Processen för att tillverka motorcyklar har blivit bättre på senare tid, särskilt när det gäller att göra lättare och starkare delar. Ett av de viktigaste sätten att tillverka delar i denna bransch är att använda gjutning, vilket innebär att du kan forma metall så att du får starka och exakta bitar som används i dagens motorcyklar. Bland dessa är saker som motorcykelmotordelar, cykelramar och karossdelar som är gjorda med aluminiumgjutning populära eftersom de är robusta, välgjorda och tål mycket värme. 

Den här artikeln går igenom hur pressgjutning används för att tillverka motorcykeldelar och tar upp saker som rätt temperatur, hur mycket tryck som behövs, hur snabbt materialen värms upp eller kyls ned och kontroll av att delarna passar ordentligt och ser ut som de ska.

Förståelse för pressgjutningsteknik

Pressgjutning har fått sitt namn eftersom metall pressas in i en form snabbt och under högt tryck. Med den här metoden kan du tillverka små och detaljerade delar som passar ihop riktigt bra och som inte behöver mycket bearbetning för att få rätt form.

Inom industrin används främst två olika typer av pressgjutningsmetoder.

• Gjutning i varmkammare
• Pressgjutning i kallkammare

Högtrycksgjutning med kallkammare används ofta för att tillverka motorcykelmotordelar eftersom materialen som används för att göra dem måste smälta vid en ganska hög temperatur.

Varför väljer motorcykeltillverkare pressgjutning?

Pressgjutning används ofta av motorcykeltillverkare eftersom det gör delar som är starka och klarar den tuffa användning som cyklar går igenom, plus att det gör att de kan göra delar snabbare och till lägre kostnad.

Pressgjutning är viktigt eftersom det gör det möjligt för oss att tillverka delar till motorcyklar som måste vara ganska tuffa och tåliga.

• Högt förhållande mellan styrka och vikt
• Utmärkt ytfinish
• Värmeledningsförmåga för värmekänsliga delar
• Noggrann måttnoggrannhet

Eftersom pressgjutning av aluminium är både hållbart och har utmärkt korrosionsbeständighet används det för att tillverka kopplingshus, vevhus, cylinderhuvuden och växelkåpor.

Pressgjutning av delar i motorcyklar

A. Motorkomponenter

• Cylinderhuvud
• Vevhus
• Oljepumpshus
• Skydd för växellåda

När motorcykeln körs värms många av delarna upp till höga temperaturer och utsätts för ett högt tryck inuti motorn. Därför tillverkas de vanligtvis genom att lägga metall i en form och sätta mycket tryck på den så att metallen förblir solid och inte har många lufthål.

B. Strukturella delar

• Klämmor för styret
• Fästen för fotpinnar
• Hjulnav

De måste vara exakta på en tiondels millimeter och ha samma hållfasthet som alla andra delar i konstruktionen.

C. Estetiska och stödjande delar

• Spegelhus
• Fästen för blinkers
• Hållare för registreringsskylt

Trots att de inte behöver bära någon last kan dessa delar tillverkas med en enastående yta, vilket gör behovet av ytterligare bearbetning mindre sannolikt.

Material och termiska egenskaper

De flesta motorcykelgjutgods skapas med hjälp av aluminiumlegeringar (A380, ADC12 eller LM6).

Viktiga egenskaper hos A380 aluminiumlegering:

På grund av sin värmeledningsförmåga kan värme avledas fritt i motorcykelns motordelar, främst i luftkylda motorer. 

Detaljerad: Pressgjutning av delar i motorcyklar

Gjutning är en viktig del av tillverkningen av motorcyklar idag eftersom det gör det möjligt för företaget att snabbt göra starka och exakta delar som är lätta. Processen fungerar bra för metaller som aluminium, eftersom dessa material är bra för strukturer och maskiner eftersom de är starka men ändå lätta och också avger mindre värme när de svetsas.

