Amikor a tervezés során az anyaghatékonyságra összpontosítunk alumínium öntvény alkatrészek a tömeggel kapcsolatos megfontolások tekintetében számos speciális követelményt kell teljesíteni annak érdekében, hogy az alkatrész könnyű és szerkezetileg is szilárd legyen. Íme a követelmények lebontása:
A falvastagságot a lehető legnagyobb mértékben csökkenteni kell az alkatrész szerkezeti integritásának veszélyeztetése nélkül. A vékony falak csökkentik a teljes súlyt, de még mindig elég vastagnak kell lenniük ahhoz, hogy az öntés során megfelelő áramlást biztosítsanak az olvadt alumíniumnak, és ellenálljanak az alkatrészre nehezedő üzemi feszültségeknek.
Ahol lehetséges, tartsa fenn az egyenletes falvastagságot az egész alkatrészen, hogy elkerülje az olyan problémákat, mint az egyenetlen hűtés, vetemedés és belső feszültségek, amelyek hibákhoz vagy meghibásodásokhoz vezethetnek. Az egységes falak hozzájárulnak az anyag kiszámíthatóbb és hatékonyabb felhasználásához is.
A falvastagság növelése helyett használjon bordákat a további szilárdságot igénylő területek megerősítésére. A bordák biztosítják a szükséges alátámasztást anélkül, hogy jelentős súlyt adnának, javítva mind az anyag hatékonyságát, mind a teljesítményt. A bordákat stratégiailag helyezze el a nagy igénybevételnek kitett területek alátámasztására vagy a deformáció megelőzésére, biztosítva, hogy az anyagot csak ott adják hozzá, ahol az a leghatékonyabb.
Ahol lehetséges, tervezze meg az alkatrészt üreges profilokkal, hogy jelentősen csökkentse az anyagfelhasználást és a súlyt. A magokat az öntés során fel lehet használni, hogy létrehozzák ezeket az üregeket, csökkentve a teljes tömeget a szilárdság veszélyeztetése nélkül. A magokat úgy kell megtervezni, hogy minimálisra csökkentsék az anyagfelhasználást, ugyanakkor megőrizzék az alkatrész szükséges szilárdságát és funkcionalitását. Ez a megközelítés különösen hatékony a nem teherhordó területeken, ahol kevesebb anyagra van szükség.
Csak ott terítse el az anyagot, ahol a terhelés elviseléséhez vagy a feszültségek ellenállásához szükséges. Kerülje a felesleges anyagok használatát az alacsony igénybevételnek kitett helyeken, ami csökkenti a súlyt és kíméli az anyagot. Használjon kúpos szakaszokat a különböző vastagságok közötti átmenethez, ami segít megőrizni az erőt, miközben minimalizálja a súlyt. A kúposodás elősegítheti az olvadt alumínium áramlását az öntés során, csökkentve a hibák valószínűségét.
Válasszon olyan alumíniumötvözeteket, amelyek nagy szilárdság-tömeg arányt kínálnak, biztosítva, hogy az alkatrész könnyű maradjon, miközben megfelel a szerkezeti követelményeknek. A különböző ötvözetek különböző szintű szilárdságot, hajlékonyságot és korrózióállóságot kínálnak, ezért az ötvözet kiválasztásának igazodnia kell az alkatrész sajátos igényeihez. Vegye figyelembe a kiválasztott ötvözet öntési tulajdonságait, például a folyékonyságot, a zsugorodást és a forró szakítással szembeni ellenállást, mivel ezek befolyásolhatják az öntött alkatrész végső súlyát és hatékonyságát.
Ahol lehetséges, integráljon több funkciót egyetlen részbe, hogy csökkentse a további alkatrészek szükségességét, amelyek csökkenthetik a teljes súlyt. Például egy olyan alkatrész tervezése, amely szerkezeti támaszként és házként is szolgál, csökkentheti az anyagfelhasználást és leegyszerűsíti az összeszerelést. Csökkentse a további rögzítőelemek szükségességét azáltal, hogy olyan funkciókat épít be a kialakításba, mint a bepattanó illesztések, fülek vagy integrált kötések. Ez a megközelítés nemcsak a súlyt csökkenti, hanem leegyszerűsíti az összeszerelést és a költségeket is.
A különböző öntési módszerek (pl. présöntés, homoköntés, befektetett öntés) eltérő képességekkel rendelkeznek a falvastagság, összetettség és pontosság tekintetében. Válassza ki azt a módszert, amely lehetővé teszi a legvékonyabb falakat és a leghatékonyabb anyagfelhasználást, miközben megfelel a minőségi és teljesítménykövetelményeknek. Tervezze meg a formát úgy, hogy az anyagáramlás hatékony legyen, és a felesleges anyag (például a csövekben, felszállókban vagy kapurendszerekben) minimálisra csökkenjen . A hatékony formatervezés csökkentheti a hulladékot, és biztosítja, hogy az anyagot hatékonyan használják fel az utolsó részben.
Végezzen feszültségelemzést és szimulációkat, hogy azonosítsa azokat a területeket, ahol az anyag csökkenthető a szilárdság vagy a funkcionalitás veszélyeztetése nélkül. A FEA segíthet a tervezés optimalizálásában azáltal, hogy megmutatja, hol nincs szükség az anyagra, és hol kulcsfontosságú. Használjon iteratív tervezési folyamatokat, amelyeket szimulációs eszközök támogatnak, hogy folyamatosan finomítsák az alkatrész tervezését a maximális anyaghatékonyság érdekében. Ez magában foglalhatja a falvastagság, a borda elhelyezése és egyéb jellemzők kis módosítását a teljesítményadatok alapján.
Az olyan iparágakban, mint a repülőgépipar vagy az autóipar, gyakran szigorú súlykorlátozások vonatkoznak az alkatrészekre. A tervezésnek meg kell felelnie ezeknek a követelményeknek, ugyanakkor minden szerkezeti és funkcionális igénynek eleget kell tennie. Győződjön meg arról, hogy a végső alkatrész megfelel a súlyra és az anyaghatékonyságra vonatkozó összes vonatkozó tanúsítási és vizsgálati szabványnak, amely a biztonság, a teljesítmény vagy a szabályozási megfelelés érdekében szükséges lehet.
E követelmények teljesítésével a tervezők olyan alumíniumöntvény alkatrészeket hozhatnak létre, amelyek nem csak könnyűek, de az anyagfelhasználás szempontjából is hatékonyak, költséghatékonyak és a tervezett alkalmazásokhoz teljesen működőképesek. Ez a megközelítés segít maximalizálni az alumínium mint könnyű anyag előnyeit, miközben biztosítja, hogy az alkatrészek megfeleljenek az összes szükséges teljesítmény- és tartóssági szabványnak.
