Kun keskitytään materiaalitehokkuuteen suunnittelussa alumiinivaluosat painonäkökohtien osalta on otettava huomioon useita erityisvaatimuksia sen varmistamiseksi, että osa on sekä kevyt että rakenteellisesti vakaa. Tässä on erittely näistä vaatimuksista:
Seinämän paksuutta tulee vähentää mahdollisimman paljon vaarantamatta osan rakenteellista eheyttä. Ohuemmat seinämät vähentävät kokonaispainoa, mutta niiden on silti oltava riittävän paksuja, jotta sulan alumiinin virtaus valun aikana ja osan kohtaama käyttöjännitys kestävät.
Säilytä aina kun mahdollista, koko osan seinämän paksuus tasaisena estääksesi ongelmat, kuten epätasainen jäähdytys, vääntyminen ja sisäiset jännitykset, jotka voivat johtaa vioituksiin tai vaurioihin. Tasaiset seinät edistävät myös ennakoitavampaa ja tehokkaampaa materiaalin käyttöä.
Seinän paksuuden lisäämisen sijaan käytä ripoja vahvistamaan lisälujuutta vaativia alueita. Rivat tarjoavat tarvittavan tuen lisäämättä merkittävää painoa, mikä parantaa sekä materiaalitehokkuutta että suorituskykyä. Sijoita rivat strategisesti tukemaan korkean jännityksen alueita tai estämään muodonmuutoksia ja varmistamaan, että materiaalia lisätään vain sinne, missä se on tehokkainta.
Suunnittele osa ontoilla osilla mahdollisuuksien mukaan materiaalin käytön ja painon vähentämiseksi merkittävästi. Sydämiä voidaan käyttää valun aikana luomaan näitä aukkoja, mikä vähentää kokonaismassaa lujuudesta tinkimättä. Sydämet tulee suunnitella minimoimaan materiaalin käyttö ja säilyttämään osan tarvittava lujuus ja toimivuus. Tämä lähestymistapa on erityisen tehokas ei-kantavilla alueilla, joissa tarvitaan vähemmän materiaalia.
Levitä materiaalia vain sinne, missä sitä tarvitaan kuormituksen tai rasituksen kestämiseen. Vältä turhaa materiaalia vähärasitusalueilla, mikä vähentää painoa ja säästää materiaalia. Käytä kartiomaisia osia siirtyäksesi eri paksuuksien välillä, mikä auttaa säilyttämään lujuuden ja minimoimaan painon. Suippeneminen voi myös edistää sulan alumiinin virtausta valun aikana, mikä vähentää vikojen todennäköisyyttä.
Valitse alumiiniseoksia, jotka tarjoavat korkean lujuus-painosuhteen varmistaen, että osa pysyy kevyenä ja täyttää silti rakenteelliset vaatimukset. Eri seokset tarjoavat erilaisia lujuus-, sitkeys- ja korroosionkestävyystasoja, joten seoksen valinnan tulee vastata osan erityistarpeita. Ota huomioon valitun seoksen valuominaisuudet, kuten juoksevuus, kutistuminen ja kuumarepeämisenkestävyys, koska ne voivat vaikuttaa valuosan lopulliseen painoon ja tehokkuuteen.
Jos mahdollista, integroi useita toimintoja yhdeksi osaksi vähentääksesi lisäkomponenttien tarvetta, mikä voi vähentää kokonaispainoa. Esimerkiksi sekä rakenteellisena tukena että kotelona toimivan osan suunnittelu voi vähentää materiaalin käyttöä ja yksinkertaistaa kokoamista. Vähennä lisäkiinnikkeiden tarvetta sisällyttämällä suunnitteluun ominaisuuksia, kuten napsautuksia, korvakkeita tai integroituja liitoksia. Tämä lähestymistapa ei ainoastaan vähennä painoa, vaan myös yksinkertaistaa kokoamista ja alentaa kustannuksia.
Eri valumenetelmillä (esim. painevalu, hiekkavalu, sijoitusvalu) on erilaiset ominaisuudet seinämän paksuuden, monimutkaisuuden ja tarkkuuden suhteen. Valitse menetelmä, joka mahdollistaa ohuimmat seinät ja tehokkaimman materiaalin käytön laatu- ja suorituskykystandardien mukaisesti. Suunnittele muotti varmistaaksesi, että materiaalivirtaus on tehokasta ja että ylimääräinen materiaali (kuten putkissa, nousuputkissa tai porttijärjestelmissä) on minimoitu . Tehokas muottisuunnittelu voi vähentää jätettä ja varmistaa, että materiaalia käytetään tehokkaasti loppuosassa.
Suorita jännitysanalyysi ja simulaatiot tunnistaaksesi alueet, joilla materiaalia voidaan vähentää lujuudesta tai toimivuudesta tinkimättä. FEA voi auttaa optimoimaan suunnittelua näyttämällä, missä materiaali on tarpeetonta ja missä se on ratkaisevan tärkeää. Käytä iteratiivisia suunnitteluprosesseja simulointityökalujen tukemana, jotta voit jatkuvasti tarkentaa osan suunnittelua maksimaalisen materiaalitehokkuuden saavuttamiseksi. Tämä voi sisältää pieniä muutoksia seinämän paksuuteen, rivan sijoitukseen ja muihin ominaisuuksiin suoritustietoihin perustuen.
Ilmailu- tai autoteollisuudessa on usein tiukat painorajoitukset komponenteille. Suunnittelun on täytettävä nämä vaatimukset ja silti täytettävä kaikki rakenteelliset ja toiminnalliset tarpeet. Varmista, että viimeinen osa täyttää kaikki asiaankuuluvat sertifiointi- ja testausstandardit painon ja materiaalitehokkuuden osalta, joita voidaan vaatia turvallisuuden, suorituskyvyn tai säädöstenmukaisuuden vuoksi.
Vastaamalla näihin vaatimuksiin suunnittelijat voivat luoda alumiinivaluosia, jotka eivät ole vain kevyitä, vaan myös tehokkaita materiaalinkäytön kannalta, kustannustehokkaita ja täysin toimivia aiottuun käyttötarkoitukseensa. Tämä lähestymistapa auttaa maksimoimaan alumiinin edut kevyenä materiaalina varmistaen samalla, että osat täyttävät kaikki tarvittavat suorituskyky- ja kestävyysstandardit.
