Автомобиль үшін ұсталық материалдарды таңдау нұсқаулығы

ҚЫСҚАША

Автомобильдік құйма материалдарын дұрыс таңдау көміртегілі болат, құймалы болат, алюминий және титан сияқты металдарды өнімнің өнімділігіне әсер ететін маңызды факторларға сүйене отырып таңдауды қажет етеді. Кривошиптық біліктер мен тісті дөңгелектер сияқты бөлшектердің беріктігі мен сенімділігін қамтамасыз ету үшін беріктіктің салмаққа қатынасы, жылуға төзімділік, пластикалық қасиет және құнын теңдестіру маңызды. Жоғары өнімді, қауіпсіз және тиімді автомобиль бөлшектерін шығаруда дұрыс материал таңдау негізгі маңызға ие.

Автомобильдік құйманың негіздері

Түйіршектеу — соққы, престеу немесе дәндік арқылы жергілікті сығылуды қолдана отырып металды пішіндеу процесі болып табылады. Металды балқытып қалыпқа құюды қамтитын литейлікке қарсы, түйіршектеу қатты металл бөлігін деформациялайды және оның ішкі дән құрылымын жетілдіреді. Бұл процесс бөлшектің пішінімен сәйкес келетін дән ағынын бағдарлайды, бұл оның беріктігін, серпімділігін және шаршауға төзімділігін айтарлықтай арттырады. Бұл құрылымдық беріктік автомобильдің үлкен кернеуге және циклдік жүктемеге шыдайтын маңызды бөлшектері үшін түйіршектеуді алдын-ала таңдау себебі болып табылады.

Автомобиль өнеркәсібінде жеңіл, берік және отын шығыны аз болатын көліктерге деген сұраныс соқарудың маңыздылығын арттырды. Соқып жасалған бөлшектер басқа әдістермен жасалған бөлшектерге қарағанда салмаққа шаққандағы беріктігі жағынан артықшылыққа ие, осылайша қауіпсіздік пен өнімділікті төмендетпей-ақ көліктің жалпы салмағын азайтуға үлес қосады. Көліктің қозғалтқышы, трансмиссиясы және ілмектеу жүйелеріндегі негізгі компоненттер жиі қиын жағдайларда сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін соқылады.

Соқару процесі оны жүргізу температурасына қарай үлкен масштабта ыстық, жылы немесе суық деп саналады. Ыстық соқару металдың рекристалдану нүктесінен жоғары температурада жүргізіледі, бұл материалға өте пластикалық қасиет береді және күрделі пішіндерге ие болуға жеңілдетеді. Суық соқару орташа температурада немесе оған жақын орындалады, бұл деформациялану нәтижесінде металдың беріктігін арттырады, бірақ қуатты жабдықтарды талап етеді. Жылы соқару екеуінің арасындағы теңгерім болып табылады және дәлдік пен пішінделушіліктің тепе-теңдігін ұсынады.

Материалды таңдаудың негізгі критерийлері

Автомобильдің шойылту қолданысы үшін сәйкес материалды таңдау — бұйымның өнімділігіне, жұмыс істеу мерзіміне және құнына тікелей әсер ететін маңызды шешім болып табылады. Таңдау процесі инженерлік талаптар мен өндірістік мүмкіндіктерді ұқыпты түрде тепе-теңдікте ұстаудан тұрады. Соңғы бөлшек өзінің белгіленген жұмыс талаптарын қанағаттандыратындай етіп, бірнеше негізгі критерийлерді бағалау қажет.

