Proces výroby motocyklů se v poslední době zlepšil, zejména pokud jde o výrobu lehčích a pevnějších dílů. Jedním z nejdůležitějších způsobů výroby dílů v tomto odvětví je použití tlakového lití, což znamená, že můžete odlévat kov, takže získáte silné a přesné kusy, které se používají v dnešních motocyklech. Mezi nimi jsou oblíbené takové věci, jako jsou díly motorů motocyklů, rámy motocyklů a části karoserie, které se vyrábějí pomocí odlévání hliníku, protože jsou robustní, dobře vyrobené a vydrží velké teplo. 

V tomto článku se dozvíte, jak se tlakové lití používá k výrobě dílů motocyklů, například o správné teplotě, potřebném tlaku, rychlosti zahřívání a ochlazování materiálů a o kontrole, zda díly správně sedí a vypadají tak, jak mají.

Porozumění technologii tlakového lití

Tlakové lití dostalo svůj název proto, že se kov rychle a pod velkým tlakem vtlačuje do formy. Tato metoda umožňuje vyrábět malé a detailní díly, které do sebe opravdu dobře zapadají a nepotřebují mnoho obrábění, aby získaly správný tvar.

V tomto odvětví se většinou používají dva různé druhy metod tlakového lití.

• Komorové lití pod tlakem
• Komorové lití za studena

Vysokotlaké lití ve studené komoře se často používá k výrobě dílů motocyklových motorů, protože materiály používané k jejich výrobě je třeba tavit při poměrně vysoké teplotě.

Proč výrobci motocyklů volí tlakové lití?

Výrobci motocyklů často používají tlakové lití, protože díky němu vznikají díly, které jsou pevné a vydrží náročné používání motocyklů, a navíc umožňují vyrábět díly rychleji a za nižší cenu.

Tlakové lití je důležité, protože nám umožňuje vyrábět díly pro motocykly, které musí být velmi odolné a těžké.

• Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti
• Vynikající povrchová úprava
• Tepelná vodivost pro díly citlivé na teplo
• Přesnost rozměrů

Vzhledem k tomu, že hliníkové tlakové lití je odolné a má vynikající odolnost proti korozi, používá se k výrobě skříní spojky, klikových skříní, hlav válců a krytů převodovek.

Tlakové lití dílů pro motocykly

A. Součásti motoru

• Hlava válců
• Kliková skříň
• Pouzdra olejových čerpadel
• Kryty převodovek

Při provozu motocyklu se mnoho dílů zahřívá na vysokou teplotu a uvnitř motoru je na ně vyvíjen velký tlak. Proto se obvykle vyrábějí vložením kovu do formy a velkým tlakem, aby kov zůstal pevný a neměl mnoho vzduchových otvorů.

B. Konstrukční části

• Svorky řídítek
• Držáky stupaček
• Náboje kol

Musí být přesné na desetinu milimetru a měly by mít stejnou pevnost jako všechny ostatní části konstrukce.

C. Estetické a podpůrné části

• Kryty zrcadel
• Držáky indikátorů
• Držáky registračních značek

Přestože tyto díly nemusí nést zatížení, mohou být vyrobeny s vynikajícím povrchem, takže je méně pravděpodobné, že bude nutné další zpracování.

Materiály a tepelné vlastnosti

Většina odlitků pro motocykly se vyrábí z hliníkových slitin (A380, ADC12 nebo LM6).

Klíčové vlastnosti hliníkové slitiny A380:

Díky své tepelné vodivosti se teplo může volně rozptylovat v motorových částech motocyklů, především ve vzduchem chlazených motorech. 

Podrobné informace: Tlakové lití dílů pro motocykly

Tlakové lití je dnes důležitou součástí výroby motocyklů, protože umožňuje rychle vyrobit pevné a přesné díly, které jsou zároveň lehké. Tento proces se dobře osvědčuje u kovů, jako je hliník, protože tyto materiály jsou vhodné pro konstrukce a stroje, protože jsou pevné a zároveň lehké a také při svařování vyzařují méně tepla.

