Ważnym przykładem jest użycie odlew aluminiowy podwozie, które odegrało kluczową rolę. Mocny, precyzyjny i lekki komponent jest zwykle wybierany przez producentów z wielu branż. W dzisiejszych czasach, gdy świat przemysłowy porusza się szybko, ważne jest, aby wszystko było wydajne, działało dobrze i było niezawodne. Firmy działające w branży motoryzacyjnej i lotniczej są zainteresowane rozwiązaniami, które są lekkie, niezawodne i przyjazne dla środowiska. 

Odlewanie ciśnieniowe i jego miejsce w produkcji podwozi

W procesie odlewania ciśnieniowego stopiony metal jest umieszczany we wnęce formy. Gdy metal ostygnie i zestali się wewnątrz formy, odciskany jest na nim kształt formy, a element jest bardzo dokładny i dobrze wykonany. Ponieważ aluminium jest lekkie i odporne na korozję, jest ono najczęściej wybierane do tej techniki.

Dzięki formowaniu wtryskowemu, podwozie odlewane jest poprzez wypełnienie formy stopionym aluminium. Komponent jest wytrzymały, lekki i bardzo spójny pod względem jakości. Ma to największe znaczenie w branży motoryzacyjnej, robotyce, elektronice i lotnictwie, ponieważ elementy takie jak części zawieszenia i ramy powinny być zarówno elastyczne, jak i dokładne.

Obudowa z odlewanego ciśnieniowo aluminium: Powody wyboru

Z wielu powodów aluminium generalnie wygrywa w zastosowaniach metalowych w konstrukcjach. Powody są jasne, dlaczego ten materiał jest preferowany w przypadku podwozi wykonanych metodą odlewania ciśnieniowego aluminium:

• W przypadku zastosowań, w których mniejsza waga jest ważna dla wydajności, takich jak pojazdy elektryczne i drony, aluminium jest bardzo przydatne ze względu na wysoką moc w stosunku do rozmiaru.
• Ze względu na tworzącą się warstwę tlenku, aluminium nie ulega łatwo korozji w taki sam sposób, jak stal. Komponenty będą działać dłużej, nawet w trudnych warunkach pogodowych.
• Ponieważ ciepło generowane przez niektóre urządzenia elektroniczne jest łatwe do odprowadzenia, aluminium jest idealnym materiałem na ich obudowy i podwozia.
• Aluminium może być poddane recyklingowi w całości, więc jego właściwości pozostają takie same i wspierają zrównoważony rozwój nowoczesnej produkcji.

Taka konstrukcja aluminiowej obudowy odlewanej ciśnieniowo oznacza, że jest ona użyteczna, przyjazna dla środowiska i opłacalna w miarę upływu czasu.

Co to jest aluminiowa obudowa? 

Podwozie wykonane głównie z aluminium to podstawa lub rama w urządzeniach, pojazdach i maszynach, która utrzymuje i wspiera ich komponenty. Jest to główna podpora, zapewniająca wytrzymałość, sztywność i wyrównanie wszystkich innych połączonych części.

Ważne punkty dotyczące aluminiowej obudowy:

• Aluminium i stopy aluminium, o których wiadomo, że są zarówno mocne, jak i nieważkie, składają się na aluminium.
• Odgrywa on ważną rolę, wzmacniając resztę pojazdu, maszyny lub urządzenia, w tym silnik, elektronikę i zawieszenie.
• W samochodach, motocyklach, dronach, robotach, laptopach, maszynach przemysłowych i lotniczych.

Dlaczego aluminium jest dobrym materiałem na podwozie?

• Oszczędność paliwa: Niska waga sprawia, że samochód zużywa mniej paliwa, a elektronika jest łatwiejsza do przenoszenia.
• Nie koroduje tak łatwo: Stal nierdzewna jest bardziej odporna na rdzę i korozję, co przydaje się na zewnątrz lub w miejscach o wysokiej wilgotności.
• Trwałe i nie ciężkie: Ma niewielką masę, ponieważ jest tak mocny i sztywny.
• Usuwanie ciepła: Dobre przenoszenie temperatury pomaga radzić sobie z ciepłem części elektronicznych i silnikowych.
• Jakość: Po poddaniu recyklingowi metal nie traci swojej jakości, dzięki czemu jest bardziej przyjazny dla środowiska.

