Un exemplu important este utilizarea aluminiu turnat sub presiune șasiu, care a jucat un rol esențial. Puternică, precisă și ușoară, această componentă este de obicei aleasă de producătorii din multe industrii. În zilele noastre, când lumea industrială se mișcă rapid, este important ca totul să fie eficient, să funcționeze bine și să fie fiabil. Firmele care activează în domeniul vehiculelor și aerospațial sunt interesate de soluții care sunt ușoare, fiabile și ecologice.
Turnarea sub presiune și locul său în fabricarea șasiurilor
În turnarea sub presiune, metalul topit presurizat este introdus într-o cavitate de matriță. Odată ce metalul s-a răcit și s-a solidificat în interiorul matriței, forma matriței este imprimată pe acesta, iar componenta este foarte precisă și bine realizată. Deoarece este ușor și rezistă la coroziune, aluminiul este cel mai adesea ales pentru această tehnică.
Prin turnare prin injecție, un șasiu turnat sub presiune este realizat prin umplerea matriței cu aluminiu topit. Componenta se dovedește a fi rezistentă, ușoară și de o calitate foarte constantă. Aceasta contează cel mai mult în industria auto, robotică, electronică și aerospațială, deoarece elemente precum piesele de suspensie și cadrele trebuie să fie flexibile și exacte.
Șasiu din aluminiu turnat sub presiune: Motivele alegerii
Pentru o serie de puncte bune, aluminiul câștigă în general în utilizarea metalului pentru structuri. Motivele sunt clare de ce acest material este mult preferat pentru șasiurile realizate prin turnare sub presiune de aluminiu:
- Pentru utilizările în care greutatea redusă este importantă pentru performanță, cum ar fi vehiculele electrice și dronele, aluminiul este foarte util datorită puterii sale ridicate pentru dimensiunea sa.
- Datorită stratului de oxid pe care îl dezvoltă, aluminiul nu este ușor afectat de coroziune în același mod în care este afectat oțelul. Componentele vor dura mai mult, chiar și în condiții meteorologice nefavorabile.
- Deoarece căldura generată de unele componente electronice este ușor de gestionat, aluminiul este ideal pentru carcasele și șasiurile acestora.
- Aluminiul poate fi reciclat în întregime, astfel încât proprietățile rămân aceleași și susțin durabilitatea producției moderne.
Acest design al șasiului din aluminiu turnat sub presiune înseamnă că este util, bun pentru mediu și rentabil pe măsură ce trece timpul.
Ce este un șasiu din aluminiu?
Un șasiu fabricat în principal din aluminiu este baza sau cadrul dispozitivelor, vehiculelor și mașinilor care susține și sprijină componentele acestora. Acesta este suportul principal, oferind rezistență, rigiditate și aliniere tuturor celorlalte părți conectate.
Puncte importante despre șasiul din aluminiu:
- Aluminiul și aliajele de aluminiu, care sunt cunoscute a fi atât puternice, cât și ușoare, alcătuiesc aluminiul.
- Acesta joacă un rol major, oferind rezistență restului vehiculului, mașinii sau dispozitivului, inclusiv motorului, sistemului electronic și suspensiei.
- În mașini, motociclete, drone, roboți, laptopuri, mașini industriale și mașini aerospațiale.
De ce aluminiul este un material bun pentru un șasiu?
- Consum redus de combustibil: Datorită greutății reduse, mașina consumă mai puțin combustibil, iar componentele electronice sunt ușor de mutat.
- Nu se corodează la fel de ușor: Oțelul inoxidabil este mai rezistent la rugină și coroziune, ceea ce este util în exterior sau în locuri cu umiditate ridicată.
- Durabil și nu greu: Are o cantitate mică de volum, deoarece este atât de puternică și rigidă.
- Îndepărtarea căldurii: Transferul bun al temperaturii ajută la gestionarea căldurii componentelor electronice și ale motorului.
- Calitate: Metalul nu își pierde calitatea după ce este reciclat, deci este mai bun pentru mediu.
