A fogyás technikája: Első rész

Válaszul a globális felmelegedéssel és a földalatti erőforrások, például a kőolaj kimerülésével kapcsolatos aggodalmakra, az autóipar gyorsan áttér a benzin alapú autókról a hibrid és az elektromos autókra. CO2-kibocsátás-csökkentési intézkedésként sok ország verseng annak érdekében, hogy a napenergia vagy a szélenergia-termelés alkalmassá váljon gyakorlati felhasználásra energiaforrásként. A súlycsökkentő technikák az egyik legfontosabb technológiai újítás ebben a versenyben. A súlycsökkentő technikák alkalmazásának célja az energiafogyasztás megtakarítása a mozgó test súlyának csökkentésével. Például a gépjármű karosszériájának anyagát általában acélból alumíniumötvözet helyettesíti. A golyósvonatok tömegét csökkentik alumíniumötvözetből készült anyagok felhasználásával. A repülőgép súlya így csökken a CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) kompozit arányának növelésével.

A súlycsökkentő technológiák alkalmazása egyre fontosabb az automatizálási eszközök és az azonos célú mechanikus eszközök területén. Cserélje ki a fémréteget gyanta anyaggal a mozgatható test tömegének csökkentése érdekében, cserélje ki az eszköz oszloprészének acélanyagát gyanta kompozit, beton kompozit vagy kerámia anyagokra, és vékony vagy üreges kivitelt alkalmazzon az alkatrészekre, például a lineárisra. csúszó vezetők vagy a lineáris vezető anyagának megváltoztatása mind példák a súlycsökkentő technológiákra az automatizálási iparban.

A súlycsökkentő technikák különösen szükségesek a gyorsan mozgó gépeknél. A repülőgépiparban a nagy szilárdságú és nagy megbízhatóságú anyagok rendkívül fontosak, és elmozdulás történt a CFRP kompozit anyagok olyan könnyű fémek, mint a Duralumin helyettesítésére. A repülőgép karosszériáihoz használt anyagokat az F1 versenyautók karosszériáihoz igazítják. Az elektronikus csomagológépek karrészei és szállító robotjai példák a nagysebességű hajtóművekben való használatukra.

Tervezett műanyagok

A termék anyagcserével történő könnyűvé tétele érdekében a következő műszaki követelményeknek kell egyidejűleg teljesülniük:

Az anyagpótlás tipikus példája a fémalapú anyagok műanyagokkal való helyettesítése. Sok esetben a fém alkatrészeket műanyagra cserélték a súly csökkentése érdekében. A műanyag műanyagok egy olyan műanyagcsoport, amely kiváló hőállósággal, porral, vegyszerekkel, időjárással és lángokkal szembeni ellenálló képességgel rendelkezik. Mivel még magas hőmérsékleten is képesek fenntartani a méretstabilitást és a mechanikai tulajdonságokat, felhasználhatók szerkezeti alkatrészekben. A műszaki műanyagokat EP-knek is nevezhetjük. Az EP leggyakoribb típusai a PC (polikarbonátok) és az ABS gyanta (akrilnitril-butadién-sztirol-kopolimer).

A gyár automatizálási alkatrészeihez EP-ket fogadtak el a rögzítő alkatrészekhez, amelyeket a gömbcsavarok irányának megváltoztatására használnak a keringési zónában. Olyan eszközalkatrészekre is alkalmazták őket, amelyek gyakran olyan vegyi anyagoknak vannak kitéve, mint a maratás és a tisztítás. Nagy pontosságot igénylő alkatrészekre is alkalmazzák azokon a területeken, ahol a hőmérséklet változik. Az alkalmazás további példái közé tartoznak a könnyű tulajdonságokat igénylő külső részek, például a digitális fényképezőgépekhez cserélhető lencsetestek vagy az egylencsés reflex kamerák csúcsminőségű modelljei. Néhány autó üvegét vagy karosszériájának alkatrészeit műanyagra cserélték, hogy javítsák az üzemanyag-hatékonyságot a jármű tömegének csökkentésével. A szerkezeti anyagok tömegének csökkentése felgyorsíthatja a feldolgozó berendezéseket és a szállítást, mivel a gyorsulás ugyanolyan energiamennyiség mellett nő.

Anyagszilárdság és szerkezetek

Az anyag fémből gyantára történő helyettesítéséhez a tervezőknek kompozit szerkezetet kell elfogadniuk a tömeg csökkentése érdekében, miközben az anyag azonos szilárdságot biztosít a helyettesített anyaggal. A CFRP a szál karbonizálásából és a gyanta belsejében lévő szerkezeti elemhez formálásából áll. A gyanta szálfolytonossága és tapadási szilárdsága könnyűvé és törésmentessé teszi az anyagot.

A vasöntést a szerszámgépek karosszériájának oszlopaihoz alkalmazzák. A szerszámgépekhez használt szerkezeti anyagoknak morfológiai stabilitással kell rendelkezniük, ami azt jelenti, hogy a kezdeti pontosság nem romlik sokáig, több mint 10 évig. Ezért bizonyos jellemzőkre van szükség, például magának az anyagnak a homogén stabilitása és a bent maradó stressz hiánya. A szükséges jellemzőket itt foglaljuk össze. Jelenleg a következő anyagokat főleg szerkezeti tagként alkalmazzák:

Minden anyagnak megvan a maga sajátossága. A gránit fajsúlya a legkevesebb. Young modulusa azonban olyan kicsi, hogy hajlamos a deformációra. A deformáció elkerülése érdekében vegyen fel megfelelő anyagot szerkezeti elemként. A kerámia a könnyű és erős anyagok. Azonban rendkívül nehéz velük dolgozni. Ezen túlmenően nem nagy méretű termékekhez készültek. Az űrsikló külső panelje példa a kerámia burkolólapok használatára (lásd [1. ábra]). A gyanta beton kiváló rezgéscsillapítású, de kisebb szerkezeti szilárdsággal rendelkezik.

Tartson velünk a jövő héten további ötletekkel a súlycsökkentéssel kapcsolatban!