Powszechne zastosowania podwozi aluminiowych

Ogólnie rzecz biorąc, aluminiowa obudowa jest szanowana za wytrzymałość, lekkość i odporność na szkodliwe działanie środowiska, co czyni ją najlepszym wyborem dla wielu branż.

Zmniejsza trudności podczas okablowania i konstrukcji w aluminiowej obudowie

Posiadanie aluminiowej obudowy w pojazdach, robotyce i elektronice zmniejsza liczbę kroków potrzebnych do wytworzenia produktu i jego okablowania. Oto jak to zrobić:

1. Zintegrowane elementy konstrukcyjne

Aluminiowe obudowy wykonane metodą odlewania ciśnieniowego pozwalają teraz na uwzględnienie w projekcie kanałów, mocowań i wsporników. Dzięki tym cechom możliwe jest:

• Prowadzenie przewodów i kabli jest bardzo proste.
• Z systemem zintegrowane są miejsca na mikrofony, głośniki i kamery.
• Mniejsza potrzeba stosowania dodatkowych elementów mocujących, wsporników lub wiercenia otworów

Wprowadzenie automatyzacji do procesu sprawia, że budowa i montaż są prostsze, szybsze i tańsze.

2. Lekkość ułatwiająca obsługę

Ponieważ aluminium jest lżejsze, podwozie również staje się lżejsze, co ułatwia montaż. Dzięki temu robotnicy lub roboty nie są nadmiernie obciążeni, ponieważ konfiguracja staje się szybsza:

• Wiązki przewodów
• Czujniki
• Jednostki sterujące

3. Doskonała skrawalność

Ponieważ aluminium jest elastyczne, łatwiej jest je ciąć, wiercić i gwintować niż twardsze metale. Upraszcza to pracę:

• Umieszczanie otworów lub szczelin, w których przechowywane są przewody
• Zmiana frameworka podczas programowania lub naprawy robota
• Pracuj nad konstrukcją tak, aby przelotki lub złącza były dobrze włożone, ale jej nie osłabiały.

4. Przewodność cieplna i elektryczna

Ciepło i elektryczność z łatwością przechodzą przez aluminium. Metal zwykle nie radzi sobie z elektrycznością, ale jego zdolność do rozpraszania ciepła chroni przewody i elektronikę przed uszkodzeniami spowodowanymi ciepłem.

• Komponenty zasilające znacznie szybciej pozbywają się ciepła
• Części okablowania znajdujące się wewnątrz obudowy zapobiegają przegrzaniu, co zmniejsza prawdopodobieństwo awarii.

5. Odporność na korozję oznacza dłuższą żywotność okablowania

Ponieważ aluminium jest odporne na korozję, części łączące przewody i podwozie mogą wytrzymać dłużej. Oznacza to:

• Stwierdzono mniej problemów związanych z uziemieniem
• Mniejsze ryzyko zwarcia dzięki ochronie przed rdzą lub korozją
• Lepsze wyniki w niekorzystnych warunkach

Ważne materiały do produkcji aluminiowych obudów

Wybór materiałów o najwyższej wytrzymałości, lekkości i trwałości stanowi wczesną część produkcji aluminiowych podwozi. Są one najważniejsze w takich dziedzinach jak motoryzacja, lotnictwo, elektronika i robotyka, które wymagają wysokiej wydajności.

Oto główne surowce i ich rola w budowie aluminiowego podwozia:

1. Pierwszą formą aluminium jest duży blok lub kęs

Proces rozpoczyna się od wykorzystania metody Bayera do produkcji tlenku glinu z boksytu, a następnie elektrolizy w celu uzyskania czystego aluminium (patrz schemat).

• Występuje w postaci wlewków, kęsów lub stopów do użycia.
• Materiał karoserii ma stanowić podstawę dla podwozia. Zostaje on stopiony i wykorzystuje odlewanie, wytłaczanie lub obróbkę skrawaniem do kształtowania.