Níže naleznete některé z nejčastěji používaných dílů pro tlakové lití na motocyklech a informace o tom, k čemu slouží, z jakých materiálů se obvykle vyrábějí, jakou sílu musí zvládnout a jaké formy jsou pro jejich výrobu nejlepší.

1. Kliková skříň motoru

Funkce:

V klikové skříni se nachází klikový hřídel, převodovka a někdy také místo pro uložení motorového oleje. Je to jedna z nejobtížnějších částí, protože se může velmi zahřívat a způsobovat vysokou úroveň namáhání motoru motocyklu.

Materiál:

• Hliníková slitina (A380 nebo ADC12)
• Tepelná vodivost: ~96-105 W/m-K
• Bod tání: ~610 °C
• Provozní teplota: 80-120 °C

Požadavky na obsazení:

• Tloušťka 2,5 až 3 mm umožňuje použití lehčích materiálů.
• Kanálky v motoru, které pomáhají pohybovat olejem a udržovat díly chladné.
• Vyžaduje použití lisů, které pracují pod vysokým tlakem, a vakuového stroje, který pomáhá udržovat kov bez děr.

Rozměrová tolerance:

• ±0,05 mm pro plochy, které spojují ložisko a pouzdro.

2. Hlava válce

Funkce:

Hlava válců uzavírá část, kde se spaluje palivo, a drží ventily, zapalovací svíčky a vačkový hřídel.

Materiál:

• Hliníkový LM6 nebo ADC12
• Musí zvládat vysoké tepelné zatížení (200-250 °C)
• Dobrá obrobitelnost a odolnost proti korozi

Úvahy o obsazení:

• Aby nedocházelo k zachycování plynu ve výlisku, je nutné přesné odvzdušnění formy.
• CNC obrábění po odlití pomáhá zajistit, aby vodítka ventilů a otvory pro vačkové hřídele v hliníkových dílech měly rovnoměrný a hladký tvar.
• Trubky musí být tlakově těsné (provádí se hydrostatická tlaková zkouška do 5 barů).

3. Kryty motoru (spojka, magneto, převodovka)

Funkce:

Chraňte věci jako zapalovací svíčky, ventily a písty v motoru před znečištěním, vylitím oleje nebo poškozením zvenčí.

Materiál:

• Hliník A360 nebo A380
• Často práškově lakované nebo eloxované po odlití
• Tloušťka stěny: 2,5-4 mm

Metoda obsazování:

Výsledkem vysokotlakého lití je často hladký povrch s malými povrchovými důlky, což znamená, že povrch je na dotek skutečně hladký.

Důležitost:

Umožňuje udržovat tlak oleje ve voze a udržovat účinný chladicí systém. také pomáhá s jejich dobrým vzhledem a pomáhá lidem rozpoznat značku.

4. Držáky na řídítka a trojité svorky

Funkce:

Tyto díly spojují sloupek řízení s vidlicemi a pomáhají je podpírat.

Materiál:

• Hliníkové tlakové lití (A356 nebo A380)
• Mez kluzu: ~200-250 MPa
• Únavová životnost byla testována až 100 000krát při různých zatíženích.

Podrobnosti o obsazení:

• Požadavek na vysokou přesnost rozměrů
• Tepelné zpracování lze provést po odlití, aby se zlepšila tažnost kusu.
• Ložiska řízení musí být namontována s tolerancí do 0,02 mm.

5. Pouzdra brzdových třmenů

Funkce:

Brzdy jsou poháněny pístem a kanálky brzdové kapaliny.

Materiál:

• Vysokopevnostní hliník (A413 nebo upravený ADC12)
• Musí odolávat vysokému tlaku vody (100 až 120krát vyššímu než normální tlak vzduchu).
• Vysoká odolnost proti korozi, protože vydrží kontakt s odpadky na silnici a namočení.

Úvahy o obsazení:

• Vnitřní kapalinové kanály by neměly mít žádné závady, které by mohly bránit průtoku kapaliny.
• Zkoušky těsnosti se musí provádět u každé šarže výrobku.
• Těsnění pístů závisí do značné míry na povrchové úpravě.

6. Držáky opěrky nohou a boční stojany

Funkce:

Podepřete váhu jezdce a zajistěte stabilitu motocyklu při parkování.

