Diešanas liešanas stūres uzgali: process un materiāli – ceļvedis

TL;DR

Stūres uzgali dieļiešanas veidā ir moderna ražošanas metode, kas izmanto procesus, piemēram, zemspiediena, saspiešanas un pusšķidro dieļiešanu, lai no vieglā alumīnija sakausējuma izgatavotu svarīgas automašīnu suspensijas daļas. Šī tehnika ļauj ražot sarežģītas, augstas izturības detaļas ar labākām mehāniskajām īpašībām un virsmas apstrādi. Izvēloties dieļietu alumīniju vietā tradicionālo kaltu tēraudu vai lietās čugunu, ievērojami samazinās transportlīdzekļa masa, kas savukārt uzlabo braukšanas īpašības, degvielas efektivitāti un samazina CO2 emisijas.

Stūres uzgali: funkcija un materiāli

Stūres uzgals ir svarīgs strukturāls elements transportlīdzekļa suspensijas sistēmā. Kā pagrieziena punkts tas savieno riteni, suspensiju un stūres savienojumus, pārnesot ievērojamas slodzes paātrināšanās, bremzēšanas un virziena maiņas laikā. Kā aprakstīts pētījumā par pusšķidru die cietais liešanu, šiem komponentiem nepieciešama augsta izturība, liela plastiskums un spēja veidot sarežģītas formas, lai droši un efektīvi darbotos. Stūres uzgala veiktspēja tieši ietekmē transportlīdzekļa vadāmības stabilitāti un vispārējo drošību.

Vēsturiski stūres uznagi galvenokārt tika izgatavoti no izturīgiem materiāliem, piemēram, plastmasas čuguna vai kalta tērauda, lai nodrošinātu ilgmūžību. Tomēr automašīnu rūpniecības neatlaidīgā tieksme pēc vieglāka svara, lai atbilstu stingrākiem emisiju standartiem un uzlabotu degvielas ekonomiju, ir veicinājusi pāreju uz moderniem alumīnija sakausējumiem. Tādi ražotāji kā Fagor Ederlan uzsver, ka šis pāreja ir būtiska, lai samazinātu transportlīdzekļa CO2 pēdas nospiedumu un piedāvātu ievērojamas iespējas svara samazināšanai. Alumīnija sakausējumi nodrošina izcilienu stiprības un svara attiecību, labu korozijas izturību un augstāku siltumvadītspēju salīdzinājumā ar dzelzs saturošajiem materiāliem.

Šo materiālu izvēle ir kompromiss starp svaru, stiprību un izmaksām. Lai gan tērauds un dzelzs ir pazīstami ar savu lielo stiprību un zemākām materiāla izmaksām, alumīnija zemāka blīvuma dēļ tas sniedz pārliecinošu priekšrocību mūsdienu transportlīdzekļu konstrukcijā.

• Alumīnija sakausējumi: Piedāvā ievērojamu svara samazinājumu, uzlabotu transportlīdzekļa dinamiku un izcilienu korozijas izturību. To var liešanas ceļā izgatavot ļoti sarežģītos, gandrīz galīgā formas gabalos, samazinot nepieciešamību pēc plašām sekundārām apstrādēm.
• Tērauds/Dzelzs: Nodrošina izcilienu stiprību un izturību pret nogurumu zemākās izmaksās. Tomēr to augstais blīvums veicina lielāku nesaspiestā masu, kas negatīvi var ietekmēt braukšanas komfortu un vadāmību.

Izstrādātie kokilformas liešanas procesi stūres mezgliem

Augstas veiktspējas alumīnija stūres mezgla ražošana prasa vairāk nekā vienkāršu liešanas metodi. Nozarē paļaujas uz vairākām izstrādātām kokilformas liešanas tehnoloģijām, lai nodrošinātu, ka gala produkts ir brīvs no defektiem, piemēram, porozitātes, un atbilst nepieciešamajām mehāniskajām īpašībām. Šie procesi ir izstrādāti, lai ļoti precīzi kontrolētu kausētā metāla plūsmu un kristalizācijas procesu. Vadošie ražotāji, piemēram, Saint Jean Industries izmanto plašu tehnoloģiju klāstu, tostarp zemspiediena un gravitācijas kokilformas liešanu, lai sasniegtu optimālus rezultātus.

