Tubo del cilindro idraulico

Cos'è il tubo del cilindro idraulico?

Il tubo del cilindro idraulico, noto anche come canna del cilindro idraulico o semplicemente tubo del cilindro, è un componente fondamentale di un cilindro idraulico. Questo cilindro è utilizzato in varie applicazioni industriali e mobili per convertire la potenza del fluido in forza meccanica e movimento.

Quali sono le caratteristiche del tubo del cilindro idraulico?

I tubi dei cilindri idraulici sono progettati con elevata resistenza, tolleranze dimensionali precise, una superficie interna liscia e resistenza alla corrosione per soddisfare i severi requisiti dei sistemi idraulici. La loro capacità di resistere ad alte pressioni, resistere alla fatica e funzionare in varie condizioni ambientali li rende componenti essenziali in diverse applicazioni idrauliche industriali e mobili.

Quali sono le applicazioni dei tubi dei cilindri idraulici?

1. Macchinari industriali:

Presse: Le presse industriali utilizzano cilindri idraulici per operazioni quali stampaggio, forgiatura, stampaggio e formatura. I tubi dei cilindri in queste applicazioni devono resistere a pressioni estremamente elevate e fornire un controllo preciso sul movimento.
Macchine utensili: I cilindri idraulici controllano vari movimenti nei torni, nelle fresatrici e in altre macchine utensili, come l'avanzamento degli utensili, il serraggio e il posizionamento del pezzo.
Macchine per stampaggio a iniezione: I cilindri idraulici controllano la forza di serraggio e la pressione di iniezione nelle macchine per lo stampaggio a iniezione di materie plastiche, dove precisione e ripetibilità sono fondamentali.

2. Attrezzature da costruzione:

Escavatori: I cilindri idraulici negli escavatori controllano il movimento del braccio, dell'avambraccio e della benna. I tubi dei cilindri in queste applicazioni devono sopportare condizioni ambientali difficili e carichi pesanti.
Bulldozer: Nelle ruspe, i cilindri idraulici controllano la posizione e l'inclinazione della lama, consentendo un'efficace movimentazione del terreno e un livellamento ottimale.
Gru: I cilindri idraulici sono essenziali per il funzionamento della gru. Controllano il movimento del braccio e allungano o ritraggono il braccio della gru.
Caricatori: Le pale caricatrici frontali utilizzano cilindri idraulici per sollevare e inclinare la benna, consentendo il carico e lo scarico dei materiali.

3. Attrezzature agricole:

Trattori: I cilindri idraulici nei trattori vengono utilizzati per vari compiti, come il sollevamento e l'abbassamento degli attrezzi, la sterzatura e il controllo dell'attacco a tre punti.
Mietitrici: Nelle mietitrebbie e in altre attrezzature per la raccolta, i cilindri idraulici controllano la posizione delle testine di taglio, dei trasportatori e di altre parti mobili.
Aratri e coltivatori: I cilindri idraulici regolano la profondità e l'angolazione di aratri, coltivatori e altri attrezzi per la preparazione del terreno, garantendone un funzionamento efficiente in diverse condizioni del terreno.

4. Industria automobilistica:

Sistemi frenanti: I cilindri idraulici, spesso chiamati cilindri maestri dei freni, convertono la forza esercitata sul pedale in pressione idraulica, che viene applicata ai freni.
Sistemi di sospensione: I cilindri idraulici vengono impiegati nei sistemi di sospensioni attive e semi-attive per fornire uno smorzamento adattivo, migliorando il comfort di guida e la maneggevolezza.
Capote convertibili: Nei veicoli decappottabili, l'apertura e la chiusura del tetto sono azionate da cilindri idraulici.
Sponde posteriori e portelloni posteriori: I cilindri idraulici facilitano l'apertura e la chiusura dei portelloni posteriori, dei portelloni posteriori e dei cofani dei veicoli, rendendoli semplici da utilizzare.

5. Industria aerospaziale:

Sistemi di carrello di atterraggio: I cilindri idraulici estendono e ritraggono il carrello di atterraggio dell'aereo durante il decollo e l'atterraggio. I cilindri devono essere altamente affidabili e in grado di funzionare in condizioni estreme.
Sistemi di controllo del volo: I cilindri idraulici controllano varie superfici di volo, come alettoni, timoni ed elevatori, consentendo un controllo preciso dell'aereo durante il volo.
Sistemi di movimentazione merci: Negli aerei cargo, i cilindri idraulici azionano le rampe di carico, le porte di carico e altre attrezzature per la movimentazione delle merci.