Materiál:

• Slitiny kombinující hliník a křemík, které jsou odolnější proti opotřebení.
• Pevnost v tahu: ~180 MPa
• Tvrdost: ~80-100 HB

Metoda obsazování:

Gravitační tlakové lití nebo nízkotlaké lití se používá, pokud potřebujete povrch, který vypadá hezčí a u kterého je menší pravděpodobnost, že se rozbije.

7. Součásti kyvné vidlice (u některých modelů)

Funkce:

Podporuje zadní kolo a pomáhá ji udržovat v pohybu nahoru a dolů.

Materiál:

• Někdy se vyrábí ze silného hliníku, který se vyrábí pomocí zápustek (A356-T6).
• Pevnost v tahu po ošetření: ~240 MPa
• Tloušťka stěny: 4-6 mm, v závislosti na způsobu zatížení

Poznámky k obsazení:

• Pro rozložení napětí se používá metoda konečných prvků
• Svařování nebo obrábění ložisek po odlití.

Souhrnná tabulka klíčových dílů tlakového lití

Každý z těchto didie-castingartů je důležitý, protože pomáhá zajistit, aby motocykly dobře fungovaly, zůstaly bezpečné a nepoškodily se. Konstruktéři tráví spoustu času tím, že se ujišťují, že díly mají správný tvar, jsou velmi lehké, ale přesto dostatečně pevné pro svou práci, a to se většinou děje pomocí silného procesu tlakového lití hliníku.

Parametry procesu tlakového lití

A. Vstřikovací tlak

Při vysokotlakém lití se používá tlak přibližně 200 až 1000 liber na čtvereční palec, který pomáhá rychlému pohybu kovu do formy a zajišťuje, že v dílu není příliš mnoho vzduchových bublin.

B. Teplota formy

Obvyklá teplota formy se obvykle pohybuje mezi 180 a 300 stupni Celsia a je regulována chladicími kanály, které pomáhají zajistit rovnoměrné ochlazení a ztvrdnutí kovu.

C. Doba plnění

Pokud vstříknete formu do 0,1 sekundy u malých kusů, zabráníte studenému uzavření a vyhladíte povrch.

D. Následné zpracování

Po odlití se díly podrobí:

• Ořezávání podběhů a větracích otvorů
• Tryskání nebo bubnování
• Obrábění kritických rozměrů
• Povrchové úpravy, jako je eloxování nebo práškové lakování, pomáhají chránit kovové díly a také lépe vypadají.

Tyto kroky jsou důležité, protože pomáhají zajistit, aby díly na závodním kole dobře fungovaly a dokonale do sebe zapadaly.

Běžné vady odlitků a jejich řešení

Navzdory výhodám může tlakové lití způsobit problémy s odlitky, pokud se o ně pečlivě nepečuje.

Typické vady:

Je důležité zajistit kontrolu kvality odlitků pro automobilový průmysl, aby jejich použití zůstalo bezpečné.

Výhody tlakového lití pro motocykly

• Díky přesným nástrojům a strojům není třeba tolik následného zpracování.
• Při hromadné výrobě je možné vyrobit tisíce stejných dílů pomocí jedné matrice.
• Hliníkové tlakové lití pomáhá snižovat hmotnost součástí.
• Dobrá tepelná vodivost umožňuje lepší chlazení motoru.
• Rychlejší a levnější než výroba dílů ze sochoru.

Případová studie: Výroba klikové skříně

Kliková skříň je důležitá pro každý motocykl, protože chrání klikový hřídel a převodovku. K výrobě standardní klikové skříně se obvykle používá vysokotlaké lití.

• Teplota tání: 675 °C
• Teplota formy: 250 °C
• Vstřikovací tlak: 70 MPa
• Doba cyklu: 60 sekund
• Tolerance: ±0,05 mm
• Tepelné zpracování: T6 pro zlepšení mechanických vlastností

Přesné komponenty zvyšují výkon motoru a zároveň snižují jeho zatížení a šetří palivo.