• Беріктік-салмақ қатынасы: Қазіргі заманғы автомобильдерді құруда автомобильдің салмағын азайту отынның пайдалы әсер коэффициентін және басқарылуын жақсарту үшін маңызды рөл атқаратындықтан, бұл фактор ең маңызды болып табылады. Алюминий мен титан қорытпалары өз салмағына қарай өте жақсы беріктік көрсетеді, сондықтан олар жоғары өнімділік пен әуежайлық қолданыстар үшін идеалды таңдау болып табылады.
• Жылысқа қарсы қарым-қатынас: Қозғалтқыш пен шығару жүйелерінің бөлшектері жоғары температураға ұшырайды. Материалдар ыстық кезде өзінің құрылымдық бүтіндігін және беріктігін сақтауы тиіс. Қорытпа болаттар мен титан жиі жоғары температуралық ортада құрамын жоғалтпай төтеп бере алатындықтан таңдалады.
• Пластиктілік және беріктілік: Пластиктілік дегеніміз материалдың сынбай созылу кернеуіне төтеп бере алу қабілеті, ал беріктілік — энергияны жұту және сынбай пластикалық деформациялану қабілеті. Ілмектер мен шатундар сияқты қосымша соққыларға немесе ауыр жүктемелерге ұшырайтын бөлшектер үшін екеуі де маңызды.
• Коррозияға төзімділік: Автомобиль бөлшектері ылғалдылыққа, жол тұзына және басқа да коррозиялық элементтерге ұшырайды. Тозбауға және қоршаған орта әсеріне төзімді болу үшін хромникель болаты, алюминий және қорғаныш қаптамасы бар кейбір құймалар ұзақ мерзімді сенімділікті қамтамасыз ету үшін таңдалады.
• Машиналандыру: Соғудан кейін көптеген бөлшектер соңғы нақты өлшемдерін алу үшін екінші ретті өңдеуді қажет етеді. Материалдың өңделгіштігі осы соңғы операциялардың уақыты мен құнына әсер етеді. Кейбір құймалар кесуге және пішіндеуге жеңіл болу үшін арнайы дайындалады.
• Баға: Шикізат бағасы мен құю процесінің күрделілігі маңызды факторлар болып табылады. Жоғары өнімді құймалар, мысалы, титан жақсы қасиеттерге ие болса да, көміртегі мен микроқұймалы болаттар жиі қажетті өнімділіктен айырылмай, жаппай өндіріс үшін ең тиімді шешім болып табылады.

Осындай компромистерді бағдарлау терең сараптаманы талап етеді. Компоненттерді өндіруді оптимизациялауға ұмтылатын компаниялар үшін маманмен серіктестік бағалы болуы мүмкін. Мысалы, алдыңғы қатарлы құю шешімдерінің қамтамасыз етушілері прототиптеуден бастап массалық өндіруге дейінгі материалды таңдау мен процесс оптимизациясы бойынша кеңес беруі және IATF 16949 сияқты қатаң өнеркәсіптік стандарттарға сәйкес келетінін қамтамасыз етуі мүмкін.

Жиі қолданылатын құю материалдары мен олардың қолданылуына арналған нұсқаулық

Автокөлік өнеркәсібі старттың астындағы қасиеттері мен өзіндік сипаттамаларымен ерекшеленетін металдар тобына тәуелді. Материалды таңдау мотордың ішкі бөлшектерінен бастап шассидің құрамдас бөліктеріне дейінгі нақты қолданылуына байланысты.

Көміртекті болат

Көміртегі болаты өзінің үлкен беріктігі, тозуға қарсы төзімділігі және өндіру құнының төмендігі арқасында шойын өнеркәсібінің негізгі материалі болып табылады. Оның қасиеттері негізінен көміртегі мөлшеріне байланысты. Төмен көміртегі болат бекітпелер сияқты бөлшектерді жасау үшін өте ыңғайлы, ал орташа көміртегі болат иінді біліктер мен шатундар үшін тепе-теңдік сақтайды. Қатаң тозуға қарсы төзімділік талап етілетін серіппелер мен ауыр жұмыс құралдары сияқты қолданыстарда жоғары көміртегі болат қолданылады.

Жақсы жақтары:

• Үлкен көлемді өндірісте құны тиімді
• Беріктік пен пластикалықтың жақсы қатынасы
• Тозуға және үйкеліске қарсы төзімді

Жағымсыз жақтары:

• Қорғауыш қабаттарсыз коррозияға бейім
• Жетілдірілген қорытпалармен салыстырғанда салмаққа шаққандағы беріктігі төмен

Легірленген болат

Қоспалы болат көміртегілі болатқа хром, никель, молибден және марганец сияқты элементтерді қосу арқылы жасалады. Бұл қоспалар беріктік, қаттылық, серпінділік, сонымен қатар жылу мен коррозияға төзімділік сияқты қасиеттерді жақсартады. Бұл көптеген қолданысқа ие болуы арқылы қозғалтқыштар, доңғалақ өстері және универсалды бұрандалар сияқты жоғары механикалық қасиеттер талап етілетін қолданбаларда қоспалы болаттың маңыздылығын анықтайды.

