Prosessen med å lage motorsykler har blitt bedre i det siste, spesielt når det gjelder å lage lettere og sterkere deler. En av de viktigste måtene å lage deler på i denne bransjen er ved å bruke pressstøping, noe som betyr at du kan støpe metall slik at du får sterke og nøyaktige deler som brukes i dagens motorsykler. Blant disse er ting som motorsykkelmotordeler, sykkelrammer og karosserideler som er laget med aluminiumstøping populære fordi de er robuste, godt laget og tåler mye varme. 

Denne artikkelen går gjennom hvordan pressstøping brukes til å lage motorsykkeldeler, og tar for seg ting som riktig temperatur, hvor mye trykk som trengs, hvor raskt materialene varmes opp eller kjøles ned, og kontroll av at delene passer ordentlig og ser ut slik de skal.

Forståelse av pressstøpeteknologi

Navnet trykkstøping kommer av at metallet presses raskt og under høyt trykk inn i en form. Med denne metoden kan du lage små og detaljerte deler som passer godt sammen og som ikke trenger mye bearbeiding for å få den rette formen.

Industrien bruker hovedsakelig to forskjellige typer støpemetoder.

• Støping i varmkammer
• Trykkstøping i kaldt kammer

Høytrykksstøping med kaldt kammer brukes ofte til å lage deler til motorsykkelmotorer fordi materialene som brukes til å lage dem, må smeltes ved ganske høy temperatur.

Hvorfor velger motorsykkelprodusenter pressstøping?

Pressstøping brukes ofte av motorsykkelprodusenter fordi det gir deler som er sterke og tåler den røffe bruken motorsykler utsettes for, og fordi det gjør det mulig å lage deler raskere og til lavere pris.

Støping er viktig fordi det gir oss muligheten til å lage deler til motorsykler som må være ganske tøffe og kraftige.

• Høyt forhold mellom styrke og vekt
• Utmerket overflatefinish
• Varmeledningsevne for varmefølsomme deler
• Tett dimensjonsnøyaktighet

Siden trykkstøpt aluminium er både slitesterkt og har utmerket korrosjonsbestandighet, brukes det til å produsere clutchhus, veivhus, topplokk og girdeksler.

Pressstøpte deler i motorsykler

A. Motorkomponenter

• Sylinderhode
• Veivhus
• Oljepumpehus
• Deksel for girkasse

Når motorsykkelen er i gang, varmes mange av delene opp til høye temperaturer og utsettes for stort trykk inne i motoren. Derfor lages de vanligvis ved å legge metall i en form og legge mye trykk på det, slik at metallet forblir solid og ikke har mange lufthull.

B. Strukturelle deler

• Styreklemmer
• Fotstøttebraketter
• Hjulnav

De må være nøyaktige på en tiendedels millimeter og bør ha samme styrke som alle andre deler i konstruksjonen.

C. Estetiske og støttende deler

• Speilhus
• Indikatorbraketter
• Nummerskiltholdere

Til tross for at de ikke trenger å bære en last, kan disse delene lages med en enestående overflate, noe som gjør behovet for mer bearbeiding mindre sannsynlig.

Materialer og termiske egenskaper

De fleste motorsykkelstøpegods er laget av aluminiumslegeringer (A380, ADC12 eller LM6).

Viktige egenskaper ved A380 aluminiumslegering:

På grunn av varmeledningsevnen kan varmen spres fritt i motordelene på motorsykler, hovedsakelig i luftkjølte motorer. 

Detaljert: Støping av deler i motorsykler

Støping er en viktig del av motorsykkelproduksjonen i dag, fordi det gjør det mulig å raskt lage sterke og eksakte deler med lav vekt. Prosessen fungerer godt for metaller som aluminium, ettersom disse materialene egner seg godt til konstruksjoner og maskiner fordi de er sterke, men likevel lette, og dessuten avgir mindre varme når de sveises.

Nedenfor finner du noen av de mest brukte støpegodsdelene på motorsykler, sammen med hva de gjør, hvilke materialer de vanligvis er laget av, hvor mye kraft de må håndtere, og hvilke typer støpeformer som er best egnet til å lage dem.