Nedan hittar du några av de vanligaste pressgjutningsdelarna på motorcyklar, tillsammans med vad de gör, vilka material de vanligtvis är gjorda av, hur mycket kraft de behöver hantera och vilka typer av formar som är bäst för att tillverka dem.

1. Vevhus för motor

Funktion:

I vevhuset finns vevaxeln, växellådan och ibland en förvaringsplats för motorns olja. Det är en av de svåraste delarna att hantera eftersom den kan bli riktigt varm och orsaka höga stressnivåer i en motorcykelmotor.

Material:

• Aluminiumlegering (A380 eller ADC12)
• Termisk ledningsförmåga: ~96-105 W/m-K
• Smältpunkt: ~610°C
• Driftstemperatur: 80-120°C

Krav på gjutning:

• En tjocklek på 2,5 till 3 mm ger möjlighet till lättare material.
• Passager i motorn som hjälper till att flytta olja och hålla delar svala
• Det kräver pressar som arbetar under högt tryck, tillsammans med en vakuummaskin som hjälper till att hålla metallen fri från hål.

Dimensionell tolerans:

• ±0,05 mm för ytor som sammanfogar ett lager och ett hus

2. Cylindertopp

Funktion:

Topplocket stänger av den del där bränslet förbränns och håller ventilerna, tändstiften och en kamaxel på plats.

Material:

• Aluminium LM6 eller ADC12
• Måste klara höga termiska belastningar (200-250°C)
• God bearbetbarhet och korrosionsbeständighet

Överväganden om gjutning:

• Exakt avluftning av gjutformen krävs för att förhindra att gas fastnar i det gjutna föremålet.
• CNC-bearbetning efter gjutning hjälper till att se till att ventilstyrningar och kamaxelhål i aluminiumdelar får en jämn och slät form.
• Slangarna måste vara trycktäta (hydrostatisk tryckprovning utförs upp till 5 bar).

3. Motorhöljen (koppling, magnet, växellåda)

Funktion:

Skyddar t.ex. tändstift, ventiler och kolvar i motorn från att bli smutsiga, få oljespill eller skadas från utsidan.

Material:

• Aluminium A360 eller A380
• Ofta pulverlackerad eller anodiserad efter gjutning
• Väggtjocklek: 2,5-4 mm

Gjutningsmetod:

Högtrycksgjutning resulterar ofta i släta ytfinishar med små ytgropar, vilket innebär att ytan är riktigt slät att ta på.

Betydelse:

Gör det möjligt för bilen att hålla uppe oljetrycket och upprätthålla ett effektivt kylsystem. hjälper också till att få dem att se bra ut och hjälpa människor att känna igen varumärket.

4. Styrfästen och trippelklämmor

Funktion:

Delarna förbinder rattstången med gafflarna och hjälper till att stödja dem.

Material:

• Pressgjuten aluminium (A356 eller A380)
• Utbyteshållfasthet: ~200-250 MPa
• Utmattningshållfastheten testades upp till 100.000 gånger med olika belastningar.

Detaljer om gjutning:

• Kräver hög dimensionell noggrannhet
• Värmebehandling kan göras efter gjutning för att förbättra styckets formbarhet
• Styrlagren måste monteras med toleranser inom 0,02 mm

5. Bromsokshöljen

Funktion:

Räfsekolven och bromsvätskekanalerna hjälper till att driva bromsarna.

Material:

• Höghållfast aluminium (A413 eller modifierad ADC12)
• Måste motstå högt tryck från vatten (100 till 120 gånger så mycket som normalt lufttryck).
• Hög korrosionsbeständighet eftersom den tål att komma i kontakt med skräp på vägen och att bli blöt.

Överväganden om gjutning:

• Inre vätskekanaler får inte ha några defekter som kan hindra vätskeflödet.
• Läckagetestning måste göras på varje produktparti.
• Tätningen i kolvarna beror till stor del på ytans finish.

6. Fotstödsfästen och sidostöd

Funktion:

Stödjer förarens vikt och gör motorcykeln stadig när den är parkerad.

