วัสดุของวาล์วนิวเมติกส์ (Pneumatic Valve Materials)

วาล์ว (Valve) และ วัสดุของวาล์วนิวเมติกส์ (Pneumatic Valve Materials) ในระบบนิวเมติกส์ควบคุมอัตราความดันและทิศทางการไหลของอากาศอัดและก๊าซในอุตสาหกรรม วาล์วเหล่านี้ควบคุมอากาศหรือก๊าซที่แหล่งกําเนิดและควบคุมการเคลื่อนที่ของท่อท่อหรืออุปกรณ์ตามความจําเป็นในระบบนิวเมติกส์อัตโนมัติ วาล์วมักมีอยู่ในวัสดุตัวเรือนต่างๆเช่น สแตนเลส, ทองเหลือง, อลูมิเนียมและพลาสติกเกรดอุตสาหกรรม เช่น PVC และมีวัสดุซีลเช่น NBR, FKM และ EPDM การเลือกวัสดุที่เหมาะสมสําหรับวาล์วเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการทํางาน บทความนี้กล่าวถึงวัสดุประเภทต่างๆที่ใช้ในวาล์ว

วาล์วนิวเมติกส์ คืออะไร

นิวเมติกส์ (Pneumatic) เป็นเทคโนโลยีที่ใช้ก๊าซหรืออากาศอัด ระบบนิวเมติกส์ใช้คอมเพรสเซอร์เพื่อลดปริมาณอากาศเพื่อเพิ่มแรงดัน อากาศ (หรือก๊าซ) จะถูกกรองและผ่านท่อนิวเมติกส์ท่อหรือท่อ ในระหว่างการขนส่งนี้อากาศจะถูกควบคุมโดยวาล์วหลังจากนั้นจะไปถึงแอคชูเอเตอร์เช่นกระบอกสูบหรืออุปกรณ์ที่ทําหน้าที่เช่นเคลื่อนที่ยกหรือจับ

วาล์วนิวเมติกส์ ควบคุมความดันอัตราการไหลและทิศทางของอากาศและก๊าซ ตามการใช้งานเหล่านี้วาล์วนิวเมติกส์แบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

• วาล์วระบายแรงดันลม (Pneumatic pressure relief valves): วาล์วระบายแรงดันรักษาแรงดันของระบบให้ต่ํากว่าค่าสูงสุดที่ตั้งไว้ล่วงหน้า

• วาล์วควบคุมการไหล: วาล์วควบคุมการไหลใช้ในระบบนิวเมติกส์เพื่อควบคุมอัตราที่อนุญาตให้สื่อ (ของเหลวหรือก๊าซ) ไหล วาล์วควบคุมการไหลโดยทั่วไปอาจเป็นแบบทิศทางเดียวหรือแบบสองทิศทาง
• วาล์วควบคุมทิศทาง: วาล์วควบคุมทิศทาง เช่น โซลินอยด์วาล์ว (Solenoid Valve) ใช้เพื่อเริ่มหยุดหรือการไหลของอากาศโดยตรงในระบบนิวเมติกส์ โดยการควบคุมการไหลของอากาศวาล์วเหล่านี้จะควบคุมการทํางานของอุปกรณ์นิวเมติกส์อื่น ๆ เช่นมอเตอร์กระบอกสูบปั๊มหรือวาล์วอื่น ๆ

รู้จักสื่อกระบวนการของคุณ

วาล์วนิวเมติกส์มีบริบทการใช้งานที่แตกต่างกันสองประการโดยทั่วไป:

1. วาล์วนิวเมติกส์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมการไหลของอากาศหรือก๊าซอื่น ๆ ในระบบนิวเมติกส์ วาล์วสามารถกระตุ้นได้ด้วยตนเองด้วยไฟฟ้าผ่านโซลินอยด์มอเตอร์หรือนิวเมติกส์ ในกรณีนี้สื่อที่ถูกควบคุมคืออากาศหรือก๊าซและด้วยเหตุนี้วัสดุที่เลือกสําหรับตัววาล์วและซีลควรสอดคล้องกับสื่อเหล่านี้ ตัวเลือกที่เป็นไปได้ ได้แก่ อลูมิเนียมสแตนเลสทองเหลืองและพลาสติกเกรดอุตสาหกรรม
2. อากาศสามารถใช้เป็นกลไกควบคุมสําหรับวาล์ว แต่ในกรณีนี้สื่อที่ไหลผ่านวาล์วอาจเป็นสิ่งอื่นที่ไม่ใช่อากาศเช่นน้ํามันน้ําหรือของเหลวอื่น ๆ ที่นี่มีความจําเป็นต้องตรวจสอบว่าวัสดุตัวเรือนวาล์วเป็นไปตามข้อกําหนดของสื่อต่างๆอย่างไร อ่านบทความของเราเกี่ยวกับความทนทานต่อสารเคมีของวัสดุเพื่อตรวจสอบความเข้ากันได้ของวัสดุตัวเรือนและซีลต่างๆกับสื่อและสภาพแวดล้อมที่ใช้