1. Motorens veivhus

Funksjon:

Veivhuset er der du finner veivakselen, girkassen og noen ganger et oppbevaringssted for motorens olje. Det er en av de vanskeligste delene å håndtere fordi det kan bli veldig varmt og forårsake store belastninger i en motorsykkelmotor.

Materiale:

• Aluminiumslegering (A380 eller ADC12)
• Varmeledningsevne: ~96-105 W/m-K
• Smeltepunkt: ~610 °C
• Driftstemperatur: 80-120 °C

Krav til støping:

• En tykkelse på 2,5 til 3 mm gir mulighet for lettere materialer.
• Passasjer i motoren som bidrar til å flytte olje og holde delene avkjølt
• Det krever bruk av presser som arbeider under høyt trykk, sammen med en vakuummaskin som hjelper til med å holde metallet fritt for hull.

Dimensjonstoleranse:

• ±0,05 mm for overflater som forbinder et lager og et hus

2. Sylinderhode

Funksjon:

Topplokket stenger av den delen der drivstoffet forbrennes, og holder ventilene, tennpluggene og en kamaksel på plass.

Materiale:

• Aluminium LM6 eller ADC12
• Må tåle høy termisk belastning (200-250 °C)
• God maskinbearbeidbarhet og korrosjonsbestandighet

Hensyn til rollebesetning:

• Nøyaktig utlufting av støpeformen er nødvendig for å forhindre at gass blir fanget i det støpte emnet.
• CNC-maskinering etter støping bidrar til å sikre at ventilføringer og kamakselhull i aluminiumsdeler får en jevn og glatt form.
• Slangen må være trykktett (hydrostatisk trykktesting utføres opp til 5 bar).

3. Motordeksler (clutch, magneto, girkasse)

Funksjon:

Beskytt ting som tennplugger, ventiler og stempler i motoren mot tilsmussing, oljesøl eller skader fra utsiden.

Materiale:

• Aluminium A360 eller A380
• Ofte pulverlakkert eller anodisert etter støping
• Veggtykkelse: 2,5-4 mm

Støpemetode:

Høytrykksstøping resulterer ofte i glatte overflater med små overflategroper, noe som betyr at overflaten er veldig glatt å ta på.

Viktighet:

Gjør det mulig for bilen å holde oljetrykket oppe og opprettholde et effektivt kjølesystem. hjelper også til med å få dem til å se bra ut og hjelper folk med å gjenkjenne merket.

4. Styrefester og trippelklemmer

Funksjon:

Delene kobler rattstammen til gaflene og bidrar til å støtte dem.

Materiale:

• Pressstøping av aluminium (A356 eller A380)
• Strekkfasthet: ~200-250 MPa
• Utmattingslevetiden ble testet opptil 100 000 ganger med ulike belastninger.

Detaljer om rollebesetningen:

• Krever høydimensjonal nøyaktighet
• Varmebehandling kan gjøres etter støping for å forbedre stykkets duktilitet
• Styrelagrene må monteres med toleranser innenfor 0,02 mm

5. Bremsekaliperhus

Funksjon:

Rakkestempelet og bremsevæskekanalene bidrar til å drive bremsene.

Materiale:

• Høyfast aluminium (A413 eller modifisert ADC12)
• Må motstå høyt vanntrykk (100 til 120 ganger så mye som normalt lufttrykk).
• Høy korrosjonsbestandighet fordi den tåler å komme i kontakt med søppel på veien og å bli våt.

Hensyn til rollebesetning:

• De innvendige væskekanalene må ikke ha noen defekter som kan hindre væskestrømmen.
• Lekkasjetesting må utføres på hvert eneste produktparti.
• Tetting i stemplene avhenger i stor grad av overflatens finish.

6. Fotstøttebraketter og sidestativ

Funksjon:

Støtt førerens vekt og sørg for at motorsykkelen står stødig når den er parkert.