Bieži izmantotie izstrādātie procesi ietver:

• Zemspiediena kokilformas liešana (LPDC): Šajā metodē kausētais metāls tiek maigi ievadīts veidnē no apakšas, samazinot turbulenci un oksīdu ieslēgumu risku. Tas rezultātā dod blīvu, augstas kvalitātes lējumu ar izcilām mehāniskajām īpašībām.
• Spiedliešana: Šis hibrīdprocesa kombinē liešanu un kausēšanu. Kausētajam metālam cietējot, tiek pielikts augsts spiediens, novēršot porozitāti un uzlabojot graudu struktūru, kas nodrošina paaugstinātu izturību un plastiskumu.
• Puscietais metāla liešanas process (SSM): Šī tehnika ietver daļēji sacietējušas metāla masas ievadīšanu formas dobumā. Puscietais stāvoklis ļauj mazāk satrauktu aizpildījumu, minimizējot gāzu ieslēgšanos un radot detaļas ar augstu integritāti un sarežģītām ģeometrijām, kā detalizēts pētījumos, kas publicēti vietnē Scientific.net .
• Vakuumliešana: Izveidojot vakuumu formas dobumā pirms ievadīšanas, šis process noņem ieslēgtās gāzes, rezultātā iegūstot liešanas izstrādājumus ar ļoti zemu porozitāti, kurus var siltumapstrādāt, lai sasniegtu vēl lielāku izturību.

Kaut arī zāģēšana veidņos piedāvā daudzas priekšrocības, kausēšana joprojām ir ievērojama ražošanas metode stūres mezgliem. Izvēle starp liešanu un kausēšanu bieži vien ir atkarīga no konkrētajām veiktspējas prasībām, ražošanas apjomiem un izmaksu mērķiem. Tiem, kas meklē izturīgus kausētus komponentus, specializēti piegādātāji, piemēram, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology nodrošina precīzi inženiertehniskas risinājumus, ko atbalsta jaunākās karstās kausēšanas tehnoloģijas un stingra kvalitātes kontrole.

Lietātā aluminija kulispuļu priekšrocības un veiktspēja

Lietātā aluminija stūres kulišu ieviešana nodrošina daudzas acīmredzamas priekšrocības, kas tieši pārtop uzlabotā transportlīdzekļa veiktspējā un ilgtspējībā. Nozīmīgākā priekšrocība ir svara samazināšana. Aizvietojot smagākas tērauda vai čuguna detaļas, automobiļu ražotāji var samazināt transportlīdzekļa nesaspiesto masu — to detaļu svaru, ko nebalstī aukstums. Tas rada reaģējošāku stūrēšanu, uzlabotu vadāmību un gludāku braukšanas komfortu pasažieriem.

Pārsniedzot veiktspēju, liešanas alumīnija mezgli veicina svarīgus ražošanas un vides mērķus. Sarežģītu formu liešanas spēja samazina nepieciešamību pēc turpmākām apstrādes operācijām, ietaupot laiku un izmaksas ražošanas ciklā. Turklāt zemāks svars tieši ietekmē degvielas efektivitāti, palīdzot transportlīdzekļiem patērēt mazāk degvielas un, kā rezultātā, radīt mazāk CO2 emisiju. Tas atbilst globālajām ilgtspējas iniciatīvām un stingrākajiem vides noteikumiem, ar kuriem saskaras automažīnu rūpniecība.

Galvenās liešanas alumīnija stūres mezglu priekšrocības ietver:

• Ievērojama svara samazināšana: Samazina nesaspiesto masu, uzlabojot transportlīdzekļa dinamiku un degvielas ekonomiju.
• Dizaina elastība: Ļauj izveidot sarežģītas un ļoti optimizētas ģeometrijas, kuras ir grūti vai neiespējami sasniegt ar kalšanu.
• Augsta mehāniskā veiktspēja: Moderni liešanas procesi un termoapstrāde rada komponentus ar augstu izturību un plastiskumu, kas nepieciešams drošībai kritiskām lietojumprogrammām.
• Korozijas izturība: Alumīnijs dabiski veido aizsargkārtu no oksīda, nodrošinot lielisku pretestību vides izraisītai korozijai.
• Noturīgums: Ienes ieguldījumu oglekļa pēdas samazināšanā, atvieglpjot transportlīdzekļus un nodrošinot alumīnija augstu pārstrādājamību.