Utilizări comune ale șasiului din aluminiu
| Industrie | Exemplu de caz de utilizare |
| Automobile | Cadre pentru vehicule, tăvi pentru baterii EV |
| Electronică | Corpuri de laptop și smartphone |
| Industria aerospațială | Schelete de drone și UAV |
| Robotică | Bazele roboților și cadrele structurale |
| Industrial | Carcase și incinte pentru mașini |
În general, un șasiu din aluminiu este respectat pentru că este puternic, ușor și rezistent la deteriorarea mediului, ceea ce îl face alegerea de top pentru multe industrii.
Reduce dificultatea cablării și construcției în șasiul din aluminiu
1. Componente de proiectare integrate
Șasiurile din aluminiu realizate prin turnare sub presiune permit acum includerea în design a unor canale, suporturi și console. Datorită acestor caracteristici, este posibil să:
- Dirijarea firelor și a cablurilor este simplificată.
- Există locuri de fixare integrate în sistem pentru microfoane, difuzoare și camere.
- Mai puțină nevoie de a utiliza elemente de fixare suplimentare, suporturi sau găuri de foraj
Introducerea automatizării în proces face construcția și asamblarea mai simple, mai rapide și mai puțin costisitoare.
2. Ușoare pentru a ușura manipularea
Deoarece aluminiul este mai ușor, șasiul devine, de asemenea, mai ușor, iar acest lucru îl face mai ușor de asamblat. Prin utilizarea acestuia, muncitorii sau roboții nu sunt suprasolicitați, deoarece configurarea devine mai rapidă:
- Fascicule de cabluri
- Senzori
- Unități de control
3. Mașinabilitate excelentă
Deoarece aluminiul este flexibil, este mai ușor de tăiat, găurit și filetat decât metalele mai dure. Acest lucru simplifică:
- Plasarea de găuri sau fante în care sunt depozitate firele
- Schimbarea cadrului în timpul dezvoltării sau la repararea robotului
- Lucrul pe structură, astfel încât ochelarii sau conectorii să fie bine introduși, dar să nu o slăbească
4. Conductivitate termică și electrică
Căldura și electricitatea se mișcă ușor prin aluminiu în mod natural. Metalul nu manipulează de obicei electricitatea, dar calitatea sa de a disipa căldura protejează firele și componentele electronice de deteriorarea cauzată de căldură.
- Componentele de putere scapă mult mai repede de căldură
- Părți ale cablajului păstrate în interiorul șasiului evită supraîncălzirea, ceea ce reduce posibilitatea defecțiunilor.
5. Rezistența la coroziune înseamnă că cablajul va dura mai mult
Deoarece aluminiul este rezistent la coroziune, piesele care conectează firele și șasiul sunt susceptibile să dureze mai mult. Acest lucru înseamnă că:
- Sunt constatate mai puține probleme legate de împământare
- Există mai puține șanse de scurtcircuit datorită protecției împotriva ruginii sau coroziunii
- Rezultate mai bune în condiții nefavorabile
Materiale importante pentru fabricarea șasiului din aluminiu
Iată care sunt principalele materii prime și ce rol joacă acestea în construirea unui șasiu din aluminiu:
1. Prima formă de aluminiu este un bloc mare sau un lingou
Procesul începe prin utilizarea metodei Bayer pentru a produce alumină din bauxită, apoi folosind electroliza pentru a obține aluminiu pur (a se vedea diagrama).
- Se prezintă sub formă de lingouri, billete sau topituri pentru a fi utilizate.
- Scopul materialului de caroserie este de a fi baza pentru șasiu. Acesta devine topit și utilizează turnarea, extrudarea sau prelucrarea pentru modelare.
2. Aliaje de aluminiu
Deoarece aluminiul pur nu este suficient de puternic, acesta este amestecat cu alte substanțe pentru a obține aliaje de aluminiu. Acestea sunt concepute pentru a oferi factori mecanici îmbunătățiți, de exemplu, sunt puternice, rezistente și rezistente la coroziune.