6. Applicazioni marine e offshore:

Sistemi di governo della nave: I cilindri idraulici sono parte integrante dei sistemi di governo delle navi. Controllano la posizione del timone e forniscono la forza necessaria per la manovra.
Macchinari di coperta: I cilindri idraulici vengono utilizzati negli argani, nelle gru e in altri macchinari di coperta per movimentare carichi pesanti su navi e piattaforme offshore.
Attrezzature sottomarine: I cilindri idraulici vengono impiegati in applicazioni sottomarine, come veicoli comandati a distanza (ROV) e attrezzature per perforazioni sottomarine, che devono funzionare in modo affidabile in condizioni di elevata pressione e corrosive.

7. Attrezzature minerarie e pesanti:

Trapani e frantoi: Nelle operazioni minerarie, i cilindri idraulici forniscono la forza necessaria per rompere la roccia e spostare i materiali in trivelle, frantoi e trasportatori.
Caricatori e autocarri con cassone ribaltabile: I cilindri idraulici controllano il carico e lo scarico dei materiali nelle pale caricatrici, nei dumper e in altre attrezzature pesanti utilizzate nell'attività mineraria.

8. Energia rinnovabile:

Turbine eoliche: I cilindri idraulici controllano il passo delle pale nelle turbine eoliche, regolandone l'angolazione per ottimizzare la cattura dell'energia.
Pannelli solari: Nei sistemi di inseguimento solare, i cilindri idraulici regolano l'angolazione dei pannelli solari per seguire il sole, massimizzando la produzione di energia.

9. Sistemi ferroviari:

Attrezzature per la manutenzione ferroviaria: I cilindri idraulici vengono utilizzati in attrezzature quali rettificatrici per rotaie, macchine per la posa dei binari e regolatori di massicciata, essenziali per la manutenzione e la costruzione dei binari ferroviari.
Porte e sistemi di aggancio dei treni: I cilindri idraulici azionano le porte automatiche e i sistemi di aggancio dei treni, garantendo un funzionamento regolare e affidabile.

10. Difesa e equipaggiamento militare:

Veicoli blindati: I cilindri idraulici azionano i sistemi d'arma, i portelli e altre parti mobili dei veicoli blindati.
Sistemi di lancio di missili: Nei sistemi di lancio di missili, i cilindri idraulici controllano l'elevazione e l'angolo di lancio dei missili.

Quali sono i processi di produzione dei tubi dei cilindri idraulici?

La produzione di tubi per cilindri idraulici comporta diversi processi progettati per garantire che i tubi soddisfino gli elevati standard richiesti per i sistemi idraulici. Questi processi si concentrano sul raggiungimento di resistenza, precisione dimensionale, finitura superficiale e proprietà dei materiali.

1. Selezione e preparazione del materiale:

Selezione delle materie prime: I tubi dei cilindri idraulici sono solitamente realizzati in materiali ad alta resistenza come acciaio al carbonio, lega o acciaio inossidabile, a seconda dei requisiti dell'applicazione. Il materiale scelto deve offrire un'eccellente lavorabilità, saldabilità e resistenza all'usura e alla corrosione.
Preparazione del lotto: La materia prima, solitamente billette o barre di acciaio, viene preparata per un'ulteriore lavorazione. La billetta viene tagliata alla lunghezza richiesta e ispezionata per difetti superficiali o impurità.

2. Formatura del tubo:

Produzione di tubi senza saldatura:

Estrusione a caldo: Un metodo standard per produrre tubi senza saldatura prevede il riscaldamento della billetta e la sua forzatura attraverso una matrice utilizzando un mandrino. Questo processo crea un tubo cavo senza alcuna saldatura, il che è fondamentale per mantenere la resistenza e la pressione del tubo.
Perforazione rotativa: In questo processo, un billet solido viene riscaldato e forato utilizzando un perforatore rotante per creare un tubo cavo. Il tubo viene quindi allungato e dimensionato utilizzando una serie di rulli e mandrini.
Trafilatura a freddo: Per ottenere le dimensioni finali e la finitura superficiale, il tubo può essere sottoposto a trafilatura a freddo, in cui viene tirato attraverso una filiera a temperatura ambiente. Questo processo migliora le proprietà meccaniche e la precisione dimensionale del tubo.

3. Trattamento termico:

Normalizzazione: Il tubo può essere sottoposto a normalizzazione, un processo di trattamento termico in cui viene riscaldato a una temperatura specifica e poi raffreddato ad aria. Questo processo affina la struttura del grano, migliorando la tenacità e la lavorabilità del tubo.
Tempra e rinvenimento: Per applicazioni che richiedono elevata resistenza e durezza, il tubo può essere temprato (raffreddato rapidamente) e rinvenuto (riscaldato nuovamente a una temperatura inferiore) per ottenere le proprietà meccaniche desiderate.
Antistress: Dopo la saldatura o la lavorazione a freddo, il tubo può essere sottoposto a un trattamento termico di distensione per ridurre le tensioni residue e migliorarne la stabilità dimensionale.

