TL;DR

Les carcasses de caixa de canvis en mortirodat són contenidors dissenyats amb precisió, fabricats normalment amb aliatges d'alumini, concebuts per protegir els mecanismes interns d'un sistema de transmissió. El procés de mortirodat a alta pressió és l'habitual degut a la seva capacitat per produir peces lleugeres, duradores i geomètricament complexes amb una gran precisió dimensional, convertint-se així en una tecnologia essencial per als sectors automobilístic i industrial.

Què són les carcasses de caixa de canvis en mortirodat? Funció i paper clau

Una carcassa de caixa de canvis, o envolvent, és l'embolcall exterior resistent que tanca i protegeix els components interns clau d'una caixa de canvis, com ara engranatges, rodaments i eixos. La seva funció principal és triple: proporcionar un suport mecànic rígid al sistema de transmissió, protegir les peces sensibles de condicions ambientals adverses i crear un segell estanc per contenir els lubrificants. Aquest embolcall protector és fonamental per al rendiment i la longevitat de tot el conjunt de transmissió.

L'entorn operatiu de moltes caixes de canvis, especialment en la indústria automobilística, és sever. Les carcasses han de suportar exposició prolongada a altes temperatures, variacions de pressió significatives, alta humitat i vibració constant. Tal com es detalla en un estudi de cas per a una closca de caixa de canvis d'automòbil , aquestes peces estan dissenyades per mantenir la integritat estructural en condicions extremes, evitant la contaminació per pols i humitat mentre asseguren que les peces interiors romanen correctament alineades i lubricades.

La fundició a pressió és el mètode de fabricació preferit per a aquests carcasos, ja que destaca en la producció de peces amb formes complexes i parets primes, característiques habituals dels dissenys moderns de caixes de canvis. Aquest procés permet integrar característiques com reforços d'arracades, bròquets de muntatge i canals de fluids directament en la fundició, minimitzant la necessitat de mecanitzats secundaris extensius. Això dóna lloc a un component altament optimitzat que és alhora resistent i lleuger, una combinació crucial per millorar l'eficiència i el rendiment del vehicle.

El procés de fundició a pressió elevada per a carcasos de caixa de canvis

La col·locació a pressió (HPDC) és la tècnica de fabricació dominant per produir carcasas de caixes de canvis degut a la seva velocitat, precisió i capacitat per crear peces complexes en grans volums. El procés consisteix a injectar metall fos en un motlle d'acer endurit, conegut com a matriu, sota una pressió immensa. Aquest mètode assegura que el metall omple cada detall de la cavitat del motlle, resultant en una peça de forma gairebé final amb un excel·lent acabat superficial i precisió dimensional.

La seqüència de fabricació d'una carcasa de caixa de canvis per col·locació segueix diversos passos controlats:

1. Preparació del motlle: Les dues meitats de la matriu d'acer es porten a una temperatura òptima i es recobreixen amb un lubricant per facilitar l'expulsió de la peça i allargar la vida útil de l'eina.
2. Injecció d'aliatge fos: Una quantitat prèviament mesurada d'aliatge d'alumini fos es força dins la cavitat de la matriu a gran velocitat i pressió, típicament entre 60 i 100 MPa.
3. Refredament i solidificació: El metall fos es refreda ràpidament dins la matriu refrigerada per aigua, solidificant-se en la forma de la carcasa en qüestió de segons.
4. Expulsió de la peça: Un cop solidificat, el motlle s'obre i la peça colada és expulsada per pins mecànics.
5. Acabat: La peça colada bruta passa per operacions secundàries, com ara retallar el material sobrant (rebava), granalla per crear una textura superficial uniforme, i mecanització CNC per a característiques clau que requereixen toleràncies estretes.

Aquest procés altament automatitzat permet cicles de producció ràpids, fent-lo més econòmic que el mecanitzat CNC per a grans sèries de producció, malgrat la gran inversió inicial en eines. La precisió oferida per la col·laboració a alta pressió és notable, amb fabricants com Zetwerk , que aconsegueixen toleràncies tan estretes com 0,002 polzades en carcasses de caixa de canvis multi-eix. Tot i que la col·laboració en motlle és ideal per a peces d'alta volumetria, altres mètodes avançats de fabricació també són vitals al sector automobilístic. Per exemple, especialistes en components d'alt rendiment, com Shaoyi (Ningbo) Metal Technology , utilitzen processos com la forja calenta per crear peces excepcionalment resistents, demostrant les diverses solucions d'enginyeria disponibles per a la indústria automobilística.