Materiale:

• Legeringer som kombinerer aluminium og silisium for å gjøre dem mer slitesterke
• Strekkfasthet: ~180 MPa
• Hardhet: ~80-100 HB

Støpemetode:

Gravitasjonsstøping eller lavtrykksstøping brukes når du trenger en overflate som ser penere ut og som har mindre risiko for å gå i stykker.

7. Svingarmkomponenter (i noen modeller)

Funksjon:

Støtter bakhjul og bidrar til å holde den i bevegelse opp og ned.

Materiale:

• Noen ganger laget av sterk aluminium, laget ved hjelp av matriser (A356-T6).
• Strekkfasthet etter behandling: ~240 MPa
• Veggtykkelse: 4-6 mm, avhengig av belastningsveier

Casting Notes:

• FEA brukes til spenningsfordeling
• Sveising eller maskinering av lagrene etter støping.

Oppsummeringstabell over viktige pressstøpedeler

Hver av disse delene er viktige fordi de bidrar til å sikre at motorsyklene fungerer godt, er trygge og ikke går i stykker. Ingeniørene bruker mye tid på å sørge for at delene er formet helt riktig, veldig lette, men likevel sterke nok for jobben, og dette gjøres for det meste ved hjelp av den sterke støpeprosessen i aluminium.

Parametere for støpeprosessen

A. Injeksjonstrykk

Ved høytrykksstøping brukes et trykk på rundt 200 til 1000 pund per kvadrattomme, noe som bidrar til at metallet beveger seg raskt inn i formen og sørger for at det ikke blir for mange luftbobler i delen.

B. Formtemperatur

Typiske formtemperaturer ligger vanligvis mellom 180 og 300 grader Celsius, og de reguleres av kjølekanaler som sørger for at metallet kjøles ned og herdes jevnt.

C. Fyllingstid

Hvis du injiserer formen innen 0,1 sekunder for små biter, forhindrer det kaldstopper og jevner ut overflaten.

D. Etterbehandling

Etter støping gjennomgår delene:

• Trimming av løpere og ventilasjonsåpninger
• Sandblåsing eller tromling
• Maskinering for kritiske dimensjoner
• Overflatebehandlinger som anodisering eller pulverlakkering bidrar til å beskytte metalldelene og får dem også til å se bedre ut.

Disse trinnene er viktige fordi de bidrar til å sikre at delene fungerer som de skal og passer perfekt sammen på en racersykkel.

Vanlige støpefeil og løsninger

Til tross for fordelene kan pressstøping føre til problemer med støpegodset hvis det ikke blir tatt godt vare på.

Typiske defekter:

Det er viktig å sikre kvalitetskontrollen for støping til bilindustrien, slik at den forblir trygg å bruke.

Fordeler med å bruke pressstøping til motorsykler

• Nøyaktige verktøy og maskiner gjør at det ikke er behov for like mye etterbehandling.
• Det er mulig å lage tusenvis av de samme delene ved hjelp av bare én matrise for masseproduksjon.
• Støping av aluminium bidrar til å redusere vekten på komponentene.
• God varmeledningsevne gir bedre motorkjøling.
• Raskere og rimeligere enn å produsere deler fra en billett.

Casestudie: Veivhusproduksjon

Veivhuset er viktig for enhver motorsykkel fordi det beskytter veivakselen og girkassen. Vanligvis brukes høytrykksstøping til å produsere et standard veivhus.

• Smeltetemperatur: 675 °C
• Formtemperatur: 250 °C
• Injeksjonstrykk: 70 MPa
• Syklustid: 60 sekunder
• Toleranse: ±0,05 mm
• Varmebehandling: T6 for bedre mekaniske egenskaper

Presisjonskomponenter øker motorens ytelse, samtidig som de letter belastningen og sparer drivstoff.

De nyeste trendene innen pressstøping av motorsykler

• Elektriske motorsykler: Stadig flere etterspør lette deksler til batterier og motorer.
• Magnesiumlegeringer: Selv om det koster mer, veier magnesium enda mindre.
• Automatisert kvalitetskontroll: AI-verktøy brukes til å identifisere støpeproblemer når de oppstår i sanntid.
• 3D-printede matriser: Raskere utvikling av prøver og kortere tid til klargjøring av verktøy.