2. Stopy aluminium

Ponieważ czyste aluminium nie jest wystarczająco wytrzymałe, miesza się je z innymi substancjami, tworząc stopy aluminium. Są one zaprojektowane tak, aby zapewnić lepsze parametry mechaniczne, na przykład są mocne, wytrzymałe i odporne na korozję.

Pierwiastki często dodawane do czystych metali znane są jako pierwiastki stopowe.

W przypadku podwozi popularnymi stopami aluminium są:

A380 jest dobry do odlewania ciśnieniowego, ponieważ ma dobrą wytrzymałość, płynny przepływ i jest mniej podatny na korozję.

Niekiedy wytłaczane rury do ram podwozia charakteryzują się wysoką spawalnością i trwałością.

Stal 7075 jest bardzo wytrzymała i lekka; jest często wybierana do przemysłu lotniczego i pojazdów o najwyższych osiągach.

3. Aluminium z recyklingu

Recykling puszek aluminiowych, starych pojazdów i starych budynków pomaga dostarczać znaczną część surowego aluminium potrzebnego do produkcji podwozi.

Korzyści: Potrzebuje 5% energii do produkcji pierwotnego aluminium, więc obniża koszty i jest zrównoważony.

Aluminium może być poddane recyklingowi bez utraty jakichkolwiek ważnych właściwości fizycznych, co czyni je idealnym wyborem dla konstrukcji.

4. Smary i środki stosowane do uwalniania z formy (do odlewania ciśnieniowego)

Stosowany do odlewania ciśnieniowego aluminium:

• Trzymaj pleśń z dala od bardzo gorących miejsc.
• Sprawdź, czy odlew łatwo się wysuwa.
• Lepsza gładkość i wygląd próbki.

Nie są one uwzględnione w tym, co widzisz, ale pomagają w płynnej pracy.

5. Środki chemiczne do obróbki powierzchni (opcjonalnie)

Następnym krokiem może być obróbka aluminiowego podwozia poprzez anodowanie, malowanie proszkowe lub galwanizację w celu uzyskania takich właściwości jak:

• Odporność na korozję
• Izolacja elektryczna
• Poprawa estetyki

Surowce, na przykład kwasy, barwniki, żywice lub sole metali, są wykorzystywane w tych zabiegach.

Podsumowanie

Aluminiowe obudowy wykonane są głównie z aluminium:

• Aluminium jest najpierw wytwarzane z boksytu.
• Stopy wykonane z aluminium (A380, 6061, 7075 itd.)
• Aluminium z recyklingu
• Dodatki chemiczne lub fizyczne, a także smary stosowane do odlewania.
• Zabiegi (zarówno w celu ochrony, jak i poprawy wyglądu) stosowane na powierzchni są znane jako środki chemiczne do obróbki powierzchni.

Wszystkie te elementy łączą się ze sobą, wspierając konstrukcję lekkiej i wytrzymałej ramy do wszystkiego, od samochodów po laptopy.

Produkcja podwozi aluminiowych wymaga narzędzi

1. Używane są maszyny do odlewania ciśnieniowego

Są one niezwykle ważne dla tworzenia odlew aluminiowy podwozie. Układ hydrauliczny w maszynie wtłacza stopione aluminium do stalowej formy pod ciśnieniem, która kształtuje ramę. Ze względu na wysoką temperaturę topnienia, większość maszyn do odlewania ciśnieniowego z zimną komorą jest wykonana z aluminium.

2. Oprzyrządowanie do form lub matryc

W procesie odlewania wykorzystywane są specjalne formy (lub matryce) do kształtowania podwozia. Stal jest hartowana, aby Sharpies były trwałe i mogą zawierać kanały druciane lub punkty montażowe. Dzięki temu części mają za każdym razem taką samą geometrię.

3. Maszyny CNC

Maszyny CNC (Computer Numerical Control) są wymagane po odlaniu lub wytłoczeniu, aby wyciąć, wywiercić i ukończyć podwozie. Dzięki obróbce CNC można osiągnąć wysoką precyzję, co czyni ją przydatną do wykonywania ciasnych szczelin i otworów ważnych podczas montażu.