ตัวกลางหรือก๊าซนิวเมติกส์ (เช่นก๊าซเฉื่อยหรืออากาศ CDA) ที่ใช้ในกระบวนการควบคุมอัตโนมัติมีสภาพสูงแห้งและกรอง ดังนั้นการออกแบบวาล์วไม่จําเป็นต้องพิจารณาลักษณะของสื่อที่ก้าวร้าวหรือคํานึงถึงระดับความบริสุทธิ์สูงของสื่อ พลาสติกเกรดอุตสาหกรรม (เช่น PVC) สามารถใช้กับสื่อที่มีสภาพสูงเหล่านี้ได้ วาล์วนิวเมติกส์ สําหรับของเหลวในกระบวนการจัดการกับสารที่เป็นกรดกัดกร่อนอัลคาไลน์หรือมีความบริสุทธิ์สูง ดังนั้นจึงจําเป็นต้องเลือกวัสดุก่อสร้างที่เหมาะสมสําหรับการปกป้องสื่อและวาล์ว สแตนเลสเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสําหรับวัสดุตัวเรือนวาล์วสําหรับสื่อที่ก้าวร้าวและมีฤทธิ์กัดกร่อน สําหรับสื่อที่เป็นกลางและไม่กัดกร่อนทองเหลืองมักใช้เป็นวัสดุตัวเรือน

วัสดุของวาล์วนิวเมติกส์

ตัวเรือน

เลือกวัสดุตัวเรือนที่เหมาะสมกับสื่อและสภาพแวดล้อมการทํางานเสมอ ตัวเรือนของวาล์วนิวเมติกส์สําหรับการควบคุมอัตโนมัติมักผลิตขึ้นด้วยส่วนผสมของวัสดุต่าง ๆ ที่กล่าวถึงด้านล่าง:

พลาสติกเกรดอุตสาหกรรม (เช่น PVC และ Nylon)

วาล์วพลาสติกมีน้ําหนักเบาทนทานและคุ้มค่า วัสดุนี้เหมาะสําหรับการใช้งานแบบนิวเมติกส์ที่เกี่ยวข้องกับอากาศและสารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อน แต่วาล์วพลาสติกมีคะแนนความดันและอุณหภูมิต่ําเมื่อเทียบกับวาล์วทองเหลืองและสแตนเลส

ทองเหลือง

ทองเหลืองเป็นโลหะผสมของทองแดงและสังกะสีและเป็นวัสดุที่ปลอมแปลงได้ดีเยี่ยมและทนทาน ทองเหลืองใช้ในงานนิวเมติกส์ที่เกี่ยวข้องกับก๊าซที่ไม่กัดกร่อน วัสดุสามารถทนความร้อนได้มากกว่าเมื่อเทียบกับ PVC แต่มาในราคาที่สูงกว่า ทองเหลืองสามารถเชื่อมได้ง่ายและใช้งานได้หลากหลายกว่าเมื่อเทียบกับสแตนเลส ทองเหลืองมักใช้ในการสร้างตัววาล์วนิวเมติกส์และชิ้นส่วนท้าย

สแตนเลส (304/316)

สแตนเลสเป็นวัสดุที่ทนทานและยืดหยุ่นมาก แต่มีราคาแพงกว่าทองเหลือง วาล์วที่ทําจากสแตนเลสสามารถต้านทานการรั่วไหลได้อย่างมีประสิทธิภาพและวาล์วเหล่านี้สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิสูงมากเมื่อเทียบกับทองเหลือง สแตนเลสมีความทนทานต่อการกัดกร่อนและมีอายุการใช้งานยาวนานกว่ามากเมื่อเทียบกับทองเหลืองและเป็นตัวเลือกที่เหมาะสําหรับการใช้งานนิวเมติกส์ที่อุณหภูมิสูงและแรงดันสูง สแตนเลสมักใช้ในตัววาล์วนิวเมติกส์และวัสดุตัดแต่งเช่นที่นั่งแผ่นดิสก์และเวดจ์

อลูมิเนียม

อลูมิเนียมเป็นโลหะน้ําหนักเบาที่มีน้ําหนักประมาณหนึ่งในสามของเหล็ก อลูมิเนียมทนต่อการกัดกร่อนของก๊าซในบรรยากาศและเหมาะสําหรับการใช้งานวาล์วนิวเมติกส์ วัสดุส่วนใหญ่จะใช้ในการสร้างส่วนประกอบภายนอกของวาล์วนิวเมติกส์เช่นแท็กประจําตัวหรือ handwheels

วัสดุของวาล์วนิวเมติกส์ (ซีล)

ซีลในวาล์วนิวเมติกส์ช่วยป้องกันการหลบหนีของก๊าซระเหยและอันตรายสู่ชั้นบรรยากาศ วัสดุซีลประเภทต่างๆที่ใช้ในวาล์วนิวเมติกส์มีดังต่อไปนี้:

NBR (ยางไนไตรล์บิวทาไดอีน)