Nejnovější trendy v tlakovém lití motocyklů

• Elektrické motocykly: Stále více lidí požaduje lehké kryty pro baterie a motory.
• Slitiny hořčíku: I když stojí více, hořčík váží ještě méně.
• Automatizovaná kontrola kvality: Nástroje umělé inteligence se používají k identifikaci problémů s odléváním v reálném čase.
• 3D tištěné raznice: Rychlejší vývoj vzorků a kratší doba přípravy nástrojů.

Technologie AW bude v budoucnu určovat účinnost a konstrukci součástí motocyklů.

Konstrukce lisovacích forem pro díly motocyklů

To, jak se díly odlévané pod tlakem osvědčí a jak dlouho vydrží, závisí do značné míry na konstrukci formy. Při výrobě motocyklů jsou zápustky konstruovány pro specifické potřeby každé konstrukce.

Můžeme se například setkat se složitými geometriemi, jako jsou klikové skříně, které mají uvnitř olejové kanály.

• tenkostěnné profily (tloušťka od 1,5 do 3 mm).
• Použití odvzdušnění a brány k odstranění vad odlitků
• Chladicí potrubí ve výlisku pomáhá regulovat teplotu.

Výroba zápustky pro hlavu válce motocyklu obvykle stojí od $15 000 do $40 000 a může se vyrobit více než 100 000 dílů, než se přesnost dílů sníží opotřebením.

Použití technologických slitin při tlakovém lití hliníku

O výběru použitých hliníkových slitin rozhodují mechanické a tepelné požadavky dílů motocyklového motoru.

Běžné slitiny:

Všechny mají určité výhody, včetně silné tepelné vodivosti a odolnosti proti únavě. Například A380 má tepelnou vodivost téměř 96 W/m-K, což pomáhá rychle se zbavit tepla z motoru.

Práce s nástroji a jejich údržba při tlakovém lití

Staré části motocyklů na pozadí s tvrdým světlým černobílým tónem. opravy a údržba starých částí motoru

Při vysokém počtu vyrobených automobilových odlitků je třeba věnovat zvláštní pozornost údržbě nástrojů:

• Leštění matrice každých 10 000 výstřelů
• Než začnete hrnce používat, nezapomeňte je zahřát na teplotu přibližně 200 °C, aby nedošlo k náhlé změně teploty.
• Pravidelně kontrolujte známky poškození, protože to může mít za následek vady, jako jsou otřepy a špatně zarovnané části formy.

Stroje dnes zvládají nanášení látek uvolňujících plísně a pomáhají kontrolovat teplotu v jednotlivých cyklech, což vede k lepší konzistenci finálních výrobků.

Dopad na životní prostředí a hospodářství

Přínosy pro životní prostředí:

• Hliníkové tlakové lití umožňuje recyklovat až 95% materiálu, což snižuje emise uhlíku.
• Ve srovnání se staršími typy systémů pomáhají ušetřit přibližně 30% energie.

Ekonomické aspekty:

• Protože nástroje pro tlakové lití jsou drahé, množství vyrobených dílů vede k velmi nízkým nákladům na každý z nich.
• Většina dílů motocyklových motorů vyrobených tlakovým litím je až o 40% levnější než díly vyrobené obráběním.
• Moderní výroba motocyklů pomocí tlakového lití může být nákladově efektivní a zároveň šetrná k životnímu prostředí.

Zajištění kvality ve výrobním procesu

Dodavatelé OEM dílů pro motocykly by měli zavést normy ISO 9001:2015 a IATF 16949. Mezi běžné kontroly kvality patří:

• Rentgenová technologie se používá ke kontrole, zda je vnitřek kovu porézní.
• Ověřte přesné měření dílů pomocí souřadnicových měřicích strojů (CMM).
• Testování oblastí motoru, které musí být odolné proti úniku.
• Použití slané vody ke kontrole korozivzdornosti náhradních dílů motocyklů

Použití norem zajišťuje, že díly vyhovují jak požadovaným mechanickým potřebám, tak i potřebě bezpečnosti ve vysoce výkonných aplikacích.

Schopnost pracovat s CNC obráběním a povrchovými úpravami

Tlakově lité díly jsou téměř hotové, ale na některých místech (jako jsou ložisková sedla nebo otvory pro závity) je stále nutné CNC obrábění, aby se zajistila jejich vysoká přesnost.