Material:

• Legeringar som kombinerar aluminium och kisel för att göra dem mer slitstarka
• Draghållfasthet: ~180 MPa
• Hårdhet: ~80-100 HB

Gjutningsmetod:

Gravity die casting eller lågtrycksgjutning används när du behöver en yta som ser snyggare ut och som är mindre benägen att gå sönder.

7. Svängarmskomponenter (på vissa modeller)

Funktion:

Stödjer bakre hjul och hjälper till att hålla den rörlig upp och ner.

Material:

• Ibland tillverkad av stark aluminium, tillverkad med hjälp av matriser (A356-T6).
• Avkastningshållfasthet efter behandling: ~240 MPa
• Väggtjocklek: 4-6 mm, beroende på belastningsväg

Casting Notes:

• FEA används för spänningsfördelning
• Svetsning eller maskinbearbetning efter gjutning för lagren.

Sammanfattande tabell över viktiga pressgjutningsdelar

Var och en av dessa delar är viktig eftersom den bidrar till att motorcyklar fungerar bra, är säkra och inte går sönder. Ingenjörerna lägger ner mycket tid på att se till att delarna får rätt form, är mycket lätta men ändå tillräckligt starka för jobbet, och detta görs oftast med hjälp av den starka pressgjutningsprocessen för aluminium.

Parametrar för pressgjutningsprocessen

A. Insprutningstryck

Vid högtrycksgjutning används ett tryck på cirka 200 till 1000 pund per kvadrattum, vilket hjälper metallen att snabbt röra sig in i formen och ser till att det inte finns för många luftbubblor i detaljen.

B. Temperatur i gjutform

Typiska formtemperaturer ligger vanligtvis mellan 180 och 300 grader Celsius, och de regleras av kylkanaler som hjälper till att se till att metallen kyls och härdar jämnt.

C. Tid för påfyllning

Om du injicerar formen inom 0,1 sekunder för små bitar förhindrar det kallstängning och jämnar ut ytan.

D. Efterbehandling

Efter gjutning genomgår delarna:

• Trimning av löpare och ventiler
• Blästring eller trumling
• Maskinbearbetning för kritiska dimensioner
• Ytbehandlingar som anodisering eller pulverlackering hjälper till att skydda metalldelar och får dem också att se bättre ut.

Dessa steg är viktiga eftersom de hjälper till att se till att delarna fungerar bra och passar ihop perfekt på en racercykel.

Vanliga gjutfel och lösningar

Trots fördelarna kan pressgjutning orsaka problem med gjutgodset om det inte tas om hand noggrant.

Typiska defekter:

Det är viktigt att säkerställa kvalitetskontroll för gjutning av fordon så att det förblir säkert att använda.

Fördelar med att använda pressgjutning för motorcyklar

• Exakta verktyg och maskiner gör att det inte behövs lika mycket efterbearbetning.
• Det är möjligt att tillverka tusentals likadana delar med bara ett verktyg för massproduktion.
• Aluminiumgjutning bidrar till att minska vikten på komponenterna.
• God värmeledningsförmåga ger bättre motorkylning.
• Snabbare och billigare än att tillverka delar från ett ämne.

Fallstudie: Tillverkning av vevhus

Vevhuset är viktigt för alla motorcyklar eftersom det skyddar vevaxeln och växellådan. I allmänhet används högtrycksgjutning för att producera ett standard vevhus.

• Smälttemperatur: 675°C
• Formtemperatur: 250°C
• Insprutningstryck: 70 MPa
• Cykeltid: 60 sekunder
• Tolerans: ±0,05 mm
• Värmebehandling: T6 för förbättrade mekaniska egenskaper

Precisionskomponenter ökar motorns prestanda samtidigt som de minskar belastningen och sparar bränsle.

Senaste trenderna inom pressgjutning av motorcyklar

• Elektriska motorcyklar: Allt fler efterfrågar lättviktsskydd för batterier och motorer.
• Magnesiumlegeringar: Även om det kostar mer väger magnesium ännu mindre.
• Automatiserad kvalitetskontroll: AI-verktyg används för att identifiera gjutproblem när de uppstår i realtid.
• 3D-utskrivna matriser: Snabbare utveckling av prover och kortare tid för framtagning av verktyg.

