Pri zameraní sa na efektívnosť materiálov pri navrhovaní hliníkových odliatkov s ohľadom na úvahy o hmotnosti sa musí riešiť niekoľko špecifických požiadaviek, aby sa zabezpečilo, že diel bude ľahký a zároveň štrukturálne pevný. Tu je rozpis týchto požiadaviek:
Hrúbka steny by mala byť čo najviac znížená bez toho, aby bola narušená štrukturálna integrita dielu. Tenšie steny znižujú celkovú hmotnosť, ale stále musia byť dostatočne hrubé, aby umožnili správny tok roztaveného hliníka počas odlievania a aby odolali prevádzkovému namáhaniu, ktorému bude časť čeliť.
Vždy, keď je to možné, udržujte rovnomernú hrúbku steny v celej časti, aby ste predišli problémom, ako je nerovnomerné chladenie, deformácia a vnútorné napätie, ktoré môže viesť k chybám alebo poruchám. Jednotné steny tiež prispievajú k predvídateľnejšiemu a efektívnejšiemu využitiu materiálu.
Namiesto zvyšovania hrúbky steny použite rebrá na vystuženie oblastí, ktoré vyžadujú dodatočnú pevnosť. Rebrá poskytujú potrebnú oporu bez pridania významnej hmotnosti, čím zlepšujú efektívnosť materiálu aj výkon. Rebrá umiestnite strategicky, aby podopierali oblasti s vysokým namáhaním alebo aby ste predišli deformácii, čím zaistíte, že materiál bude pridaný len tam, kde bude najúčinnejší.
Ak je to možné, navrhnite diel s dutými profilmi, aby ste výrazne znížili spotrebu materiálu a hmotnosť. Jadrá môžu byť použité počas odlievania na vytvorenie týchto dutín, čím sa zníži celková hmotnosť bez zníženia pevnosti. Jadrá by mali byť navrhnuté tak, aby sa minimalizovala spotreba materiálu pri zachovaní potrebnej pevnosti a funkčnosti dielu. Tento prístup je účinný najmä v nenosných priestoroch, kde je potrebné menšie množstvo materiálu.
Materiál distribuujte len tam, kde je potrebné znášať zaťaženie alebo odolávať namáhaniu. Vyhnite sa zbytočnému materiálu v oblastiach s nízkym namáhaním, čo znižuje hmotnosť a šetrí materiál. Na prechod medzi rôznymi hrúbkami použite zúžené časti, čo pomáha zachovať pevnosť a zároveň minimalizovať hmotnosť. Zužovanie môže tiež pomôcť pri toku roztaveného hliníka počas odlievania, čím sa znižuje pravdepodobnosť defektov.
Vyberte zliatiny hliníka, ktoré ponúkajú vysoký pomer pevnosti k hmotnosti, čím zaisťujú, že diel zostane ľahký a zároveň spĺňa konštrukčné požiadavky. Rôzne zliatiny ponúkajú rôzne úrovne pevnosti, ťažnosti a odolnosti proti korózii, takže výber zliatiny by mal zodpovedať špecifickým potrebám dielu. Zvážte vlastnosti odlievania zvolenej zliatiny, ako je tekutosť, zmršťovanie a odolnosť proti roztrhnutiu za tepla, pretože môžu ovplyvniť konečnú hmotnosť a účinnosť odliatkov.
Ak je to možné, integrujte viacero funkcií do jednej časti, aby ste znížili potrebu ďalších komponentov, čo môže znížiť celkovú hmotnosť. Napríklad navrhnutie dielu, ktorý slúži ako konštrukčná podpera aj puzdro, môže znížiť spotrebu materiálu a zjednodušiť montáž. Znížte potrebu ďalších spojovacích prvkov začlenením prvkov, ako sú západky, výstupky alebo integrované spoje do dizajnu. Tento prístup nielen znižuje hmotnosť, ale aj zjednodušuje montáž a znižuje náklady.
Rôzne metódy odlievania (napr. tlakové liatie, pieskové liatie, investičné liatie) majú rôzne možnosti z hľadiska hrúbky steny, zložitosti a presnosti. Vyberte si metódu, ktorá umožňuje najtenšie steny a najefektívnejšie využitie materiálu pri splnení noriem kvality a výkonu. Navrhnite formu tak, aby ste zabezpečili efektívny tok materiálu a minimalizovali nadbytočný materiál (ako sú vtoky, stúpačky alebo vtokové systémy). . Efektívny dizajn formy môže znížiť množstvo odpadu a zabezpečiť efektívne využitie materiálu v konečnej časti.
Vykonajte analýzu napätia a simulácie, aby ste identifikovali oblasti, v ktorých je možné materiál zredukovať bez kompromisov v oblasti pevnosti alebo funkčnosti. FEA môže pomôcť optimalizovať návrh tým, že ukáže, kde je materiál nepotrebný a kde je rozhodujúci. Pomocou iteračných procesov navrhovania podporovaných simulačnými nástrojmi neustále zdokonaľujte dizajn dielu pre maximálnu efektivitu materiálu. To môže zahŕňať vykonanie malých úprav hrúbky steny, umiestnenia rebier a ďalších funkcií na základe údajov o výkone.
V odvetviach ako letecký alebo automobilový priemysel sú často prísne limity hmotnosti komponentov. Návrh musí spĺňať tieto požiadavky a zároveň spĺňať všetky štrukturálne a funkčné potreby. Zabezpečte, aby finálna časť spĺňala všetky príslušné certifikačné a testovacie normy pre hmotnosť a materiálovú účinnosť, ktoré sa môžu vyžadovať pre bezpečnosť, výkon alebo súlad s predpismi.
Riešením týchto požiadaviek môžu dizajnéri vytvárať diely z hliníkového odliatku, ktoré sú nielen ľahké, ale aj efektívne z hľadiska použitia materiálu, nákladovo efektívne a plne funkčné pre zamýšľané aplikácie. Tento prístup pomáha maximalizovať výhody hliníka ako ľahkého materiálu a zároveň zabezpečuje, aby diely spĺňali všetky potrebné štandardy výkonu a odolnosti.