4. Finitura superficiale:

Affilatura:

Processo: La levigatura è un processo di lavorazione di precisione in cui una pietra abrasiva viene utilizzata per rimuovere una piccola quantità di materiale dalla superficie interna del tubo. Questo processo crea una finitura superficiale molto liscia e uniforme, fondamentale per garantire una tenuta corretta e ridurre l'attrito nei cilindri idraulici.
Finitura superficiale: Il processo di levigatura solitamente raggiunge una rugosità superficiale (Ra) pari a ≤ 0,3 µm, garantendo la scorrevolezza del funzionamento del cilindro idraulico.

Scarnitura e lucidatura a rullo:

Scarnitura: Questo processo prevede la rimozione di sottili strati di materiale dalla superficie interna del tubo mediante un utensile da taglio esclusivo, migliorandone la rotondità e la precisione dimensionale.
Lucidatura a rullo: Dopo la rasatura, il tubo viene sottoposto a rullatura, dove rulli temprati vengono premuti contro la superficie interna. Questo processo leviga e indurisce la superficie, riducendo la rugosità e migliorando la resistenza alla fatica.

Galvanotecnica:

Cromatura: Alcuni tubi dei cilindri idraulici vengono sottoposti a elettrodeposizione con cromo per migliorare la durezza superficiale, la resistenza all'usura e la resistenza alla corrosione. Lo strato di cromo riduce anche l'attrito tra il pistone e il tubo.
Nichelatura: La nichelatura può essere utilizzata per aumentare la resistenza alla corrosione, soprattutto nelle applicazioni marine o chimiche.

5. Ispezione dimensionale e collaudo:

Controlli dimensionali: Il tubo viene sottoposto a rigorosi controlli dimensionali per garantire che rispetti le tolleranze richieste per diametro interno, diametro esterno, spessore della parete e rettilineità.
Ispezione della superficie: La superficie interna viene ispezionata per rilevare eventuali difetti, come graffi, buchi o irregolarità, che potrebbero compromettere le prestazioni del cilindro idraulico.

Prove non distruttive (NDT):

Test ad ultrasuoni: Le onde ultrasoniche rilevano difetti interni, come crepe o inclusioni, garantendo l'integrità del tubo.
Test delle particelle magnetiche: Questo metodo rileva difetti superficiali e prossimi alla superficie nei materiali ferromagnetici.
Test a correnti parassite: Le correnti parassite rilevano difetti superficiali, in particolare nei materiali non ferrosi o quando è richiesta un'elevata sensibilità.

6. Taglio e lavorazione:

Taglio a misura: Il tubo viene tagliato alla lunghezza richiesta utilizzando metodi di taglio di precisione per evitare di deformare il tubo o di danneggiare la finitura superficiale.
Lavorazione finale: A seconda del design del cilindro idraulico, le estremità del tubo possono essere lavorate a macchina per ottenere forme o filettature specifiche. Questo processo assicura un adattamento corretto con i cappucci terminali, le guarnizioni e altri componenti.

7. Assemblaggio e Controllo Qualità:

Ispezione pre-assemblaggio: Prima che il tubo venga assemblato in un cilindro idraulico, viene sottoposto a un'ispezione finale per verificare che tutte le dimensioni, le finiture superficiali e le proprietà dei materiali siano conformi alle specifiche.
Controllo di qualità: Durante tutto il processo di produzione vengono implementate misure di controllo qualità per garantire che il tubo soddisfi gli standard richiesti e funzioni in modo affidabile nell'applicazione prevista.

Quali tipi di acciaio sono adatti alla produzione di tubi per cilindri idraulici?

La selezione dei gradi di acciaio per i tubi dei cilindri idraulici dipende dai requisiti specifici dell'applicazione, tra cui resistenza, tenacità, resistenza all'usura e resistenza alla corrosione. Gli acciai al carbonio come AISI 1020 e ST52 sono ampiamente utilizzati per cilindri idraulici per uso generico, mentre gli acciai legati come AISI 4140 e 27SiMn sono scelti per applicazioni ad alta pressione e pesanti. Gli acciai inossidabili come AISI 304 e 316 sono preferiti in ambienti corrosivi. Gli acciai speciali come E355 e 20MnV6 offrono ulteriori vantaggi per usi industriali specifici. La scelta del grado di acciaio dipende in ultima analisi dalle condizioni operative del sistema idraulico e dalle aspettative di prestazioni.