Elementele adăugate frecvent la metalele pure sunt cunoscute sub denumirea de elemente de aliere.
| Element de aliere | Funcția |
| Siliciu (Si) | Îmbunătățește fluiditatea și capacitatea de turnare (utilizat în turnarea sub presiune) |
| Magneziu (Mg) | Crește rezistența și rezistența la coroziune |
| Cupru (Cu) | Îmbunătățește rezistența și prelucrabilitatea |
| Zinc (Zn) | Crește rezistența la tracțiune (comună în aplicațiile aerospațiale) |
| Mangan (Mn) | Crește rezistența la uzură și duritatea |
Pentru șasiu, aliajele de aluminiu populare sunt:
A380 este bun pentru turnare sub presiune, deoarece are o rezistență bună, o curgere lină și este mai puțin probabil să corodeze.
Uneori, tuburile extrudate pentru cadrele de șasiu beneficiază de sudabilitate și durabilitate.
Oțelul 7075 este foarte robust și ușor; este adesea selectat pentru industria aerospațială și pentru vehicule de înaltă performanță.
3. Aluminiu reciclat
Reciclarea dozelor de aluminiu, a vehiculelor vechi și a clădirilor vechi contribuie la furnizarea unei bune părți din aluminiul brut necesar pentru șasiuri.
Beneficiu: Necesită 5% din energia pentru aluminiul primar, deci reduce costurile și este sustenabil.
Aluminiul poate fi reciclat fără a-și pierde niciuna dintre caracteristicile fizice importante, ceea ce îl face o alegere perfectă pentru structuri.
4. Lubrifianți și agenți utilizați pentru desfacerea matriței (pentru turnare sub presiune)
Aplicat în aluminiu turnat sub presiune pentru:
- Țineți mucegaiul departe de zonele foarte fierbinți.
- Asigurați-vă că piesele turnate alunecă ușor.
- Netezimea și aspectul eșantionului sunt mai bune.
Acestea nu sunt incluse în ceea ce vedeți, dar ajută la buna desfășurare a lucrărilor.
5. Produse chimice pentru tratarea suprafețelor (opțional)
Ca pas următor, șasiul din aluminiu poate fi tratat prin anodizare, acoperire cu pulbere sau placare pentru a obține proprietăți precum:
- Rezistență la coroziune
- Izolație electrică
- Îmbunătățirea estetică
În aceste tratamente sunt utilizate materii prime, de exemplu acizi, coloranți, rășini sau săruri metalice.
Rezumat
Șasiurile din aluminiu sunt fabricate în principal din:
- Aluminiul este obținut mai întâi din bauxită.
- Aliaje din aluminiu (A380, 6061, 7075 și așa mai departe)
- Aluminiu reciclat
- Aditivi chimici sau fizici, precum și lubrifianți utilizați pentru turnare.
- Tratamentele (atât pentru protecție, cât și pentru aspect) aplicate pe suprafață sunt cunoscute sub denumirea de substanțe chimice pentru tratarea suprafețelor.
Toate acestea stau împreună pentru a susține construcția unui cadru ușor și robust pentru orice, de la mașini la laptopuri.
Fabricarea șasiurilor din aluminiu are nevoie de instrumente
1. Mașinile de turnare sub presiune sunt utilizate
Acestea sunt extrem de importante pentru realizarea unei aluminiu turnat sub presiune șasiu. Sistemul hidraulic al mașinii presează aluminiul topit sub presiune într-o matriță de oțel, care modelează cadrul. Datorită punctului său de topire ridicat, majoritatea mașinilor de turnare sub presiune cu cameră rece sunt fabricate pentru aluminiu.
2. Scule sau matrițe
În timpul procesului de turnare se folosesc matrițe speciale (sau matrițe) pentru a da formă șasiului. Oțelul este întărit pentru a face ca Sharpies să reziste și pot încorpora canale de sârmă sau puncte de montare. Acestea se asigură că piesele au aceeași geometrie de fiecare dată.
3. Mașini CNC
Mașinile CNC (Computer Numerical Control) sunt necesare după turnare sau extrudare pentru a tăia, găuri și completa șasiul. Prin prelucrarea CNC, se poate obține o precizie ridicată, ceea ce o face utilă pentru realizarea fantelor și găurilor strânse, importante în timpul asamblării.