4. Sprzęt spawalniczy

Istnieją projekty, w których części aluminiowe są łączone za pomocą spawania. Tradycyjnie wybiera się spawanie TIG ze względu na jego dokładność i atrakcyjny produkt końcowy. Spawanie MIG jest lepszym wyborem. Elementy, które utrzymują części w precyzyjnych miejscach podczas spawania, nazywane są przyrządami i uchwytami.

5. Narzędzia montażowe

Gdy podwozie jest gotowe, do montażu reszty samochodu potrzebne są inne narzędzia, na przykład klucze dynamometryczne, wkrętaki elektryczne, zestawy nitów i pistolety do nitów. Wspierają one silne połączenie między płytkami elektronicznymi, łącznikami lub częściami mechanicznymi a ramą.

6. Systemy powlekania powierzchni

Odporność na korozję poprawia się dzięki różnym obróbkom powierzchni, a ogólny wygląd metalu jest lepszy. Regularnymi narzędziami są zbiorniki do anodowania, kabiny do malowania proszkowego i systemy natryskowe. Służą one do wzmocnienia i zapewnienia ładnego wyglądu aluminiowego podwozia.

7. Narzędzia kontroli jakości

Urządzenia kontrolne sprawdzają, czy podwozie spełnia wymagania określone przez firmę. Sprawdzają one wymiary za pomocą suwmiarek, mikrometrów i współrzędnościowych maszyn pomiarowych (CMM). Testery rentgenowskie i ultradźwiękowe wykrywają problemy wewnątrz spoiny lub wewnątrz testowanej części.

8. Sprzęt do obsługi materiałów

Transport ciężkich lub gorących materiałów wymaga bezpieczeństwa. Transport różnych rodzajów materiałów, takich jak kęsy lub metal, wymaga pomocy wózków widłowych, ramion robotycznych, dźwigów i przenośników taśmowych.

Podsumowanie: Kluczowe narzędzia używane w produkcji podwozi aluminiowych

Wszystkie te elementy składają się na pewność, że aluminiowa obudowa będzie dokładna, wytrzymała, lekka i użyteczna w produkcji. Jeśli wolisz otrzymać zdjęcie lub schemat opisujący cały proces, nie wahaj się zapytać!

Dokładność i możliwość regulacji

Precyzja i poziom szczegółowości dostępny dzięki odlewaniu ciśnieniowemu sprawiają, że jest to bardzo odpowiednie rozwiązanie do produkcji podwozi. W większości przypadków tego typu metody oznaczają kilka etapów cięcia, spawania i montażu, co może wydłużyć pracę i zwiększyć ryzyko błędów. Korzystając z odlewów ciśnieniowych, podwozie można uformować w skomplikowane kształty w jednym kroku, co zmniejsza zapotrzebowanie na dalszą obróbkę.

Żebra, wypustki i inne wzory mogą być uwzględnione w projekcie formy, dzięki czemu stają się częścią produktu końcowego i poprawiają zarówno jego wygląd, jak i strukturę. Dzięki temu poprawia się ogólna jakość produktu, łatwiej jest go zmontować, a wysyłka zajmuje mniej czasu.

Zastosowania w różnych branżach

Ponieważ coraz więcej branż rozumie płynące z tego korzyści, rośnie zapotrzebowanie na aluminiowe obudowy odlewane ciśnieniowo. Główne branże wykorzystujące sztuczną inteligencję to:

1. Przemysł motoryzacyjny

Zmniejszenie masy samochodów, głównie modeli elektrycznych i hybrydowych, jest ważne dla lepszego zużycia paliwa i zdrowia baterii. Dzięki odlewom ciśnieniowym pojedyncze podwozie może składać się z wielu sekcji, nie zwiększając zbytnio masy ani nie komplikując konstrukcji. Dobrym przykładem jest Tesla, która przeszła na wielkoskalowe odlewy aluminiowe do swoich samochodów, co znacznie zmniejsza ilość potrzebnej pracy i koszty.