Жақсы жақтары:

• Жоғары беріктік пен серпінділік
• Жылу мен коррозияға қарсы жақсартылған төзімділік
• Әртүрлі қоспа элементтері арқылы қасиеттердің жоғары деңгейде бапталуы

Жағымсыз жақтары:

• Көміртегілі болатқа қарағанда құны жоғары
• Жылуды өңдеу процестері күрделірек болуы мүмкін

Нержавеющая болат

Ең аз дегенде 10,5% хром мөлшері арқасында өте жоғары коррозияға төзімділігімен танымал болатын нержавеющий болат қатаң орталарда пайдаланылатын бөлшектерде қолданылады. Автокөлік саласында ол шығару жүйелерінде, клапандарда және подшипниктерде қолданылады. Ол жоғары температурада беріктігін сақтайды және таза, жинақталған сыртқы түрге ие болады.

Жақсы жақтары:

• Таттану мен коррозияға қарсы өте жақсы төзімділік
• Төзімді және экстремалды температураға шыдайды
• Ұзақ қызмет ету мерзімі және аз қолдау көрсету талап етеді

Жағымсыз жақтары:

• Көміртегі және көптеген құймаларға қарағанда қымбат
• Жасау үрдісі басқаларға қарағанда қиын болуы мүмкін

Алюминий

Алюминий төменгі тығыздығы мен өте жақсы коррозияға төзімділігі үшін бағаланады. Оны соққылау беріктігін арттырады және ілініс элементтері (бағыттауыш иіндіктер, біліктер), дөңгелектер және поршеньдер сияқты кейбір двигатель бөлшектері сияқты салмақты азайту маңызды болып табылатын қолданулар үшін қолайлы етеді. Мыс пен магний сияқты элементтермен құйма жасау механикалық қасиеттерін одан әрі жақсартады.

Жақсы жақтары:

• Жеңіл салмақты, отынның пайдалы әрекет коэффициентін және автомобиль динамикасын жақсартады
• Тотығуға төзімділігі жоғары
• Жылу мен электр өткізгіштігінің жақсы болуы

Жағымсыз жақтары:

• Болатқа қарағанда беріктігі төмен
• Жоғарырақ материал құны

Титан

Титан кез-келген жалпы металға қарағанда ең жоғары беріктік-салмақ қатынасына ие. Сонымен қатар, ол коррозияға және жоғары температураға өте төзімді. Автомобиль әлемінде оның қолданылуы әдетте бағасының жоғары болуына байланысты жоғары өнімді және жарыс автомобильдеріне шектеледі. Оған мысал ретінде шынжыр тартқыштар, клапандар және қосымша компоненттерді алуға болады, онда өнімділікті арттыру шығындарды оправдайды.

Жақсы жақтары:

• Салмағына салыстырғанда артықсыз қуат
• Коррозия мен жылуға өте төзімді
• Еселік жүктемеге өте жақсы төзімділік

Жағымсыз жақтары:

• Болат немесе алюминийге қарағанда существалы түрде қымбат
• Өңдеуге және механикалық өңдеуге қиын

Қазіргі заманғы автомобильдердегі шойылтылған компоненттер: Қозғалтқыштан шассиге дейін

Шойыту автомобильдердің қауіпсіздігіне, сенімділігіне және өнімділігіне маңызды рөл атқарады. Бұл процесс автомобильдің негізгі жүйелерінің әрқайсысында беріктік пен төзімділік міндетті түрде қажет болатын критикалық компоненттерді жасау үшін қолданылады. Бұл жүйелерді зерттей отырып, шойылтылған бөлшектердің автомобиль инженериясының негізін қалай қамтамасыз ететінін көре аламыз.

Ішінде Двигатель поршеньдердің сызықтық қозғалысын айналмалы қозғалысқа айналдыратын иінді біліктер және әрбір жану циклі кезінде үлкен сығылу және созылу жүктемелерін шыдайтын поршеньдерді білікке бекітетін шатундар сияқты кейбір ең көп жүктемеге түсуге ұшырайтын бөлшектер шөймеленеді. Жоғары өнімді қозғалтқыштар үшін бұл бөлшектерге салмақты азайта отырып, беріктікті максималдандыру үшін шөймеленген қорытпа болаты немесе титан қолданылады.