AW-tekniken kommer att styra effektiviteten och utformningen av motorcykelkomponenter i framtiden.

Verktygskonstruktion för motorcykeldelar

Hur pressgjutna delar fungerar och hur länge de håller beror till stor del på formens utformning. Vid tillverkning av motorcyklar byggs formarna för de specifika behoven för varje design.

Man kan till exempel stöta på komplexa geometrier, som vevhus som har oljekanaler inuti sig.

• Tunnväggiga sektioner (med en tjocklek på mellan 1,5 och 3 mm)
• Användning av ventilering och portar för att bli av med gjutfel
• Köldledningar i matrisen hjälper till att reglera temperaturen.

Det kostar normalt mellan $15.000 och $40.000 att tillverka ett verktyg för ett cylinderhuvud till en motorcykel och det kan producera över 100.000 delar innan delarnas noggrannhet försämras av slitage.

Användning av teknologiska legeringar vid pressgjutning av aluminium

De mekaniska och termiska behoven hos delarna i en motorcykelmotor avgör valet av aluminiumlegeringar som används.

Vanliga legeringar:

Alla har de vissa fördelar, bland annat en stark värmeledningsförmåga och motståndskraft mot utmattning. A380 har till exempel en värmeledningsförmåga på nästan 96 W/m-K, vilket bidrar till att snabbt göra sig av med värmen från motorn.

Arbeta med verktygen och underhålla dem inom pressgjutning

Gamla delar av motorcyklar bakgrund med hårt ljus svart och vit ton. reparation och underhåll gamla delar av motorn

Med ett stort antal gjutna delar till fordonsindustrin måste särskild uppmärksamhet ägnas åt underhåll av verktyg:

• Polering av munstycke var 10.000:e skott
• Se till att värma upp krukorna till ca 200°C innan du börjar använda dem för att förhindra plötsliga temperaturförändringar.
• Kontrollera regelbundet om det finns tecken på skador eftersom de kan leda till fel som t.ex. flammor och felriktade formdelar.

Idag hanterar maskinerna appliceringen av formsläppmedel och hjälper till att kontrollera formtemperaturen från cykel till cykel, vilket leder till bättre konsistens i slutprodukterna.

Miljömässiga och ekonomiska konsekvenser

Fördelar för miljön:

• Gjutning av aluminium gör att upp till 95% av materialet kan återvinnas, vilket minskar koldioxidutsläppen.
• De bidrar till att spara cirka 30% i energianvändning jämfört med äldre typer av system.

Ekonomiska överväganden:

• Eftersom pressgjutningsverktygen är dyra leder antalet tillverkade delar till en mycket låg kostnad för varje enskild del.
• De flesta motorcykelmotordelar som tillverkas med pressgjutning är upp till 40% billigare än de som tillverkas med maskinbearbetning.
• Genom att använda pressgjutning kan modern motorcykeltillverkning vara både kostnadseffektiv och miljövänlig.

Kvalitetssäkring i tillverkningsprocessen

Leverantörer av OEM-motorcykeldelar bör implementera ISO 9001:2015- och IATF 16949-standarder. Vanliga kvalitetskontroller inkluderar:

• Röntgenteknik används för att kontrollera om insidan av metallen är porös
• Bekräfta de exakta måtten på delar med koordinatmätmaskiner (CMM).
• Testa de delar av motorn som måste vara läckagesäkra
• Använd saltvatten för att kontrollera de korrosionsbeständiga egenskaperna hos reservdelar till motorcyklar

Genom att använda standarder säkerställs att komponenterna uppfyller både de mekaniska kraven och säkerhetskraven i högpresterande applikationer.

Förmåga att arbeta med både CNC-maskinbearbetning och ytbehandlingar

De pressgjutna delarna är nästan klara, men på vissa ställen (som lagersäten eller gänghål) krävs fortfarande CNC-bearbetning för att säkerställa att de är mycket exakta.