AW-teknologien vil være avgjørende for effektiviteten og utformingen av motorsykkelkomponenter i fremtiden.

Formdesign for motorsykkeldeler

Hvordan pressstøpte deler fungerer og hvor lenge de varer, avhenger i stor grad av formens utforming. Ved produksjon av motorsykler bygges støpeformene for de spesifikke behovene til hver enkelt design.

For eksempel kan man støte på komplekse geometrier, som veivhus med oljekanaler på innsiden.

• Tynnveggede seksjoner (fra 1,5 til 3 mm i tykkelse)
• Bruk av utlufting og gating for å bli kvitt støpefeil
• Kjøleledningene i matrisen bidrar til å regulere temperaturen.

Det koster vanligvis mellom $15 000 og $40 000 å lage en matrise for et topplokk til en motorsykkel, og det kan produseres over 100 000 deler før nøyaktigheten på delene reduseres på grunn av slitasje.

Bruk av teknologiske legeringer i aluminiumstøping

De mekaniske og termiske behovene til delene i en motorsykkelmotor avgjør valget av aluminiumslegeringer.

Vanlige legeringer:

Alle har visse fordeler, blant annet høy varmeledningsevne og motstand mot utmattelse. A380 har for eksempel en varmeledningsevne på nesten 96 W/m-K, noe som bidrar til at varmen fra motoren raskt kan ledes bort.

Arbeid med verktøyene og vedlikehold av dem i pressstøping

Gamle deler av motorsykler bakgrunn med hard lys svart og hvit tone. reparasjon og vedlikehold gamle deler av motoren

Siden det produseres et stort antall støpedeler til bilindustrien, må man være spesielt oppmerksom på vedlikehold av verktøyene:

• Polering av matriser hvert 10 000. skudd
• Sørg for å varme opp grytene til ca. 200 °C før du begynner å bruke dem, slik at du unngår plutselige temperaturendringer.
• Se jevnlig etter tegn på skader, fordi det kan føre til feil som blafring og feilinnrettede formdeler.

I dag håndterer maskiner påføring av muggfrigjøringsmidler og bidrar til å kontrollere temperaturen i formene fra syklus til syklus, noe som fører til bedre konsistens i sluttproduktene.

Miljømessige og økonomiske konsekvenser

Miljømessige fordeler:

• Aluminiumstøping gjør at opptil 95% av materialet kan resirkuleres, noe som reduserer karbonutslippene.
• De bidrar til å spare rundt 30% i energibruk sammenlignet med eldre typer systemer.

Økonomiske betraktninger:

• Fordi pressstøpeverktøy er dyre, fører mengden av deler som lages til en svært lav kostnad for hver enkelt del.
• De fleste motorsykkelmotordeler som er laget med pressstøping, er opptil 40% billigere enn de som er laget med maskinering.
• Ved å bruke pressstøping kan moderne motorsykkelproduksjon være både kostnadseffektiv og miljøvennlig.

Kvalitetssikring i produksjonsprosessen

Leverandører av OEM-motorsykkeldeler bør implementere ISO 9001:2015- og IATF 16949-standarder. Vanlige kvalitetskontroller inkluderer:

• Røntgenteknologi brukes for å sjekke om metallets innside er porøs
• Bekreft nøyaktige målinger av deler med koordinatmålemaskiner (CMM).
• Test områder på motoren som må være lekkasjesikre
• Bruk av saltvann for å kontrollere de korrosjonsbestandige egenskapene til motorsykkelreservedeler

Bruken av standarder sørger for at delene oppfyller både de mekaniske kravene og sikkerhetskravene i bruksområder med høy ytelse.

Evne til å jobbe med både CNC-maskinering og overflatebehandling

Trykkstøpte deler er så godt som klare, men på enkelte steder (som lagerseter eller gjengehull) er det fortsatt behov for CNC-maskinering for å sikre at de er svært presise.