Берілген Қозғалыс беру жүйесі мен трансмиссия қозғалтқыштан доңғалақтарға қуатты беру үшін шөймеленген бөлшектерге күшті сүйенеді. Тісті доңғалақтар, біліктер және муфталар жоғары бұрау және тозуға шыдайтын болуы керек. Құйылған немесе өңделген тісті доңғалақтармен салыстырғанда шөймеленген болат және қорытпа болат тісті доңғалақтарға ерекше беріктік пен жорамалға төзімділік қамтамасыз етеді, бұл ұзақ және сенімді жұмыс істеу өмірін қамтамасыз етеді. Бұл беріктік тістің сынбайтынын қамтамасыз етеді және әртүрлі жүріс жағдайларында үздіксіз қуат берілуін қамтамасыз етеді.

Бұл жерде Суспензия мен шасси қауіпсіздік бірінші орында. Басқару иінтіректері, шарлық бұрандалар, доңғалақ біліктері және өс арқалықтары тәулік бойы жол бетінен соққыларға ұшырайды. Бұл бөлшектерді болат немесе алюминий қорытпаларынан ұстау оларға авариялық істен шығуды болдырмау үшін қажетті беріктік пен соққыға төзімділік қамтамасыз етеді. Ұсталған бөлшектердің жетілдірілген дәнекер құрылымы оларды автомобильдің қызмет ету мерзімі ішінде миллиондаған кернеу циклдарының әсерінен туындайтын шаршауға төзімді және төзімді етеді.

Ұстау үшін өндіруге арналған дизайн (DFM)

Құрамдас бөліктердің дұрыс таңдалуы маңызды болса да, бөлшектің өзінің дизайны ұстау процесінің сәтті өтуінде тең маңызды рөл атқарады. Өндіруге арналған дизайн (DFM) өндірудің оңайлығы үшін дизайнды оптимизациялауға бағытталған, сондықтан құнын төмендетіп, сапаны жақсартып және өндіру уақытын қысқартады. Ұстау үшін DFM матаның калыпта қалай ағатынына назар аударады, бұл күшті, ақаусыз компонент жасауға мүмкіндік береді.

Түйіршектеу үшін DFM-нің негізгі принциптерінің бірі - жеткілікті мөлшерде пайдалану бұрыш пен Фаска Радиустары қатты ішкі бұрыштар метал ағымына кедергі жасауы, кернеу концентрацияларын тудыруы және сындар немесе матрицаны толтырмау сияқты ақауларға әкелуі мүмкін. Бөлшектерді тегіс, дөңгелектірілген өтпелермен жобалау арқылы инженерлер материалдың матрица қуысының бойынша еркін және біркелкі қозғалуын қамтамасыз етеді, нәтижесінде дән құрылымы тұрақтырақ, берік бөлшек алынады. Дәл сол сияқты, материал ағымына бөгеу болмас үшін қиманың қалыңдығындағы сәтсіз өзгерістерден аулақ болу керек.

Басқа бір маңызды фактор бұрышты шығару , бұл бөлшектің тік жақтарына қолданылатын жеңіл конустылық. Бұл конустылық құйма қалыптан дайындалғаннан кейін бөлшекті алуға мүмкіндік береді. Дұрыс драфт бұрыштары болмаған жағдайда бөлшектер қалыпқа жабысып қалуы мүмкін, бұл өндірістің кешігуіне және бөлшек пен құрал-жабдыққа зақым келуіне әкеп соғады. Форсировка қалыбының екі жартысының қосылатын жазықтығы — бөлу сызығы — де қарастырылуы керек, ол үшін шырымы (артық материал) минималды болуы, сонымен қатар кейінгі механикалық өңдеу операциялары ықшамдалуы тиіс.

Соңында, DFM оптималды алдын-ала пішін немесе құю бастапқы металл бөлігі негізгі пісіру операциясынан бұрын жиі аяқталған бөлшектің пішініне жақындатылады. Тиімді әрі дұрыс құрылған алдын-ала пішін қажетті материал көлемін азайтады және пісірудің қадамдар санын төмендетеді, бұл тікелей шығындар мен өндірістің тиімділігіне әсер етеді. Жобалау кезеңінде пісіру мамандарымен бірлесіп жұмыс істеу — бұл принциптерді енгізуге және компоненттің сенімді, жоғары көлемді өндіріске мүмкіндігінше сәйкес келуін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.