Efterbehandlingsstegen omfattar också:

• Pulverbeläggning för slitstyrka
• Anodisering för korrosionsskydd
• Vibrering och trumling används för att göra ytan mer attraktiv

Därmed är dessa delar perfekta för omedelbar användning på produktionslinorna.

Roll i prestanda och säkerhet

Pressgjutning är viktigt i många branscher.

• Minskar vikten: Komponenter tillverkade av lättare aluminium är bättre för bränsleförbrukningen och bilens köregenskaper.
• Värmehantering: Genom att ge bättre värmeledningsförmåga överförs värme effektivt från din motor, vilket minskar risken för överhettning.
• Strukturell säkerhet: Om gjutningen av fordonen är perfekt kan fästena för styret och fotstödet bli starkare vid en krock.

Även om huset för bromsoket bara är 0,1 millimeter fel kan det orsaka en bromsvätskeläcka, vilket visar hur viktigt det är med god kvalitet för motorcykelsäkerheten.

Utmaningar inom pressgjutning av motorcyklar

Några av branschens utmaningar är

• Minska gjutfel i processen för snabb prototyptillverkning
• Stigande metallpriser för aluminium på grund av den globala efterfrågan leder till en knapphet på leveranser.
• Försöker bibehålla styrkan och samtidigt hålla tråden lätt
• Utmattning av delar från körning i så varma temperaturer och snabba cykler

Experter i branschen undersöker bättre formmaterial, avancerade beläggningar (som nitrering) och AI-stödda gjutsimuleringar för att hantera dessa problem.

Framtiden: Smarta gjuterier och Industri 4.0

Framöver kommer fans av motorcyklar sannolikt att se dessa element med:

• Digitala tvillingar kan användas för att övervaka mögelförhållandena när som helst.
• Användning av sensorer som upptäcker och korrigerar gjutproblem automatiskt
• Additiv tillverkning (3D-printing) kan göra det enklare och snabbare att tillverka komplexa verktygsinsatser
• Inkludera grön energi i metallgjutningsfabriker

Ökningen av elektroniska kontroller och batteridrivna motorer i motorcykelkonstruktioner kommer att öka behovet av avancerade pressgjutna delar inom industrin

Jämförelse: Pressgjutning jämfört med andra tillverkningsmetoder

Framgången för motorcykelmotordelar beror mycket på att välja lämplig tillverkningsmetod. Låt oss se hur pressgjutningsdelar stämmer överens med andra processer:

Vi kommer att sammanställa en jämförelse mellan pressgjutning och sandgjutning.

När det gäller prototyper och gjutning av stora delar är sandgjutning billigare; högtrycksgjutning är bäst för att tillverka samma delar flera gånger för bilar.

Pressgjutning kontra smide

Även om smide ger dig starka delar tack vare deras kornflödesstruktur, är de mindre komplexa och erbjuder en sämre finish än vad pressgjutning av aluminium kan ge. För delar som endast bär en medelhög belastning är pressgjutning ett bättre och billigare alternativ än andra metoder.

Optimering av konstruktionen för gjutning av motorcykeldelar

Ingenjörer använder Finite Element Analysis (FEA) och Computational Fluid Dynamics (CFD) under konstruktionen för att säkerställa att en detalj är stark, lätt och prisvärd.

Optimeringar inkluderar:

• Bygger upp styrka genom ribbning, men förlorar lite muskelmassa
• Enhetlig väggtjocklek (typiskt 2-3 mm)
• Tillåt 0,5 till 2 graders dragvinkel för att hjälpa till att frigöra matrisen från matrisuppsättningen.
• Du kommer också att behöva bossar och dynor för var dina laster ansluter till släpvagnen.
• Det är mycket viktigt att komponenterna är så exakt utformade, särskilt för sport- och tävlingsmotorcyklar.

