空気圧システムでは、シリンダーチューブは圧縮空気を線形機械運動に変換する空気圧シリンダー装置の中核構造および機能コンポーネントとして機能します。チューブ材料の選択は、システムの効率、重量、耐食性、耐用年数に直接影響を与えます。アルミニウム合金シリンダーチューブは、バランスのとれた性能特性により、業界で好ましいソリューションとなっています。本稿では、材料特性、製造プロセス、代替材料に対する利点、典型的な用途、選択基準について詳述します。

 

1.定義と材料特性 アルミ合金シリンダー管  

アルミニウム合金シリンダーチューブは、アルミニウム基合金から製造された空気圧シリンダー用の精密設計の円筒部品です。これらの合金は、純粋なアルミニウムにマグネシウム （ Mg ） 、シリコン （ Si ） 、銅 （ Cu ） 、亜鉛 （ Zn ） などの元素を添加することによって製剤化され、空気圧システムの要件を満たすために重要な特性を強化します。

 

そのコア材料の特性は空気圧アプリケーションに合わせられています。

- 軽量 ： アルミニウム合金チューブは、約 2.7 g / cm3 （ 鋼鉄のわずか 1 / 3 ） の密度で、空気圧シリンダの総重量を低減します。これは、重量の最小化がエネルギー効率やモビリティを推進するアプリケーションに重要です。

- 固有の耐食性 ： アルミニウムは自然に表面に密度の高い粘着性酸化アルミニウム （ Al 2 O 3 ） 層 （ 厚さ ～ 5 〜 10 nm ） を形成します。この層は、湿気、産業煙、および軽度な化学物質に対するバリアとして機能し、ほとんどの環境で追加の防錆コーティングの必要性を排除します。

- 高い強度対重量比： 合金元素 （ 例、6061 合金の Mg 、 2024 合金の Cu ） は、軽量を維持しながら引張強度 （ 6061—T 6 の場合最大 310 MPa ） を向上させます。これにより、チューブは変形せずに一般的な空気圧動作圧力 （ 6 〜 10 bar 、重型使用では最大 16 bar ） に耐えることができます。

- 優秀な熱伝導性：アルミニウムの熱伝導率は ～ 205 W / （ m · K ） で、鋼 （ ～ 50 W / （ m · K ） ） やプラスチック （ ～ 0.2 W / （ m · K ） ） よりもはるかに高い。これにより、空気圧縮やピストン摩擦による熱を効率的に放散し、シールや潤滑剤の熱劣化を防止します。

 

 

2.アルミニウム合金シリンダーチューブの製造プロセス

アルミニウム合金シリンダーチューブの製造は、寸法精度、表面品質、性能の一貫性を確保するため、精密指向のワークフローに従います。重要なステップは ：

 

2.1押出

プロセスは、アルミニウム合金ビレット （ 例えば、6063 、 6061 ） は、その塑性変形温度 （ 450 〜 550 °C ） に。加熱したビレットは押出プレスを用いて高圧 （ 10 〜 50MPa ） で円筒型ダイを通過します。このステップは、金型に挿入されたマンドレル （ 金属ロッド ） を介して内部穴を作成する基本的なチューブ形状を形成します。押出により大量生産が可能で、均一な壁厚を確保 （ 標準サイズ ± 0.1mm の公差 ） 。

 

2.2精密ホーニング & 研磨

押出後、チューブの内表面は研磨石を回転させて研磨加工する研磨加工プロセスとなります。このステップは、表面不規則性を除去し、寸法偏差を補正します （ 例 ：楕円形 ≤ 0.05 mm ） 、超滑らかな仕上げ （ Ra ≤ 0.4 μ m ） を達成します。その後の研磨により、チューブとピストンシール間の摩擦を最小限に抑えて表面をさらに洗練し、摩耗を低減し、シール寿命を延ばします。

 

