วิธีที่เก้าอี้รถเข็นไฟฟ้าแบบล้ออลูมิเนียมช่วยลดน้ำหนักโดยไม่ลดทอนความแข็งแรง

เมื่อพูดถึงผู้ใช้รถเข็นไฟฟ้า น้ำหนักแต่ละกิโลกรัมมีความสำคัญอย่างยิ่ง รถเข็นที่มีน้ำหนักมากจะลำบากต่อการขนย้าย การจัดเก็บ และการควบคุมทิศทาง อย่างไรก็ตาม การลดน้ำหนักต้องทำโดยไม่กระทบต่อความปลอดภัยหรือความแข็งแรงของโครงสร้าง — โครงสร้างที่โก่งหรือแตกร้าวจากน้ำหนักจะไม่มีประโยชน์ใดๆ รถเข็นไฟฟ้าที่ทำจากอลูมิเนียมสามารถแก้ปัญหานี้ได้ บริษัท Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd. ของเราได้ผลิตรถเข็นไฟฟ้าที่ทำจากอลูมิเนียมจำนวนหลายพันคัน โดยใช้เทคโนโลยีวิศวกรรมขั้นสูง วิธีการสี่ประการที่อลูมิเนียมช่วยลดน้ำหนักแต่ยังคงรักษาความแข็งแรงไว้ได้ แสดงไว้ด้านล่าง

โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงสูง (ไม่ใช่อลูมิเนียมบริสุทธิ์)

ความเข้าใจผิดทั่วไปเกี่ยวกับอลูมิเนียมคือ มันเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงต่ำ แต่ในทางปฏิบัติ โลหะผสมอลูมิเนียมเกรดอวกาศมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูงมาก อลูมิเนียมโดยตัวมันเองมีความนุ่ม แต่เมื่อนำมาผสมกับแมกนีเซียม ซิลิคอน หรือสังกะสี จะเกิดเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงเทียบเคียงกับเหล็กในบางด้าน

รถเข็นไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองซึ่งเราผลิตขึ้นทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียมที่ผ่านการอบความร้อน โดยมีค่าความต้านแรงดึงแบบยืดหยุ่น (yield strength) ประมาณ 240–260 เมกะพาสคาล ซึ่งเท่ากับประมาณ 60–70% ของเหล็กกล้าธรรมดา แต่มีความหนาแน่นเพียงหนึ่งในสามของเหล็กกล้าธรรมดา สิ่งนี้หมายความว่า โครงสร้างอะลูมิเนียมสามารถออกแบบให้มีความแข็งแกร่งเทียบเท่าโครงสร้างเหล็กได้โดยการเพิ่มความหนาของผนังหรือเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเล็กน้อย จึงได้ความแข็งแกร่งเท่ากันแต่น้ำหนักเบากว่ามาก ในขั้นตอนการออกแบบ เราใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด (FEA) เพื่อปรับแต่งรูปร่างของท่อให้เหมาะสมที่สุด เพื่อให้สามารถใช้วัสดุเฉพาะบริเวณที่รับแรงเครียดสูงสุดเท่านั้น

เรขาคณิตของท่อที่ผ่านการปรับแต่งอย่างเหมาะสมและการเสริมแผ่นรองรับ

ความแข็งแรงของโครงสร้างรถเข็นไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัสดุเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับรูปร่างของโครงสร้างด้วย โครงสร้างอะลูมิเนียมที่ออกแบบมาอย่างดีจะใช้ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าโครงสร้างเหล็กที่มีลักษณะคล้ายกัน เพื่อเพิ่มโมเมนต์ของความเฉื่อย (moment of inertia) ซึ่งเป็นค่าที่แสดงถึงความต้านทานต่อการโก่งตัว

รถเข็นไฟฟ้าแบบอลูมิเนียมถูกออกแบบด้วยท่อบรรจุพลังงานที่มีขนาดใหญ่พิเศษในรูปไข่และสี่เหลี่ยมผืนผ้า ซึ่งช่วยกระจายแรงลงบนพื้นที่กว้างขึ้น ที่บริเวณหน้าตัดของท่อ (รวมถึงจุดที่โครงหลังพิงและรางที่รองรับเบาะ) เราใส่แผ่นเสริมอลูมิเนียมที่ผ่านกระบวนการตีขึ้นรูป (gussets) เพื่อเพิ่มความแข็งแรง ซึ่งช่วยลดจุดที่รับแรงเครียดสูงสุด การใช้ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้นแต่มีความหนาของผนังบางลง ร่วมกับการเสริมความแข็งแรงอย่างมีกลยุทธ์ ทำให้โครงสร้างมีความแข็งแกร่งพอที่จะรับน้ำหนักผู้ใช้งานได้ 120–150 กิโลกรัม โดยไม่เพิ่มน้ำหนักมากเกินไปเหมือนโครงสร้างเหล็ก การใช้แบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ช่วยให้มั่นใจว่าเราจะไม่เพิ่มวัสดุส่วนเกินในตำแหน่งที่ไม่จำเป็น