Kroky následného zpracování zahrnují také:

• Práškové lakování pro odolnost proti opotřebení
• eloxování pro ochranu proti korozi
• K zatraktivnění povrchu se používají vibrační a bubnové metody.

Díky tomu jsou tyto díly ideální pro okamžité použití na výrobních linkách.

Úloha v oblasti výkonu a bezpečnosti

Tlakové lití má zásadní význam v mnoha průmyslových odvětvích.

• Snížení hmotnosti: Komponenty vyrobené z lehčího hliníku mají lepší spotřebu paliva a jízdní vlastnosti vozu.
• Řízení tepla: Díky lepší tepelné vodivosti se teplo z motoru účinně přenáší, čímž se eliminuje možnost přehřátí.
• Konstrukční bezpečnost: Pokud je odlitek automobilu dokonalý, mohou být držáky řídítek a opěrky nohou při havárii pevnější.

I když je pouzdro brzdového třmenu jen o 0,1 milimetru mimo, může to způsobit únik brzdové kapaliny, což dokazuje, jak důležitá je dobrá kvalita pro bezpečnost motocyklu.

Výzvy v oblasti tlakového lití motocyklů

Mezi výzvy v oboru patří:

• Omezení vad odlitků v procesu rychlého prototypování
• Rostoucí ceny hliníku v důsledku celosvětové poptávky vedou k nedostatku zásob.
• Snaha zachovat pevnost a zároveň udržet drát lehký
• vyčerpání dílů při provozu v tak vysokých teplotách a rychlých cyklech.

Odborníci v oboru se zabývají lepšími materiály pro kokily, pokročilými povlaky (např. nitridací) a simulacemi odlévání s pomocí umělé inteligence, aby tyto problémy vyřešili.

Budoucnost: Chytré slévárny a průmysl 4.0

V budoucnu se fanoušci motocyklů pravděpodobně setkají s těmito prvky:

• Pomocí digitálních dvojčat lze kdykoli dohlížet na stav formy.
• Použití senzorů, které automaticky odhalí a opraví problémy s odléváním.
• Aditivní výroba (3D tisk) může usnadnit a urychlit výrobu složitých zápustek.
• Zahrnutí zelené energie do továren na odlévání kovů

Rozšíření elektronického řízení a bateriových motorů v konstrukci motocyklů zvýší potřebu moderních dílů z tlakových odlitků v tomto odvětví.

Srovnání: Tlakové lití vs. jiné výrobní metody

Úspěch dílů motocyklových motorů závisí do značné míry na výběru vhodné výrobní metody. Podívejme se, jak si tlakové lití dílů stojí v porovnání s ostatními postupy:

Připravíme si srovnání tlakového lití a lití do písku.

Pokud jde o prototypy a odlévání velkých dílů, je levnější odlévání do písku; vysokotlaké lití je nejlepší pro výrobu stejných dílů pro automobily.

Tlakové lití vs. kování

Výkovky sice poskytují pevné díly díky své struktuře toku zrn, ale jsou méně komplexní a nabízejí horší povrchovou úpravu než hliníkové tlakové odlitky. Pro díly, které nesou pouze střední zatížení, je tlakové lití lepší a levnější volbou než jiné metody.

Optimalizace konstrukce pro odlévání dílů motocyklů

Inženýři při návrhu používají analýzu konečných prvků (FEA) a výpočetní dynamiku tekutin (CFD), aby zajistili, že součást bude pevná, lehká a cenově dostupná.

Optimalizace zahrnují:

• Posilování díky žebrování, ale malý úbytek svalové hmoty
• Stejnoměrná tloušťka stěny (obvykle 2-3 mm)
• Nechte si 0,5 až 2 stupně úhlu tahu, abyste usnadnili uvolnění matrice ze sady matric.
• Budete také potřebovat nástavce a podložky pro místa, kde se náklad připojuje k přívěsu.
• Zejména u sportovních a závodních motocyklů je velmi důležité navrhovat komponenty tak precizně.

