În acest post vom discuta despre modul în care este posibil să reducem greutatea componentelor, menținându-le funcționalitatea prin utilizarea co-proiectare.

greutate

Greutatea componentelor joacă un rol important în fiecare producție de produse - gândiți-vă la posibila economie în ceea ce privește costurile de expediere - dar în industria auto se dovedește crucială.

Producătorii de automobile caută în permanență noi modalități de fabricare a vehiculelor mai ușoare, fără a fi nevoie să le reducă dimensiunea sau să renunțe la widget-uri interne și confort. Utilizarea componentelor mai ușoare duce la o iluminare generală și, astfel, la o eficiență îmbunătățită a consumului de combustibil, pe lângă îmbunătățirea eficienței unor piese, cum ar fi ușile mașinii sau trapa deschisă.

Acesta este motivul pentru care proiectarea componentelor mai ușoare păstrându-și în același timp calitățile funcționale devine o sarcină din ce în ce mai presantă.

Beneficii de reducere a greutății

În timpul fazei de proiectare a produsului este posibilă detectarea petelor a căror grosime excesivă ar putea determina o creștere superfluă a costurilor de producție. Prin urmare, este necesar să se procedeze la o optimizare a formei prin utilizarea unui software de simulare, care uneori poate duce la o reducere a masei cu până la 30-40%.

Cel mai eficient și comun mod de a proceda la a reducerea greutății este de a face un studiu de produs, urmat de adăugarea de nervuri structurale strategice. Aceste nervuri ar trebui să fie proiectate cu proporțiile potrivite pentru a evita suprasolicitarea punctelor de joncțiune, astfel încât să reziste la solicitări ridicate și, prin utilizarea unghiurilor rotunjite, permițând crearea pereților mai subțiri.

Există o serie de avantaje legate de utilizarea pereților mai subțiri:

Scăderea porozității și depresiilor

În turnarea sub presiune pereții groși sunt adesea supuși unor niveluri mai mari de porozitate, datorită reducerii volumului cauzat de răcirea materialului: în timpul fazei de transformare generează tensiuni moleculare, conducând fluidul către partea solidificată și provocând astfel porozitatea de contracție, indicată de neregularitatea sa și formă zimțată.

Transfer îmbunătățit de căldură

O zonă superficială mai largă este ideală pentru o răcire mai rapidă și un transfer de căldură mai eficient.

Creșterea puterii

În unele cazuri, o modificare a structurii care vizează inițial strict greutatea ușoară poate duce la o îmbunătățire a rezistenței, datorită unei mai bune distribuții a forțelor.

Reducerea costurilor de producție

O reducere a masei implică o cantitate mai mică de material necesară, reducând astfel costurile. Mai mult, produsele mai ușoare au taxe de transport mai mici.

Studiu de greutate: analiza FEM

Instrumentul principal pentru structură reducerea greutății este un software de analiză FEM (Finite Element Method), capabil să calculeze comportamentul structural al unui sistem. Acest tip de analiză este utilizat în special pentru a simula rezistența unui obiect sub tensiune de o sarcină definită într-un punct dat. Similar cu alte simulări, va fi necesar să se dezvolte o rețea pentru identificarea nodurilor - punctele de conexiune -, a elementelor de încărcare și fixare.

La plasarea nodurilor pe structură, este necesar ca suficient din ele să fie poziționate astfel încât să acopere întreaga geometrie a piesei și să fie plasate în corespondența punctelor pe care se aplică sarcini grele sau mase nodale. Mai mult, nodurile pot fi setate în anumite locuri pentru a cunoaște schimbările interne și tensiunile. În cele din urmă, rețeaua trebuie să fie suficient de densă pentru a măsura variațiile de stres sau deplasările în regiunile analizate.

Apoi va fi posibil să simulați diferite tipuri de forțe:

  • Forța de rotație
  • Forța de presiune
  • Forța de încărcare
  • Forța de tracțiune

Într-o co-proiectare Într-un fel de situație, este fundamental pentru clienți să ofere toate detaliile referitoare la utilizarea viitoare a compusului solicitat, în special în ceea ce privește rezistența la stres, temperaturile extreme și alte condiții excepționale de care trebuie să se țină cont. După această procedură, se formează o hartă care afișează zone stresate pentru fiecare punct și permite identificarea zonelor critice, fie că sunt prea masive sau, dimpotrivă, prea subțiri și cu risc de rupere.

Tehnici de reducere a greutății

După identificarea zonelor care necesită optimizare, proiectantul poate continua cu simularea pentru a modifica structura, ținând cont de faptul că, pentru a contrabalansa pierderea de rezistență cauzată de subțierea pereților, ar trebui planificate alte operațiuni de armare structurală este posibil să modificați joncțiunile prin îngroșarea cu atenție a unghiurilor fragile, să fixați înclinația pereților astfel încât să optimizați distribuția forțelor sau să aplicați o cruce de întărire sau o nervură T. Uneori este reducerea greutății în sine, care ajută la creșterea solidității piesei, deoarece concavitățile create pot produce o distribuție mai bună a forțelor.

O altă modalitate de a reduce greutatea este alegerea cu atenție a materialului și, mai precis, a tipului de aliaj. De obicei, compușii cu densitate redusă sunt preferați, cum ar fi ZAMA 8, deoarece conține 8,4% aluminiu și, prin urmare, este mai ușor, mai rezistent și elastic decât ZAMA 5. Cu toate acestea, ZAMA 5 este cel mai utilizat, datorită toleranței sale ridicate de precizie și flexibilității în procesul productiv.

În concluzie, greutatea redusă poate oferi numeroase avantaje atât de natură economică, cât și funcțională pentru producători, dar și pentru consumatorii finali, deoarece îmbunătățește experiența utilizatorului, reducând în același timp costurile de expediere sau de întreținere.

Pentru a fi mereu la curent cu știrile de turnare prin zinc, abonați-vă la blog.