Projektēšanas, instrumentu izgatavošanas un optimizācijas apsvērumi

Ceļš no digitālā koncepta līdz gatavam stūres uzgrieznim ir sarežģīts inženierijas uzdevums, kas balstās uz sofistikētām projektēšanas programmām un ražošanas simulācijām. Projektēšanas fāze parasti sākas ar datorizēto projektēšanu (CAD) programmatūru, kam seko plaša galīgo elementu analīze (FEA), izmantojot rīkus, piemēram, ANSYS. Šī analīze simulē dažādas slodzes, kuras uzgrieznis pieredzēs savas ekspluatācijas laikā, lai nodrošinātu, ka tas atbilst stingrām stingrības un izturības prasībām, neesot pārāk sarežģīti konstruēts.

Kad dizains ir pabeigts, nākamais svarīgais solis ir instrumentu izgatavošana — veidņu vai kalšanas formas izveide. Veidnes dizains ir ļoti svarīgs, lai veiksmīgi veiktu liešanu. Kā detalizēts procesa analīzē vietnē gudmould.com , inženieri izmanto simulācijas programmatūru, piemēram, ProCAST, lai modelētu kausētā metāla plūsmu veidnē. Tas ļauj optimizēt ielejas un sprūdu sistēmu, paredzēt potenciālas kļūdas, piemēram, saraušanos vai porainību, un nodrošināt, ka detaļa pareizi sacietē. Šāda simulāciju vadīta pieeja minimizē dārgas un laikietilpīgas mēģinājumu un kļūdu metodes ražotnē.

Viss projektēšanas un ražošanas darbplūsmas process ir iteratīvs process, kas koncentrēts uz optimizāciju. Mērķis ir izgatavot vieglu detaļu, kas atbilst visiem veiktspējas mērķiem un nav bojāta. Tas ietver skaidru, strukturētu soļu secību:

1. CAD/CAE projektēšana un analīze: Sākotnējās 3D modeļa izveide un simulācijas izmantošana, lai pārbaudītu tā strukturālo integritāti reālos spēka apstākļos.
2. Veidņu un instrumentu izgatavošana: Augstas precizitātes tērauda matricu projektēšana un izgatavošana, pamatojoties uz galīgo detaļas ģeometriju un liešanas procesu.
3. Liešanas procesa izvēle un simulācija: Izvēloties optimālo liešanas metodi (piemēram, LPDC, Squeeze Casting) un simulējot formas pildīšanu un nostiprināšanu, lai novērstu defektus.
4. Ražojums un apstrāde: Ražošanas un ražošanas izmaksas
5. Kvalitātes kontrole un validācija: Izmantotu stingras pārbaudes metodes, tostarp rentgena un izmēru pārbaudes, lai nodrošinātu, ka katra detaļa atbilst drošības un kvalitātes standartiem.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kādiem materiāliem tiek izmantotas stūres rokturi?

Tradicionāli stūres kaklas tika izgatavotas no ductil valcētavas vai kovotā tērauda, jo tās bija ļoti izturīgas. Tomēr ir spēcīga nozares tendence izmantot vieglas alumīnija sakausējumus, lai samazinātu transportlīdzekļa svaru, uzlabotu degvielas patēriņu un uzlabotu vadīšanas dinamiku. Mūsdienās vis vairāk transportlīdzekļu ir alumīnija grīdas, kas izgatavotas ar progresējošu liešanas procesu.

2. Kā izgatavot stūres kaklu?

Stūres rokas konstrukcija ir sarežģīts inženierijas process. Tas sākas ar 3D modeļa radīšanu CAD programmatūrā, piemēram, Creo (Pro/E). Pēc tam šo modeli analizē ar finīto elementu analīzes (FEA) programmatūru, piemēram, ANSYS. Inženieri simulē dažādas slodzes - no bremzēšanas, virzību un vertikālo triecienu - lai optimizētu locītavā esošo ģeometriju, lai panāktu maksimālu izturību un stingrību, vienlaikus samazinot to svaru.

3. Kā notiek rokturiņu izgatavošana?

Stūres klēpju izgatavošana ir ražošanas process, kurā metāla gabaliņu sildina un tad veido, izmantojot slīpēšanas spējas no čūkas vai preses. Parasti šis process ietver materiālu testēšanu, izejvielu sagriešanu uz garumu, to karsēšanu līdz neitralizējamām temperatūrām un pēc tam, izmantojot vairākus formēšanas līdzekļus, priekšformēšanu un galīgo izgatavošanu. Pēc tam pārmērīgi materiāli tiek izkrāsoti, apstrādāti ar siltumu un beidzot apstrādāti.