NBR มีความต้านทานที่ดีต่อการบีบอัดและการสึกหรอทั่วไป แต่มีความไวสูงต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ NBR เหมาะสําหรับอากาศและก๊าซเฉื่อย แต่มีความต้านทานต่อโอโซนแอมโมเนียและไอน้ําไม่ดี ซีล NBR สามารถให้การปิดผนึกอย่างต่อเนื่องสําหรับสื่อก๊าซที่อุณหภูมิต่ําเท่านั้นเมื่อเทียบกับคุณสมบัติการปิดผนึกของ FKM

FKM (วิตอน)

โดยทั่วไป FKM จะใช้ในการผลิตแหวน O ปะเก็นและซีลสําหรับวาล์วนิวเมติกส์ ซีล FKM มีความต้านทานที่ดีเยี่ยมต่อสื่ออายุและโอโซน FKM เหมาะสําหรับการใช้งานนิวเมติกส์ที่อุณหภูมิสูงปานกลางและมีความต้านทานความร้อนสูงกว่า PTFE นอกจากนี้ FKM ยังมีความแข็งแรงความสามารถในการปิดผนึกและความยืดหยุ่นที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับ PTFE วัสดุมีความทนทานต่อสารเคมีโดยรวมที่ดีเยี่ยมทําให้เหมาะสําหรับเชื้อเพลิงที่เป็นก๊าซและวัสดุแสดงความทนทานต่อสารเคมีมากขึ้นเมื่อเทียบกับ NBR

PTFE (เทฟลอน)

PTFE เหมาะสําหรับการใช้งานนิวเมติกที่อุณหภูมิสูงและความดัน วัสดุไม่ยืดหยุ่นและมีความต้านทานต่อการสึกหรอและการเสียดสีและสารเคมีส่วนใหญ่ PTFE ให้ความต้านทานที่เหนือกว่าสารเคมีที่เป็นก๊าซเมื่อเทียบกับ FKM

วัสดุสําหรับวาล์วนิวเมติกส์เฉพาะ

วาล์วควบคุมทิศทาง

วาล์วควบคุมทิศทางใช้ในระบบนิวเมติกส์เพื่อหยุดหรือควบคุมการไหลของอากาศอัดหรือน้ํามันไปยังเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อ อย่างไรก็ตามไม่แนะนําให้ใช้วาล์วเหล่านี้สําหรับสื่ออื่นที่ไม่ใช่อากาศสําหรับการใช้งานส่วนใหญ่ วาล์วขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้านิวเมติกจํานวนมากถูกนําร่องภายในและวาล์วเหล่านี้ระบายอากาศในปริมาณที่น้อยที่สุดที่จําเป็นในการกระตุ้นวาล์ว การสูญเสียอากาศเล็กน้อยสู่สภาพแวดล้อมเป็นที่ยอมรับในการใช้งานส่วนใหญ่ แต่ไม่ใช่ในกรณีของน้ํามันน้ําหรือสื่อประเภทอื่น ๆ ตัวอย่างวัสดุสําหรับวาล์วเหล่านี้ที่เข้ากันได้กับสื่อและสภาพแวดล้อม ได้แก่ :

• ตัววาล์ว: อะลูมิเนียม, พลาสติก, ทองเหลือง, สแตนเลสสตีล
• ซีล: NBR, FKM, EPDM

วาล์วควบคุมการไหล

วาล์วควบคุมการไหลของนิวเมติกส์ใช้เพื่อควบคุมการไหลของสื่อเช่นของเหลวหรือก๊าซ วาล์วเหล่านี้ประกอบด้วยส่วนแอคชูเอเตอร์นิวเมติกส์และส่วนวาล์ว เช่น บอลวาล์วหรือวาล์วผีเสื้อ แอคชูเอเตอร์ติดตั้งกับวาล์วโดยใช้หน้าแปลนมาตรฐานทําให้สามารถเปลี่ยนทั้งแอคชูเอเตอร์และส่วนวาล์วกับอีกอันหนึ่งโดยใช้ขนาดหน้าแปลนเดียวกัน เลือกตัวเรือนวาล์วและวัสดุซีลให้เข้ากันได้กับสื่อที่ใช้เสมอ ตัวเลือกบางส่วนคือ:

• ตัววาล์ว: เหล็กหล่อ, สแตนเลสสตีล
• ซีล: อีพีดีเอ็ม

วาล์วควบคุมแรงดัน

วาล์วควบคุมแรงดันช่วยลดความดันของอากาศที่เข้ามาเป็นค่าที่ตั้งไว้ที่พอร์ตเอาต์พุต ทองเหลืองเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสําหรับวัสดุตัวถังของวาล์วด้วยการเคลือบพื้นผิวของนิกเกิลเพื่อเพิ่มการป้องกัน วัสดุที่เลือกสําหรับสายเคเบิลเชื่อมต่อและปลั๊กที่ใช้สําหรับส่งสื่อเข้าและออกจากวาล์วควรเข้ากันได้กับสื่อที่เลือก ตัวอย่าง:

• ตัววาล์ว: โพลียูรีเทน (สําหรับสื่อเช่นอากาศคาร์บอนไดออกไซด์ไนโตรเจนเชื้อเพลิงและน้ํามัน)
• ซีล: อีพีดีเอ็ม