Standardgummidelar är billiga och får i allmänhet jobbet gjort. Men moderna bilar tänjer på gränserna för design och inkluderar delar och funktioner som aldrig använts tidigare. Dessa nya konstruktioner kräver fortfarande gummidelar, men att designa kring befintliga produkter är inte idealiskt.
Specialgjutna gummidelar ger bildesigners och tillverkare mer flexibilitet. De passar också och presterar bättre eftersom de är skräddarsydda för deras specifika applikationer.
Den här artikeln utforskar fördelarna med att välja specialgjutna gummidelar till bilar. Vi kommer att förklara varför du bör överväga dessa delar, gummimaterialen du kan välja mellan och mer. Vi kommer också att förklara de faktorer som beaktas när du skapar dessa delar för att få bästa resultat.
Varför anpassade gjutna gummidelar?
Specialgjutna gummidelar kostar mer än vanliga hylldelar. Denna kostnadsskillnad är dock lätt att motivera.
1. Designflexibilitet
Skräddarsydda komponenter gör att du kan uppnå den fulla potentialen i dina mönster. När du bara kan använda standarddelar kommer du så småningom att behöva göra uppoffringar i form eller funktion av dina delar. Detta kan leda till otillfredsställande resultat för dig eller slutanvändarna.
Anpassade delar tar bort dessa gränser, vilket gör att du kan tänja på gränserna för dina mönster. Detta fungerar bra för nya delar med större komplexitet eller avsiktligt ovanliga former.
1. Designflexibilitet
Skräddarsydda komponenter gör att du kan uppnå den fulla potentialen i dina mönster. När du bara kan använda standarddelar kommer du så småningom att behöva göra uppoffringar i form eller funktion av dina delar. Detta kan leda till otillfredsställande resultat för dig eller slutanvändarna.
Anpassade delar tar bort dessa gränser, vilket gör att du kan tänja på gränserna för dina mönster. Detta fungerar bra för nya delar med större komplexitet eller avsiktligt ovanliga former.
2. Bättre prestanda
En vanlig gummidel kanske inte passar lika bra som en anpassad. Resultatet blir dålig prestanda som kan leda till överdrivet ljud, vätskeläckage och andra problem.
Anpassade komponenter kommer sannolikt att fungera bra på grund av den fokuserade inställningen till deras design.
3. Bättre estetik
I likhet med prestanda kommer anpassade delar sannolikt att ge bättre estetik. Design- och tillverkningsbeslut kan fattas för att uppnå en anpassad produkt som är visuellt i samklang med resten av designen.
4. Delutveckling är billigare och snabbare idag
Framsteg inom datorstödd design, 3D-utskrift och andra former av tillverkning har gjort delutveckling billigare och tidskrävande.
Modern CAD-mjukvara gör det enkelt att komma med strukturellt sunda konstruktioner. Snabba prototyper kan göras med 3D-utskrift för tidig testning. Dessa och andra utvecklingar har minskat tillverkningskostnaderna för anpassade gummiprodukter.
5. Lägre långsiktiga kostnader
En dåligt passande gummidel i en bil kan bli dyr för både bilägare och tillverkare. Det är inte ovanligt att tillverkare utfärdar dyra återkallelser på grund av en dåligt passande del som äventyrar liv. Sådana delar kan också leda till dyra haverier. Specialgjutna delar som är gjorda för att passa kan hjälpa till att undvika sådana situationer.
Typer av gummimaterial som används
Tillverkare kan tillverka specialanpassade gummidelar från ett brett utbud av gummimaterial. Några vanliga alternativ förklaras nedan.
Naturgummi
Naturgummi utvinns från växter, främst gummiträdet Para. Detta var den tidigaste formen av gummi och används fortfarande idag. Den kan användas för stötdämpning, vibrationsreducering och slangar. Den kan också användas för remmar för kraftöverföring, gummitätningar och flexibla kopplingar.
Naturgummi överträffas av syntetiska gummin i olika användningsfall, t.ex. i höga eller låga temperaturer. Det är också känsligt för petroleumbaserade vätskor.
Neopren
Neopren kallas även polykloropren och uppfanns av DuPont 1930. Det är mer motståndskraftigt mot nedbrytning än naturgummi.
Detta gummimaterial används för packningar, bullerkontroll, stoppning och elektrisk isolering. Det används också för att tillverka bilfläktremmar.
Silikongummi
Silikongummi är tillverkat av silikonpolymeren. Det finns olika formuleringar av denna elastomer beroende på de avsedda tillämpningarna. Silikongummi kan användas i temperaturer så höga som 300 grader eller så låga som -55 grader.
Tillämpningar av silikongummi inkluderar tillverkning av o-ringar och elektrisk isolering. Inom bilindustrin används detta material för kylartätningar, genomföringar, krockkuddar, vibrationsdämpare och andra former av tätning.
Viton
Viton är en annan elastomer utvecklad av DuPont. Dessa gummin kallas gemensamt för FKM och är kända för sin enastående värme- och kemikaliebeständighet som täcker syresatta bränslen, smörjmedel, oljor och många mineralsyror.
Viton har använts för att tillverka O-ringar och gummitätningar för bränsleinsprutare, slangar, packningar och kabelisolering.
EPDM (på engelska)
EPDM-gummi utvecklades på 60-talet. Den är gjord med eten, propen och dien och är känd för sin motståndskraft mot solljus. Den fungerar också bra mot värme, ånga och ozon och har god kemisk resistens mot ketoner, alkalier och hydraulvätskor.
EPDM används ofta för att tillverka tätningar för bildörrar och fönster. Den kan även användas för torkarblad, bälgar, genomföringar, ledningsnät, slangar i kylsystemet etc.
