری کروم یا پوشش تفلون. به عنوان مثال ، بعد از اینکه نوع خاصی از میله تلسکوپی با روکش کروم است ، سختی سطح می تواند به 800-1000 HV برسد ، مقاومت سایش بیش از 3 بار افزایش می یابد و یک فیلم اکسید متراکم برای جلوگیری از خوردگی محیطی شکل می گیرد. برای قطعات غیر باربری مانند دستگیره ها ، آلیاژ آلومینیوم در حال مرگ می تواند ضمن اطمینان از قدرت ، به مدل سازی سطح خمیده پیچیده برسد و از طریق ساختار لانه زنبوری داخلی ، وزن بیشتری را کاهش دهد.
تجزیه و تحلیل عنصر محدود برای شبیه سازی توزیع نیرو در هنگام هرس و بهینه سازی ضخامت دیواره میله استفاده می شود. به عنوان مثال ، ضخامت دیواره میله برشی هرس به تدریج از 2.5 میلی متر در انتهای دسته به 1.2 میلی متر در بالا تغییر می کند ، که نه تنها وزن را در انتها کاهش می دهد بلکه مقاومت پیچ خوردگی ریشه را نیز تضمین می کند. دسته آلومینیوم با یک لایه ضد لاستیک یا سیلیکون پوشانده شده است که نه تنها اصطکاک گرفتن را افزایش می دهد ، بلکه لرزش را از طریق تغییر شکل الاستیک نیز جذب می کند تا از شکستگی خستگی فلزی ناشی از استفاده طولانی مدت جلوگیری شود. برای محیط های مرطوب یا گرد و غبار ، برخی از محصولات پوشش های آبگریز را روی سطح آلیاژ آلومینیوم اسپری می کنند یا از یاطاقان های کاملاً آب بندی شده برای جلوگیری از حمله ماسه و ایجاد مکانیسم استفاده می کنند.
برای اطمینان از عملکرد واقعی ساختار آلومینیوم ، ده ها هزار عمل باز و بسته شدن برای تشخیص اینکه آیا لولا و مکانیسم های تلسکوپی دارای تغییر شکل پلاستیک یا گسترش شکاف هستند ، شبیه سازی شده اند. نمونه ها در یک محفظه اسپری نمکی یا تجهیزات پیری شتاب ماوراء بنفش قرار می گیرند تا مقاومت در برابر خوردگی پوشش و بستر را تأیید کنند. یک بار استاتیک بیش از نیروی برش اسمی روی میله اعمال می شود تا اطمینان حاصل شود که هیچ خم یا شکستگی دائمی وجود ندارد.