Kylning i pressgjutningsformar

Det är viktigt att reglera formens värmeledningsförmåga under gjutningen för att bibehålla måttnoggrannheten. Detta uppnås genom:

• Det finns konforma kylkanaler i verktyget.
• Termiska stift (bafflar) används i heta zoner.
• Varje skott sprutas av maskinen för att jämna ut värmen.

Du bör se till att gjutformens temperatur ligger mellan 180°C och 300°C. Om metallen överhettas kan det orsaka termisk utmattning och leda till defekter under gjutningen, t.ex. varmrivning eller lödning.

För- och nackdelar med pressgjutning vid tillverkning av motorcyklar

Låt oss nu se över hur mycket det skulle kosta att tillverka en medelstor motorcykelkomponent, t.ex. ett sidokåpa till motorn (cirka 1,2 kg aluminium):

Jämför detta med bearbetning av stångmaterial ($8,50 per styck), och du kan lätt se varför pressgjutning kan spara pengar. Varje produktion av mer än 50 000 enheter av motorcykelreservdelar kommer att hitta pressgjutning den mest prisvärda processen.

Säkerställa certifieringar och spårbarhet vid pressgjutning av motorcyklar

Pressgjutna delar ska vara spårbara för alla partier som hanteras av OEM-leverantörerna. Detta innebär:

Serialisering av delar

• Administrering av reagens (substanser, smältpunkt och allt som är orent)
• Registrering av temperatur och tryck (smältning, injektion och formning)
• Förstörande och icke-förstörande provning

Du måste använda ISO 9001, TS 16949 och i vissa fall AS 9100 för delar som ingår i motorcykelmotorn, t.ex. topplock och transmissionslock.

Integration med andra tillverkningsprocesser

Pressgjutning kan inte göras på egen hand. Processen omfattar initiativ vid tillverkning av motorcyklar.

• Svetsning (t.ex. för monteringsfästen)
• Maskinbearbetning (borrning, gängning, planskärning)
• Användare kan behandla plåtarna med värme (exfor ample T6) för att öka deras styrka.
• Monteringslinjer (robotassisterade eller manuella)

Ett automatiserat exempel kan vara ett pressgjutet växelhus:

• Gjutning (A380 aluminium)
• CNC-borrning (lagersäte)
• Pulverlackering skyddar de bearbetade delarna från att slitas ut och korrodera.
• Rullager och oljetätningar används för montering.

Denna metod belyser den roll som gjutning för fordonsindustrin spelar i industrin som helhet.

Slutsats

Motorcykelmotorer och reservdelar formas bättre genom pressgjutning än med andra metoder på grund av deras höga noggrannhet och fantastiska slutproduktutseende. Från att använda pressgjutning av aluminium, Tillverkarna får hög måttnoggrannhet, god förmåga att överföra värme och hög hållfasthet i förhållande till sin vikt. Även om gjutfel kan förekomma är de lätta att åtgärda med hjälp av processtyrning och avancerade tekniker som högtrycksgjutning. En ökad efterfrågan på bättre presterande och bränsleeffektiva cyklar kommer att göra det ännu viktigare för pressgjutningsdelar att bli framträdande inom motorcykelindustrin runt om i världen.

Vanliga frågor

Varför är delar som tillverkas genom gjutning av aluminium speciella för motorcyklar?

Delar som tillverkas genom pressgjutning av aluminium är lätta, värmebeständiga och starka. Det gör det möjligt att skapa komplicerade delar som måste passa tätt ihop.

Vilka delar av motorcyklar tillverkas genom pressgjutningsprocessen?

Olika pressgjutna produkter är vevhus, cylinderhuvuden, motorhuvuden, bromsok och delar till styrfästen.

Vilka strategier används för att garantera högsta kvalitet på ett fåtal motorcykeldelar?

Temperatur, vakuumgjutning och inspektioner som inkluderar röntgen och tryckmätningar används alla för att säkerställa kvaliteten.

Hur klarar sig pressgjutning bättre än andra processer?

Denna metod ger en jämnare yta, ökad noggrannhet, snabbare arbete och sänker enhetskostnaden vid tillverkning av många likadana delar.