2. Elektronika użytkowa

Ponieważ aluminiowe obudowy odlewane ciśnieniowo są wytrzymałe i dobrze chłodzą ciepło, ich zastosowanie jest bardzo powszechne w wewnętrznych ramach urządzeń kompaktowych. Cienkie ścianki i dobre tolerancje umożliwiają projektowanie smuklejszych urządzeń AV.

3. Przemysł lotniczy i obronny

Zwłaszcza w przemyśle lotniczym i kosmonautycznym, części muszą być zarówno bardzo dokładne, jak i bardzo wytrzymałe, a jednocześnie lekkie. Podwozie odlewane z aluminium nadaje się do produkcji części w bezzałogowych statkach powietrznych (UAV), technologii satelitarnej i oprzyrządowaniu. Odporność metalu na korozję i jego doskonałe przewodnictwo cieplne są bardzo przydatne na dużych wysokościach i w miejscach o różnych temperaturach.

4. Automatyka i robotyka

Ramy robotów muszą być zarówno wytrzymałe, jak i lekkie, aby ruch był precyzyjny i zużywał mniej energii. Zastosowanie odlewów ciśnieniowych w ramach robotów pomaga uzyskać mniejszą bezwładność i łatwiejsze sterowanie z poziomu systemu operacyjnego robota (ROS). Inżynierowie mogą włączać czujniki i ścieżki kablowe do produktów odlewanych ciśnieniowo ze względu na swobodę projektowania.

Dobra wydajność i wytrzymałość

Komponenty podwozia muszą być trwałe, bez względu na wszystko. Podwozie musi radzić sobie ze wszystkimi rodzajami ciśnienia, zmianami temperatury i musi stawić czoła elementom zewnętrznym, niezależnie od tego, co chroni. Podwozie wykonane z odlewu aluminiowego spełnia te wymagania.

Odlewanie ciśnieniowe oraz specjalne właściwości aluminium sprawiają, że elementy są bardzo odporne na zmęczenie, zmieniają się w czasie i wytrzymują silne uderzenia. Oprócz odpowiedniej konstrukcji, podwozie może być jeszcze mocniejsze i mniej podatne na korozję dzięki anodowaniu, malowaniu proszkowemu lub dodatkowej obróbce powierzchni.

Korzyści związane z gospodarką i środowiskiem

Wykonywanie podwozia odlewanego ciśnieniowo jest wydajne, co zmniejsza jego koszt. Po wykonaniu formy, każda jednostka może być szybko wyprodukowana z niewielką ilością odpadów. W przeciwieństwie do obróbki skrawaniem lub kucia, które zabierają materiał, odlewanie ciśnieniowe kształtuje metal blisko wymaganego rozmiaru, więc nie marnuje się dużo materiału.

Obniża to również koszty produkcji i pomaga w produkcji przyjaznej dla środowiska. Większość aluminiowych części odlewanych ciśnieniowo jest tworzona przy użyciu aluminium pochodzącego z recyklingu, co sprawia, że zarówno metal, jak i proces są bardzo zrównoważone. O wiele mniej energii potrzeba do recyklingu aluminium niż do jego produkcji z rudy, dlatego jest to zrównoważone rozwiązanie na przyszłość.

Kontrola jakości i spójność

Polegają na aluminiowych podwoziach odlewanych ciśnieniowo, ponieważ pomagają one zarówno w wydajności, jak i przewidywalnych wynikach. Ponieważ odlewanie ciśnieniowe można powtarzać, wszystkie gotowe komponenty są takie same. Jest to bardzo ważne w branżach takich jak motoryzacyjna i lotnicza, ponieważ wymagane jest idealne dopasowanie komponentów.

Teraz inżynierowie mogą cyfrowo sprawdzać ryzyko uwięzienia powietrza i skurczu, korzystając z tych narzędzi, bez wcześniejszego wykonywania formy. W wyniku planowania prawdopodobieństwo wystąpienia błędów w produkcji spada, a wydajność wzrasta.

Problemy i punkty do przemyślenia

Nadal istnieją pewne trudności związane z wytwarzaniem wytrzymałych odlewanych ciśnieniowo podwozi. Budowa początkowej formy jest kosztowna, co sprawia, że odlewanie ciśnieniowe najlepiej sprawdza się w produkcji na dużą skalę. Ponadto kształt formy powinien uwzględniać sposób poruszania się metalu, szybkość chłodzenia części i kurczenie się materiału, aby zapobiec wadom podczas odlewania.