Etterbehandlingen omfatter også andre trinn:

• Pulverlakk for slitestyrke
• Anodisering for korrosjonsbeskyttelse
• Vibrasjon og trommling brukes for å gjøre overflaten mer attraktiv

Dermed er disse delene perfekte for umiddelbar bruk på produksjonslinjene.

Rolle i ytelse og sikkerhet

Pressstøping er viktig i mange bransjer.

• Redusere vekten: Komponenter laget av lettere aluminium er bedre for drivstofforbruket og bilens kjøreegenskaper.
• Varmestyring: Ved å gi bedre varmeledningsevne overføres varmen effektivt fra motoren, noe som fjerner risikoen for overoppheting.
• Strukturell sikkerhet: Hvis bilstøpingen er perfekt, kan styre- og fotstøttefester være sterkere ved krasj.

Selv om huset til bremsekaliperen bare er 0,1 millimeter feil, kan det føre til lekkasje av bremsevæske, noe som viser hvor viktig god kvalitet er for motorsykkelsikkerheten.

Utfordringer innen pressstøping av motorsykler

Noen av utfordringene i bransjen er

• Redusere støpefeil i den raske prototypingsprosessen
• Stigende metallpriser på aluminium på grunn av den globale etterspørselen fører til knapphet på forsyninger.
• Prøver å opprettholde styrken og samtidig holde ledningen lett
• Utmattelse av deler som følge av kjøring i så varme temperaturer og raske sykluser

Eksperter i bransjen ser på bedre formmaterialer, avanserte belegg (som nitrering) og AI-støttede støpesimuleringer for å løse disse problemene.

Fremtiden: Smarte støperier og Industri 4.0

Fremover vil fans av motorsykler sannsynligvis se disse elementene med:

• Digitale tvillinger kan brukes til å overvåke muggforholdene til enhver tid.
• Bruk av sensorer som oppdager og korrigerer støpeproblemer automatisk
• Additiv produksjon (3D-printing) kan gjøre det enklere og raskere å produsere komplekse verktøyinnsatser
• Inkludering av grønn energi i metallstøperier

Økningen av elektroniske kontroller og batteridrevne motorer i motorsykkeldesign vil øke behovet for avanserte pressstøpte deler i bransjen

Sammenligning: Pressstøping vs. andre produksjonsmetoder

Suksessen til motorsykkelmotordeler avhenger mye av å velge riktig produksjonsmetode. La oss se hvordan pressstøpte deler samsvarer med andre prosesser:

Vi vil sette sammen en sammenligning mellom pressstøping og sandstøping.

Når det gjelder prototyper og støping av store deler, er sandstøping rimeligere, mens høytrykksstøping er best når man skal lage de samme delene mange ganger til biler.

Pressstøping vs. smiing

Selv om smidde deler er sterke takket være kornflytstrukturen, er de mindre komplekse og gir en dårligere finish enn det pressstøping av aluminium kan gi. For deler som bare tåler middels belastning, er pressstøping et bedre og billigere alternativ enn andre metoder.

Optimalisering av design for støping av motorsykkeldeler

Ingeniørene bruker Finite Element Analysis (FEA) og Computational Fluid Dynamics (CFD) under konstruksjonen for å sikre at en del er sterk, lett og rimelig.

Optimaliseringer inkluderer:

• Bygger opp styrke gjennom ribbing, men mister lite muskelmasse
• Jevn veggtykkelse (vanligvis 2-3 mm)
• Tillat 0,5 til 2 graders trekkvinkel for å frigjøre matrisen fra matrisesettet.
• Du trenger også bosses og pads til der lasten kommer på tilhengeren.
• Det er veldig viktig å utforme komponenter så presist, spesielt for sports- og racermotorsykler.

Kjøling i pressstøpeformer

Det er viktig å regulere varmeledningsevnen i støpeformen under støping for å opprettholde nøyaktigheten i dimensjonene. Dette oppnås gjennom:

• Det er konforme kjølekanaler i matrisen.
• Termiske pinner (baffler) brukes i varme soner.
• Hvert skudd sprøytes av maskinen for å jevne ut oppvarmingen.