การเชื่อมด้วยหุ่นยนต์และการอบร้อนเพื่อปรับคุณสมบัติของวัสดุ

โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ของการเชื่อมอลูมิเนียมทุกชนิดคือส่วนที่อ่อนแอที่สุด และความแข็งแรงของโลหะผสมอาจลดลงถึง 30–40% ที่บริเวณนี้ การเชื่อมที่ไม่ดีอาจทำให้ออกแบบที่ดีกลายเป็นอันตรายได้

หุ่นยนต์ในโรงงานของเราใช้การเชื่อมด้วยหุ่นยนต์ ซึ่งควบคุมปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าและอัตราการเคลื่อนที่อย่างแม่นยำ เพื่อลดบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) หลังกระบวนการเชื่อม โครงถูกทำให้ผ่านการอบร้อนแบบ T6 (การอบร้อนเพื่อละลายองค์ประกอบแล้วทำให้อายุเทียม) เพื่อให้โลหะผสมมีความแข็งแรงทั่วทั้งโครงสร้างทั้งหมด การอบร้อนหลังการเชื่อมนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากผู้ผลิตส่วนใหญ่ที่ผลิตโครงคุณภาพต่ำมักไม่ดำเนินการขั้นตอนนี้ ทำให้ภายในระยะเวลาไม่กี่เดือน โครงเริ่มแตกร้าวบริเวณรอยเชื่อม เราใช้ระบบการประมวลผลโครงทั้งหมด 60 ชุด รวมถึงเตาอบร้อนพิเศษของเรา เพื่อให้รถเข็นไฟฟ้าที่ทำจากอะลูมิเนียมทุกคันสามารถบรรลุความแข็งแรงตามการออกแบบ

การใช้ส่วนประกอบเหล็กอย่างชาญฉลาดในจุดที่รับแรงสูง

การใช้โครงที่ทำจากอะลูมิเนียมทั้งหมดไม่จำเป็นต้องเป็นทางออกที่ดีที่สุดเสมอไป โครงที่ออกแบบอย่างชาญฉลาดและมีน้ำหนักเบาจะใช้โครงสร้างแบบผสม โดยใช้อะลูมิเนียมสำหรับโครงหลัก และใช้เหล็กสำหรับส่วนที่รับแรงเฉพาะจุดหรือส่วนที่สัมผัสกับการเสียดสี

รถเข็นไฟฟ้าของเราที่ทำจากอลูมิเนียม มีโครงสร้างส่วนที่เป็นเหล็กกล้า ได้แก่ แอกซ์เล่ย์บรากเก็ต (ซึ่งต้องรับแรงจากการติดตั้งและถอดล้อซ้ำๆ), คานกันพลิกคว่ำ (ซึ่งไม่ควรโค้งงอ) และจุดหมุนบางจุด ส่วนประกอบที่ทำจากเหล็กกล้าเหล่านี้มีน้ำหนักรวมกันไม่เกิน 1–2 กิโลกรัม แต่ช่วยยืดอายุการใช้งานของจุดสำคัญต่างๆ ได้อย่างมาก ส่วนที่เหลือของโครงหลัก เช่น รางข้างของเฟรม โครงรองรับพนักพิง รวมถึงที่แขวนเท้า ทำจากอลูมิเนียม วิธีการผสมผสานนี้จึงให้ทั้งน้ำหนักเบาจากอลูมิเนียมและทนทานแข็งแรงจากเหล็กกล้าในตำแหน่งที่ต้องการความแข็งแรงสูงสุด

บทสรุป

กลยุทธ์ทางวิศวกรรมสี่ประการ ได้แก่ การใช้อะลูมิเนียมผสมความแข็งแรงสูง การออกแบบเรขาคณิตของท่ออย่างเหมาะสมพร้อมเสริมแผ่นยึดเสริมความแข็งแรง (gusseting) การเชื่อมด้วยหุ่นยนต์และการอบร้อนแบบ T6 รวมถึงการวางส่วนประกอบที่ทำจากเหล็กกล้าไว้ในบริเวณที่รับแรงเครียดสูง ทำให้รถเข็นไฟฟ้าที่ทำจากอลูมิเนียมสามารถลดน้ำหนักลงได้โดยไม่สูญเสียความแข็งแรง ผลิตภัณฑ์นี้จึงมีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรงพอที่จะรองรับการใช้งานประจำวันเป็นเวลาหลายปี (โดยทั่วไปสามารถรับน้ำหนักผู้ใช้ได้ 20–25 กิโลกรัม)

เราผสานวิธีการเหล่านี้เข้าด้วยกันที่บริษัทหนิงโป่ไป่เฉิน เมดิคอล ดีไวซ์ จำกัด ซึ่งมีโรงงานขนาด 20,000 ตารางเมตร มีเครื่องจักรสำหรับขึ้นรูปโครงสร้างจำนวน 60 เครื่อง และสายการประกอบ 4 สาย ติดต่อเราได้ทันทีและสัมผัสพลังของอลูมิเนียมที่มีน้ำหนักเบา