4. Echipament de sudare
Există modele în care piesele din aluminiu sunt îmbinate prin sudare. În mod tradițional, sudarea TIG este aleasă pentru precizia sa și pentru produsul final atractiv. Sudarea MIG este o alegere mai bună. Elementele care țin piesele în locuri precise în timp ce sunt sudate se numesc gabarite și dispozitive de fixare.
5. Unelte de asamblare
Atunci când șasiul este gata, sunt necesare alte unelte, de exemplu chei dinamometrice, șurubelnițe electrice, seturi de nituri și pistoale de nituri, pentru a asambla restul mașinii. Acestea susțin legătura puternică dintre plăcile electronice, elementele de fixare sau piesele mecanice și șasiu.
6. Sisteme de acoperire a suprafețelor
Rezistența la coroziune este îmbunătățită prin diverse tratamente de suprafață, iar aspectul general al metalului este îmbunătățit. Instrumentele obișnuite sunt rezervoarele de anodizare, cabinele de acoperire cu pulbere și sistemele de pulverizare. Acestea sunt utilizate pentru a consolida și a asigura un aspect plăcut al șasiului din aluminiu.
7. Instrumente de control al calității
Echipamentele de inspecție verifică dacă șasiul corespunde cerințelor stabilite de companie. Acestea verifică dimensiunile cu ajutorul calibrelor, micrometrelor și mașinilor de măsurat coordonate (CMM). Aparatele de testare cu raze X și cu ultrasunete descoperă probleme în interiorul sudurii sau în interiorul piesei testate.
8. Echipamente de manipulare a materialelor
Transportul materialelor grele sau fierbinți prin producție necesită siguranță. Transportul diferitelor tipuri de materiale, cum ar fi lingourile sau metalul, necesită ajutorul stivuitoarelor, brațelor robotizate, macaralelor și benzilor transportoare.
Rezumat: Principalele instrumente utilizate în producția de șasiuri din aluminiu
| Unelte/Echipamente | Scop |
| Mașină de turnare sub presiune | Modelarea aluminiului topit în formă de șasiu |
| Mașini CNC | Tăiere și găurire de precizie |
| Unelte de sudură | Piese de îmbinare (dacă este necesar) |
| Scule pentru matrițe/moale | Formarea formei exacte în turnarea sub presiune |
| Unelte de asamblare | Componente de montare și hardware |
| Sisteme de tratare a suprafețelor | Finisare pentru protecție și estetică |
| Instrumente de inspecție și QC | Asigurarea integrității dimensionale și structurale |
| Echipamente de manipulare | Transport sigur în timpul fabricației |
Toate acestea se combină pentru a se asigura că șasiul din aluminiu iese precis, robust, ușor și utilizabil în producție. Nu ezitați să întrebați dacă preferați să aveți o fotografie sau o diagramă de flux care descrie întregul proces!
Acuratețe și ajustabilitate
Precizia și nivelul de detaliu disponibile prin turnarea sub presiune o fac foarte potrivită pentru realizarea șasiurilor. De cele mai multe ori, aceste tipuri de metode implică mai multe etape de tăiere, sudare și asamblare, ceea ce poate face ca munca să dureze mai mult și să crească șansele de greșeli. Cu ajutorul turnării sub presiune, șasiul poate fi format în forme complicate într-o singură etapă, ceea ce reduce cererea de eforturi suplimentare de prelucrare.
Costele, proeminențele și alte modele pot fi incluse în designul matriței, astfel încât acestea să devină parte a produsului final și să-i îmbunătățească atât aspectul, cât și structura. Din acest motiv, calitatea generală a produsului este îmbunătățită, asamblarea produsului este mai ușoară și se petrece mai puțin timp cu expedierea.