Du bør sørge for at temperaturen i støpeformen ligger mellom 180 °C og 300 °C. Hvis metallet blir overopphetet, kan det føre til termisk utmattelse og defekter under støpingen, for eksempel varmriving eller lodding.

Fordeler og ulemper med pressstøping brukt i motorsykkelproduksjon

La oss nå se på hvor mye det vil koste å produsere en mellomstor motorsykkelkomponent, for eksempel et sidedeksel til motoren (ca. 1,2 kg aluminium):

Sammenlignet med maskinbearbeiding av stangmateriale ($8,50 per stykk), er det lett å forstå hvorfor du kan spare penger på å støpe under trykk. Ved produksjon av mer enn 50 000 enheter motorsykkelreservedeler vil pressstøping være den rimeligste prosessen.

Sikre sertifiseringer og sporbarhet i pressstøping av motorsykler

Støpedeler skal være sporbare for alle partier som håndteres av OEM-leverandørene. Dette innebærer

Serialisering av deler

• Administrering av reagenser (stoffer, smeltepunkt og alt som er urent)
• Registrering av temperatur og trykk (smelting, injeksjon og form)
• Destruktive og ikke-destruktive tester

Du må bruke ISO 9001, TS 16949 og i noen tilfeller AS 9100 for deler som skal inn i motorsykkelmotoren, som topplokk og girkassedeksler.

Integrering med andre produksjonsprosesser

Pressstøping kan ikke gjøres alene. Prosessen inkluderer tiltak i produksjonen av motorsykler.

• Sveising (f.eks. for monteringsbraketter)
• Maskinering (boring, gjenging, planbearbeiding)
• Brukere kan varmebehandle plater (exfor ample T6) for å øke styrken.
• Monteringslinjer (robotassisterte eller manuelle)

Et automatisert eksempel kan være et trykkstøpt girhus:

• Støping (A380 aluminium)
• CNC-boring (lagersete)
• Pulverlakk beskytter de maskinbearbeidede delene mot slitasje og korrosjon.
• Rullelagrene og oljetetningene brukes til montering.

Denne metoden fremhever den rollen som bilstøping spiller i industrien som helhet.

Konklusjon

Motorsykkelmotorer og reservedeler formes bedre gjennom pressstøping enn med andre metoder på grunn av den høye nøyaktigheten og det flotte utseendet på sluttproduktet. Fra å bruke trykkstøping av aluminium, produsentene oppnår høy dimensjonsnøyaktighet, god evne til å overføre varme og høy styrke i forhold til vekten. Selv om det kan oppstå støpefeil, er de enkle å rette opp ved hjelp av prosesskontroll og avanserte teknikker som høytrykksstøping. Økende etterspørsel etter motorsykler med bedre ytelse og lavere drivstofforbruk vil gjøre det enda viktigere for pressstøpte deler å få en fremtredende plass i motorsykkelindustrien over hele verden.

Vanlige spørsmål

Hvorfor er deler produsert av aluminiumsstøping spesielle for motorsykler?

Deler som produseres ved hjelp av pressstøping i aluminium er lette, varmebestandige og sterke. Det gjør det mulig å lage kompliserte deler som må passe tett sammen.

Hvilke deler av motorsykler lages ved hjelp av pressstøpeprosessen?

Blant de ulike trykstøpte produktene finner du veivhus, topplokk, motordeksler, bremsekalipere og deler til styrfester.

Hvilke strategier brukes for å garantere topp kvalitet i noen få motorsykkeldeler?

Temperatur, vakuumstøping og inspeksjoner som inkluderer røntgen og trykkmålinger, brukes for å sikre kvaliteten.

Hvorfor er trykkstøping bedre enn andre prosesser?

Denne metoden gir en jevnere overflate, økt nøyaktighet, raskere arbeid og lavere enhetskostnader ved produksjon av mange like deler.