2.3陽極酸化 （ オプションだが共通 ）

耐食性と表面硬度を高めるために、ほとんどのアルミニウム合金管は陽極酸化を受けます。この電気化学プロセスは、チューブを電解質に浸漬します （ 例えば、硫酸 ） を用いて、電流を印加し、天然酸化物層を 10 〜 50 μ m に厚くします。陽極酸化層は染色することもできます （ 例えば、黒、シルバー ） を美学または識別目的で使用し、必要に応じて二次コーティングの接着性を改善します。

 

 

3.代替材料に対する利点

アルミニウム合金シリンダーチューブは、鋼やプラスチックなどの従来の材料を重要な点で上回り、現代の空気圧システムに適しています。

 

| 材料 | アルミニウム合金管の主な利点 | 代替案の限界 |

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

| 丸 い 鋼 管|1. 30 〜 50% の 重 量 削減 、 システムの 慣 性 および エネルギー 消費 量を 低 減 します 。<br>2.固 有の 耐 食 性 （ 亜 鉛 メ ッキ / 塗 装 の 必要 性 なし ） 。<br>3.容易 な 加工 （ 低 切 削 力 、 長い 工具 寿命 ） 。| 1.重 量は 設置 難 易 度と エネルギー 使用 量を 増加 させます 。<br>2.コー ティング なしで 錆 び やすく 、 頻繁 な メン テナ ンス が必要です 。<br>3.硬 度 による 加工 コスト の高 さ 。|

| プラスチック チュー ブ | 1.優れた 強 度 （ 壊 れ やすい プラスチック とは 異なり 、 空気 圧 下で 割 れ に 抵抗 します ） 。<br>2.広い 温度 安定 性 （ -40 ° C 〜 120 ° C 、 プラス チ ックの 典型的な 0 〜 60 ° C に対 して ） 。<br>3.寸 法 安定 性が 向上 （ 熱 膨 張 による 漏 れ なし ） 。| 1.低 強 度 制限 低 圧 （ ≤ 4 bar ） アプリ ケーション に使用 できます 。<br>2.耐 熱 性が 低い ため 、 高 温 で 変 形 します 。<br>3.摩 耗 や 化学 分解 の影響 を受け やすい 。|

 

 

4.典型的な用途

アルミニウム合金シリンダーチューブは、軽量、耐食性、強度が重要な産業で広く採用されています。

- 産業用オートメーション ： ロボットアーム、コンベアシステム、組立ラインアクチュエータ用の空気圧シリンダーに使用されます。低重量でロボットアームの慣性を低減し、より高速で正確な動きを可能にします。

- 航空宇宙 · 航空 ： 航空機空気圧システムに統合されています （ 例 ：ランディングギアアクチュエータ、キャビン圧力制御 ）強度対重量比は、航空機の重量を低減し、燃料効率を向上させます。

- 自動車用 ： 空気式サスペンションシステム、ブレーキブースター、ドアアクチュエータに適用されます。軽量化により燃費とハンドリングの向上に貢献します。

- 医療機器 ： 外科ロボット、診断機器、患者リフトの空気圧部品に使用されています。アルミニウムの無毒性、簡単な滅菌 （ オートクレーブと互換性 ） 、耐食性は厳格な医療衛生基準を満たしています。

 

 

5.選定基準

空圧システムに最適なアルミニウム合金シリンダーチューブを選択するには、以下の要因を考慮してください。

1.動作環境： 湿気 / 化学的な環境 （ 例、食品加工、海洋 ） 、耐食性を高めるために陽極酸化されたチューブを選択します。高温用途 （ 例 ：自動車エンジンベイ ） 、 6061—T 6 のような耐熱合金を選択します。

2.圧力要件： チューブの壁厚をシステムの最大動作圧力 （例えば、ISO 6431 （ 空気シリンダー寸法 ） のような規格による 10 バーのための壁厚 2 mm 、 16 バーのための 3 mm 。

3.寸法精度： チューブの内径公差を保証します （ 例えば、H 8 ） および直さ （ ≤ 0.1 mm / m ） は、空気漏れを防ぐためにピストンシール仕様に合わせます。