Chlazení u tlakových odlitků

Při odlévání je důležité regulovat tepelnou vodivost formy, aby byla zachována přesnost rozměrů. Toho se dosahuje prostřednictvím:

• V matrici jsou konformní chladicí kanály.
• V horkých zónách se používají tepelné čepy (přepážky).
• Při každém výstřelu je stroj rozprašován, aby se zahřívání vyrovnalo.

Měli byste zajistit, aby se teplota matrice pohybovala mezi 180 °C a 300 °C. Pokud se kov přehřeje, může dojít k tepelné únavě a následným vadám při odlévání, jako je trhání za tepla nebo pájení.

Výhody a nevýhody tlakového lití při výrobě motocyklů

Podívejme se nyní, kolik by stála výroba středně velkého motocyklového komponentu, jako je boční kryt motoru (přibližně 1,2 kg hliníku):

Porovnejte tuto cenu s cenou za obrábění tyčového materiálu ($8,50 za kus) a snadno pochopíte, proč vám tlakové lití může ušetřit peníze. Při výrobě více než 50 000 kusů náhradních dílů pro motocykly je tlakové lití cenově nejdostupnějším procesem.

Zajištění certifikace a sledovatelnosti při tlakovém lití motocyklů

Díly pro tlakové lití by měly být sledovatelné u všech šarží, které zpracovávají dodavatelé OEM. To zahrnuje:

Serializace dílů

• Podávání činidel (látky, bod tání a vše nečisté).
• Záznam teploty a tlaku (tavení, vstřikování a lisování)
• Destruktivní a nedestruktivní zkoušky

Pro díly vstupující do motocyklového motoru, jako jsou hlavy válců a kryty převodovek, musíte používat normy ISO 9001, TS 16949 a v některých případech i AS 9100.

Integrace s ostatními výrobními procesy

Tlakové lití nelze provádět samostatně. Tento proces zahrnuje iniciativy při výrobě motocyklů.

• Svařování (např. pro montážní držáky)
• Obrábění (vyvrtávání, řezání závitů, čelní obrábění)
• Uživatelé mohou plechy tepelně upravovat (exfor ample T6), aby zvýšili jejich pevnost.
• Montážní linky (roboticky nebo ručně vedené)

Automatizovaným příkladem může být tlakově litá převodová skříň:

• Odlitky (A380 hliník)
• CNC vyvrtávání (ložiskové uložení)
• Práškové lakování chrání obráběné díly před opotřebením a korozí.
• K montáži se používají válečková ložiska a olejová těsnění.

Tato metoda zdůrazňuje roli, kterou hraje automobilové odlévání v průmyslu jako celku.

Závěr

Motocyklové motory a náhradní díly se díky vysoké přesnosti a vynikajícímu vzhledu konečného výrobku lépe tvarují tlakovým litím než jinými metodami. Od použití tlakové lití hliníku, výrobci dosahují vysoké přesnosti rozměrů, dobré schopnosti přenášet teplo a vysoké pevnosti v porovnání s jejich hmotností. Přestože se mohou vyskytnout vady odlitků, lze je snadno odstranit pomocí kontroly procesu a pokročilých technik, jako je vysokotlaké lití. Díky rostoucí poptávce po výkonnějších a úspornějších motocyklech bude ještě důležitější, aby se tlakové lití dílů dostalo do popředí v motocyklovém průmyslu po celém světě.

Nejčastější dotazy

Proč jsou díly vyráběné tlakovým litím hliníku speciální pro motocykly?

Díly vyrobené tlakovým litím hliníku jsou lehké, odolné vůči teplu a pevné. Umožňuje vytvářet komplikované díly, které do sebe musí těsně zapadat.

Které části motocyklů se vyrábějí tlakovým litím?

Mezi různé tlakově lité výrobky patří klikové skříně, hlavy válců, kryty motoru, brzdové třmeny a díly pro uchycení řídítek.

Jaké strategie se používají k zajištění špičkové kvality několika dílů motocyklů?

K zajištění kvality se používá teplota, vakuové lití a kontroly zahrnující rentgenové snímky a měření tlaku.

V čem je tlakové lití lepší než jiné procesy?

Tato metoda vede k hladšímu povrchu, vyšší přesnosti, rychlejší práci a snižuje jednotkové náklady při výrobě mnoha podobných kusů.