Utilizări în diferite industrii
1. Industria auto
Reducerea greutății autovehiculelor, în special a modelelor electrice și hibride, este importantă pentru îmbunătățirea consumului de combustibil și a sănătății bateriei. Datorită turnării sub presiune, un singur șasiu poate fi format din mai multe secțiuni fără a adăuga prea multă greutate sau fără a complica lucrurile. Un bun exemplu este Tesla, care a trecut la turnarea sub presiune a aluminiului pe scară largă pentru mașinile sale, ceea ce reduce foarte mult cantitatea de muncă necesară și cheltuielile.
2. Electronice de consum
Deoarece șasiurile din aluminiu turnat sub presiune sunt puternice și bune la răcirea căldurii, utilizarea lor este foarte frecventă în cadrele interne ale dispozitivelor compacte. Capacitatea de a avea pereți subțiri și toleranțe bune face posibil ca echipamentele AV să fie proiectate mai subțiri.
3. Aerospațial și apărare
În special în industria aerospațială, piesele au nevoie atât de o precizie foarte redusă, cât și de un grad ridicat de rezistență, fiind în același timp ușoare. Un șasiu de turnare a aluminiului este potrivit pentru fabricarea pieselor din vehicule aeriene fără pilot (UAV), tehnologia sateliților și instrumentația pentru locuințe. Capacitatea metalului de a rezista la coroziune și conductivitatea sa termică excelentă sunt foarte utile la altitudini mari și în locuri cu temperaturi diferite.
4. Automatizare și robotică
Cadrele roboților trebuie să fie atât rezistente, cât și ușoare pentru a se asigura că mișcarea este precisă și consumă mai puțină energie. Utilizarea turnării sub presiune în cadrele roboților ajută la obținerea unei inerții mai mici și a unui control mai ușor din partea sistemului de operare al roboților (ROS). Inginerii pot încorpora senzori și trasee de cabluri în produsele turnate sub presiune datorită libertății de proiectare.
Performanță bună și robustețe
Componentele șasiului trebuie să fie durabile, indiferent de situație. Șasiul trebuie să suporte toate tipurile de presiuni, schimbări de temperatură și trebuie să facă față elementelor exterioare, indiferent de ceea ce protejează. Șasiul realizat prin turnare sub presiune a aluminiului este la înălțimea acestor cerințe.
Turnarea sub presiune, plus caracteristicile speciale ale aluminiului, produc piese care sunt foarte rezistente la oboseală, se schimbă în timp și rezistă la impacturi puternice. Pe lângă faptul că este construit corespunzător, șasiul poate fi și mai rezistent și mai puțin predispus la coroziune prin anodizare, acoperire cu pulbere sau tratament de suprafață suplimentar.
Avantaje legate de economie și mediu
Realizarea unui șasiu turnat sub presiune este eficientă, ceea ce reduce costul acestuia. După realizarea matriței, fiecare unitate poate fi produsă rapid cu o cantitate mică de deșeuri. Spre deosebire de prelucrare sau forjare, care iau material, turnarea sub presiune modelează metalul aproape de dimensiunea necesară, astfel încât nu se irosește mult material.
Acest lucru reduce, de asemenea, cheltuielile de producție și contribuie la fabricarea ecologică. Majoritatea pieselor turnate sub presiune din aluminiu sunt create folosind aluminiu reciclat, ceea ce face ca atât metalul, cât și procesul să fie foarte durabile. Pentru reciclarea aluminiului este nevoie de mult mai puțină energie decât pentru producerea acestuia din minereu, motiv pentru care este durabil pentru viitor.
Controlul calității și consecvența
Acestea depind de șasiurile de aluminiu turnat sub presiune deoarece ajută atât la eficiență, cât și la rezultate previzibile. Deoarece turnarea sub presiune poate fi repetată, toate componentele finite sunt la fel. Aceasta este foarte importantă în industrii precum cea auto și aerospațială, deoarece este necesară o potrivire perfectă a componentelor.
Acum, inginerii pot analiza riscurile de prindere a aerului și de contracție în mod digital, utilizând aceste instrumente, fără a realiza mai întâi matrița. Ca urmare a planificării, probabilitatea erorilor în producție scade, iar producția se îmbunătățește.