Pomimo swojej lekkości, aluminium nie jest wystarczająco twarde, aby służyć w aplikacjach, które są intensywnie użytkowane, dlatego stal jest częściej wybierana do takich potrzeb. W tym przypadku mieszanka materiałów, zwana rozwiązaniami hybrydowymi lub unikalnymi stopami, może pomóc poprawić wyniki narzędzi.

Innowacje w branży: Odlewanie ciśnieniowe

Odlewanie części podwozia z aluminium staje się coraz lepsze dzięki postępom w sposobie odlewania i produkcji. Odlewanie próżniowe, wyciskanie i odlewanie półstałe pozwalają na produkcję części, które mają mniej wad i lepsze właściwości mechaniczne.

Zintegrowana sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe w kontroli jakości i projektowaniu form wprowadza znaczące pozytywne zmiany w produkcji. Ponieważ pojazdy elektryczne, drony i inteligentne urządzenia stają się coraz bardziej popularne, wytrzymałe, lekkie i zrównoważone podwozia będą wymagane w większej liczbie.

Wnioski

Nowoczesna produkcja w dużej mierze opiera się na aluminiowych podwoziach odlewanych ciśnieniowo, ponieważ są one mocniejsze, mniej ważą, oferują większą precyzję i są bardziej przyjazne dla środowiska. W pojazdach, samolotach, technologii i robotach kompozyty zmieniają sposób wytwarzania elementów konstrukcyjnych. Spełniając zarówno obecne wymagania przemysłowe, jak i cel ochrony środowiska, podwozie odlewane ciśnieniowo staje się głównym motorem postępu i rozwoju. Wciąż ewoluując, odlewanie ciśnieniowe aluminium pozostanie w centrum nowoczesnej inżynierii, w miarę pojawiania się nowych zastosowań i materiałów.

Najczęściej zadawane pytania

1. Co należy rozumieć przez obudowę odlewaną ciśnieniowo z aluminium?

Aluminiowe podwozie do odlewania ciśnieniowego rozpoczyna się od wstrzyknięcia gorącego ciekłego aluminium do stalowej formy, która jest utrzymywana pod ciśnieniem. Dzięki temu procesowi sprzęt wykorzystywany w pojazdach, elektronice i maszynach jest trwały, lekki i dokładny.

2. Dlaczego inżynierowie wybierają aluminium zamiast stali do budowy podwozia?

Ponieważ aluminium jest lekkie, nie ulega łatwo korozji i jest wytrzymałe, jest popularnym wyborem dla podwozi. Takie materiały są stosowane w celu zwiększenia wydajności paliwowej w samochodach i uczynienia elektroniki bardziej poręczną, łatwą w obsłudze i zdolną do uwalniania uwięzionego ciepła.

3. Które branże regularnie stosują podwozia odlewane ciśnieniowo z aluminium?

Samochody, samoloty, roboty, produkty elektroniczne i duże maszyny opierają się na aluminiowych podwoziach odlewanych ciśnieniowo. Ich zaletą jest lekkość, trwałość i elastyczność włókna węglowego.

4. Jak długo wytrzyma aluminiowa obudowa odlewana ciśnieniowo?

Odlewane obudowy wykonane z aluminium są bardzo wytrzymałe. Aluminium, które jest stopem do odlewania, zapewnia dużą odporność na uderzenia, korozję i zużycie. Ponadto elementy wykonane metodą odlewania ciśnieniowego są mocne i zachowują swój pierwotny kształt pod każdym obciążeniem.

5. Czy obudowa wykonana z aluminium może być poddana recyklingowi?

Tak, może być wielokrotnie poddawany recyklingowi i nadal zachowywać swoją jakość. Produkcja aluminiowych podwozi z materiałów pochodzących z recyklingu wymaga mniej energii niż wytwarzanie ich z surowej rudy, dlatego są one zarówno ekologiczne, jak i praktyczne przez lata.