Materials d'elecció: Aliatges d'alumini per a un rendiment òptim

Els aliatges d'alumini són l'estàndard industrial per a carcasses de caixes de canvis per gravetat, valorats per la seva excepcional combinació de propietats mecàniques i tèrmiques. La principal avantatge de l'alumini és la seva elevada relació resistència-pes; ofereix la durabilitat necessària per protegir la caixa de canvis mentre és significativament més lleuger que materials tradicionals com el ferro colat. Aquesta reducció de pes és fonamental en la indústria automobilística per millorar l'eficiència del combustible i la maniobrabilitat del vehicle.

A més de ser lleugers, els aliatges d'alumini proporcionen una excel·lent conductivitat tèrmica, la qual cosa ajuda a dissipar la calor generada pels components interns de la caixa de canvis, allargant-ne la vida útil. Aquests aliatges també ofereixen una bona resistència a la corrosió i es poden emmotllar en formes altament complexes amb un acabat superficial llis. Tal com assenyalen proveïdors com Reigstone , aquestes característiques fan que l'alumini sigui un material ideal per a carcasos de caixes de canvis que han de ser resistents, lleugers i duradors.

Es seleccionen diferents aliatges d'alumini segons els requisits específics de rendiment de l'aplicació. La taula següent descriu alguns dels aliatges més comuns utilitzats en carcasos de caixes de canvis i les seves característiques principals.

La selecció de l'aliatge adequat és una decisió crítica de disseny que equilibra les necessitats de rendiment amb consideracions de fabricació. Factors com l'espessor de la paret, la complexitat estructural i l'entorn operatiu influeixen en la selecció final, assegurant que la carcassa del canvi compleixi amb les seves especificacions de disseny per a tota la vida útil.

Garantia de Qualitat i Precisió en la Fabricació de Carcasses de Caixa de Canvis

Perquè una carcassa de caixa de canvis funcioni correctament, la precisió dimensional i la integritat del material són imprescindibles. Qualsevol desviació mínima en un forat de rodamunt o superfície de muntatge pot provocar desalineació, desgast prematur i, finalment, la fallada de tot el sistema de transmissió. Per tant, la garantia rigorosa de qualitat i mètodes avançats d'inspecció són integrals al procés de fabricació.

Els fabricants líders emplen un protocol de control de qualitat en diverses etapes que comença amb la verificació de les matèries primeres i continua fins a la inspecció final. Les solucions modernes de metrologia són essencials per verificar tant la colada inicial com les característiques mecanitzades finals. Tal com es descriu per LK Metrology , tècniques com l’escaneig làser 3D proporcionen una anàlisi completa de la superfície de la colada, creant un mapa cromàtic detallat que destaca qualsevol desviació respecte al disseny nominal. Això permet inspeccions ràpides i completes de les primeres mostres, reduint el temps necessari, que abans trigava dies, a només hores.

A més dels controls superficials i dimensionals, sovint es verifica la integritat interna de la colada mitjançant mètodes no destructius com la inspecció amb raigs X per detectar porositat o altres defectes subterranis que podrien comprometre la resistència de la peça. Certificacions com IATF 16949 i ISO 9001 són indicadors clau del compromís d’un fabricant amb la qualitat, assegurant que els processos siguin estandarditzats i reproductibles.

A l'avaluar un proveïdor potencial per a carcasos de caixa de canvis per gravetat, és fonamental avaluar el seu programa d'assegurament de qualitat. Els criteris clau a considerar inclouen:

• Certificats Industrials: Cercar certificacions rellevants de gestió de la qualitat com ISO 9001 o la específica del sector automobilístic IATF 16949.
• Tecnologia Avançada d'Inspecció: Informeu-vos sobre el seu ús de Màquines de Mesura per Coordenades (CMM), escàners làser 3D i capacitats d'inspecció per raigs X.
• Traçabilitat del material: Assegureu-vos que el fabricant disposa de sistemes robustos per rastrejar els materials primers des de l'origen fins al producte acabat.
• Control i Monitoratge del Procés: Un proveïdor capaç monitoritzarà contínuament els paràmetres clau del procés durant la col·locació per gravetat per garantir la consistència i prevenir defectes.

Preguntes freqüents