このプロジェクトは、電動スクーターで使用される構造フレーム チューブから生まれました。
当初、この要件は複雑そうには見えませんでした。部品は軽量である必要がありましたが、振動や長期間の走行負荷に耐えるのに十分な強度が必要でした。
初めに、ダイカストこれが最初の選択肢でした。主な理由は、このタイプのジオメトリを作成する一般的でコストに優しい方法であるためです。
しかし、アプリケーションをさらに深く調査し、初期のサンプルをレビューし始めると、いくつかの構造上の懸念が明らかになりました。
従来のダイカスト、外形は問題ありませんでしたが、内部の状況は予想よりも安定していませんでした。
一部の厚い領域では、小さな気孔率が見られ、密度は成形品全体で完全に均一ではありませんでした。これらの問題は鋳造では珍しいことではありませんが、構造的な耐荷重チューブの場合、振動が加わると時間の経過とともにより重大になります。
一方、全鍛造すると強度は向上しますが、設計の自由度が減り、コストと加工工数が大幅に増加します。
つまり、本当の問題は「どのプロセスが優れているか」ということではなく、次のようなことでした。
1 つのソリューションで強度、コスト、製造容易性のバランスをどのようにとればよいでしょうか?
鋳造と鍛造のどちらかを選択するのではなく、鋳造と鍛造を統合したアプローチを採用しました。
主な違いはタイミングです。
この段階では、金型内に圧力を加えても材料はまだ完全に固まっていません。それはまだ液体と固体の間のどこかにあるため、固定された構造というよりはむしろ流動する構造のように動作します。
そのため、内部構造は完全に硬化した後に「固定」され修正されるのではなく、凝固中に移動したり調整したりすることができます。
実際的な観点から見ると、これはより多くの力を加えるということではありません。
成形条件を適切なタイミングで制御することが重要です。
圧力をかけるのが早すぎたり遅すぎたりすると、効果は限られます。しかし、凝固中にそれが適切に制御されると、内部構造はより安定します。
これにより、特に部品の厚い部分における気孔率や弱い内部ゾーンなどの典型的な鋳造の問題を軽減できます。
プロセスを変更した後、最初に気づいたのは、バッチごとに内部品質がより安定していることです。
私たちが懸念していた気孔率の問題は一部の領域でまだ存在していましたが、最初の鋳造サンプルと比較すると、ランダム性ははるかに低くなっています。
振動テスト中の動作もより安定しました。パフォーマンスが大幅に向上したというわけではありませんが、弱点が軽減されたように感じました。
ほとんどの場合、鋳造だけでは十分に安定していない場合にのみこの種のプロセスを検討し始めますが、完全な鍛造に進むのはまだ現実的ではありません。
通常、設計がすでに十分に最適化されている部分で発生するため、より重い、より高価なプロセスに移行する余地はあまりありません。
強度と生産効率の両方のバランスが必要な電動スクーターの部品、電動自転車の構造、その他の軽量アルミニウム部品でも同様の状況が見られました。
多くの構造用アルミニウム部品において、本当の課題は鋳造か鍛造のどちらを選択するかということではありません。
形成中に材料がどのように動作するかを制御します。
それが理解されると、プロセスは「方法」ではなく「コントロール」が重要になります。
現在、構造用アルミニウム部品を開発中で、強度、コスト、製造性の間で同様の課題に直面している場合は、設計の初期段階で成形アプローチを検討する価値があるかもしれません。
すでに図面やコンセプトをお持ちの場合は、お気軽に共有してください。これまでに手掛けた同様のプロジェクトをもとに、実践的なご提案をさせていただきます。