Probleme și puncte de reflecție
Există încă anumite dificultăți implicate în realizarea de produse puternice din șasiu turnate sub presiune. Construirea matriței inițiale este costisitoare, ceea ce face ca turnarea sub presiune să fie cea mai potrivită pentru producția pe scară largă. De asemenea, forma matriței trebuie să ia în considerare modul în care se mișcă metalul, cât de repede se va răci piesa și contracția materialului pentru a preveni defectele în timpul turnării.
În ciuda naturii sale ușoare, aluminiul nu este suficient de dur pentru a servi în aplicații care primesc o utilizare intensă, motiv pentru care oțelul este mai des ales pentru aceste nevoi. În acest caz, un amestec de materiale, denumit soluții hibride sau aliaje unice, ar putea contribui la îmbunătățirea rezultatelor uneltelor.
Inovații în domeniu: Turnare sub presiune
Turnarea pieselor de șasiu cu aluminiu este din ce în ce mai bună datorită progreselor înregistrate în modul de turnare și fabricare a pieselor. Turnarea sub vid, turnarea prin stoarcere și turnarea semi-solidă permit producerea de piese care au mai puține defecte și proprietăți mecanice mai bune.
Integrarea inteligenței artificiale și a învățării automate în controlul calității și în proiectarea matrițelor reprezintă o schimbare pozitivă majoră în producție. Deoarece vehiculele electrice, dronele și dispozitivele inteligente devin din ce în ce mai populare, șasiurile puternice, ușoare și durabile vor fi necesare în număr mai mare.
Concluzie
Producția modernă se bazează în mare măsură pe șasiurile din aluminiu turnat sub presiune, deoarece acesta este mai rezistent, reduce greutatea, oferă mai multă precizie și este mai ecologic. În vehicule, avioane, tehnologie și roboți, materialele compozite schimbă modul în care sunt fabricate componentele structurale. Răspunzând atât cerințelor industriale actuale, cât și obiectivului de protejare a mediului, șasiul de turnare sub presiune devine un motor principal al progresului și al progreselor. Încă în evoluție, turnarea sub presiune a aluminiului va rămâne în centrul ingineriei moderne, pe măsură ce apar noi aplicații și materiale.
Întrebări frecvente
1. Ce se înțelege prin șasiu din aluminiu turnat sub presiune?
Un șasiu de aluminiu pentru turnare sub presiune începe prin injectarea de aluminiu lichid fierbinte într-o matriță de oțel care este ținută sub presiune. Datorită acestui proces, echipamentele utilizate în vehicule, electronice și utilaje sunt durabile, ușoare și precise.
2. De ce aleg inginerii aluminiul în locul oțelului pentru șasiu?
Deoarece aluminiul este ușor, nu se corodează ușor și este rezistent, este o alegere populară pentru șasiu. Astfel de materiale sunt utilizate pentru a crește eficiența consumului de combustibil în automobile și pentru a face electronicele mai ușor de manevrat, mai ușor de manipulat și mai capabile să elibereze căldura captivă.
3. Ce industrii aplică în mod regulat șasiul din aluminiu turnat sub presiune?
Automobilele, aeronavele, roboții, produsele electronice și mașinile mari se bazează pe șasiuri de aluminiu turnate sub presiune. Acestea beneficiază de avantajele aduse de ușurința, durabilitatea și flexibilitatea fibrei de carbon.
4. Cât timp va rezista un șasiu din aluminiu turnat sub presiune atunci când este utilizat?
Șasiurile turnate sub presiune fabricate din aluminiu sunt foarte rezistente. Aluminiul care este aliat pentru turnare oferă o rezistență puternică la impact, coroziune și uzură. De asemenea, elementele realizate prin turnare sub presiune sunt puternice și își păstrează forma inițială sub orice stres.
5. Șasiul din aluminiu poate fi reciclat?
Da, acesta poate fi reciclat de mai multe ori și își poate păstra în continuare calitatea. Fabricarea șasiurilor din aluminiu din materiale reciclate necesită mai puțină energie decât producerea lor din minereu brut, motiv pentru care acestea sunt atât ecologice, cât și practice de-a lungul anilor.