NBR (på engelska)
Nitrilgummi är tillverkat av butadien och akrylnitril och är mer resistent mot bränslen, oljor och syror än naturgummi. Detta material tillverkades 1931 och kommersiell produktion började i Tyskland.
Inom bilindustrin anses denna elastomer vara ett bra val för tätningar, oljeslangar, genomföringar och bränslesystem. Det finns också i fjädringssystemen på vissa racerbilar.
Vanliga specialgjutna gummidelar i bilar
De typer av gummidelar som kan specialgjutas begränsas endast av fantasin. I bilar inkluderar dessa delar ofta:
Tätningar:Tätningar används för att hålla vätskor inuti eller utanför. Tätningar finns i kylare, bränslesystem, avgassystem, runt instrument etc. Packningar och O-ringar är exempel på tätningar som används i bilar.
Genomföringar:Dessa är ringar placerade inuti hål för att skydda kablar eller något annat som kommer att löpa genom hålet från nötning.
Slang:Slangar och slangar leder vätskor och gaser mellan komponenterna.
Bussningar:Dessa används för att absorbera vibrationer. De kan också kallas antivibrationsfästen.
Sugkoppar:Dessa kan användas för att fästa delar utan fästelement eller lim.
Kepsar:Används för att täcka öppningar som de öppna topparna och ändarna på rör.
Bälg:Deformerbara pneumatiska enheter som liknar dragspel. De är fyllda med och innehåller luft upp till vissa tryck innan de släpps ut.
Tillverkningsprocesser för anpassade gummidelar
Anpassade gummigjutningstjänster kommer med olika processalternativ. Valet av process bestäms av egenskapernas komplexitet, storleken och geometrin hos en del och andra faktorer.
Formsprutning
Formsprutning är en process där smält gummi eller flytande gummiprekursorer injiceras i en förseglad form för att bilda en del. Det flytande eller smälta gummimaterialet injiceras vid högt tryck. Trycket och värmen gör att delen genomgår härdning eller vulkanisering innan den kastas ut.
Denna process är en av de dyraste gummiformningsmetoderna men är den bästa för massproduktion av delar, särskilt de med komplexa geometrier.
Formpressning
I denna tillverkningsprocess placeras ett deformerbart gummimaterial inuti ena halvan av en öppen form innan den andra halvan stängs ovanpå den. Materialet hålls inne i formen under tryck tills det härdar.
Formpressning är billigare än formsprutning när du behöver stora delar med enkla geometrier. Du kan också ha flera hålrum i formen för att göra flera delar i varje cykel.
Transfergjutning
Transfergjutning har likheter med både formsprutning och formpressning. En specifik mängd material förbereds och placeras inuti en kammare ovanpå en stängd form. En kolv stängs sedan ner på kammaren och tvingar in materialet i formen via en kanal.
Materialet hålls under tryck inuti formen som öppnas först efter att delen har härdat. Transfergummiformningsprocessen har enklare verktyg än formsprutning. Den är väl lämpad för små produktionssatser och formar vanligtvis gummi runt metalldelar.
Extrudering
Extrudering innebär att man tvingar ett material genom en form för att producera delar med ett konsekvent tvärsnitt. En stans är ett verktyg med tvärsnittets profil inskuren. Denna process ger lite avfall vilket leder till lägre kostnader.
Extrudering kan producera gjutna gummikomponenter med enkla tvärsnitt som rör eller komplexa tvärsnitt som dörrtätningar. Extruderade delar kan skäras i olika längder beroende på applikation.
Faktorer att tänka på när du skapar specialgjutna gummidelar
Att skapa en specialgjuten gummikomponent är en betydande investering. För att säkerställa att denna investering kommer till nytta finns det nyckelfaktorer du bör överväga såsom:
Delgeometri:Delgeometrin kommer att påverka designprocessen, materialvalet och valet av tillverkningsprocess. Vissa geometrier kan endast uppnås ekonomiskt med hjälp av vissa processer och material och kan vara utmanande att designa.
Materialval:Materialval är en kritisk process eftersom inte alla gummimaterial fungerar bra i vissa fordonsmiljöer. Du måste ta hänsyn till temperaturerna och de kemikalier som finns där delen kommer att installeras.
Toleranser:Vissa gummidelar måste gjutas med mycket snäva toleranser för att uppnå önskad form och funktion. Detta ökar dock tillverkningskomplexiteten och kostnaderna. Därför måste det finnas en balans för att hålla kostnaderna inom vissa ramar.
Planerad kvantitet:Detta bestämmer den bästa gummiformningsmetoden. Formsprutning av gummi har en hög verktygskostnad men är vanligtvis den mest kostnadseffektiva lösningen för massproduktion. Formpressning och transferformning lämpar sig bättre för mindre produktionsvolymer.
Expertis:Din tillverkares expertis inom design och tillverkning kan spara mycket tid och pengar.Erfarna tillverkare kommer att berätta för dig vilka konstruktioner som är möjliga att uppnå, vilka förändringar som bör göras och vilka processer och material som fungerar bäst för din situation.Detta kommer att spara dig besväret att lära dig av misslyckade försök.
Kvalitetskontroll och testning
Specialgjutna delar måste genomgå olika tester för att säkerställa att de fungerar som förväntat. Material kan bete sig oförutsägbart när de utsätts för vissa villkor. Kvalitetskontroll säkerställer också att produktkvaliteten förblir densamma över olika partier.
1. Materialinspektion
Material som används för specialgjutning av gummidelar bör utsättas för vissa tester före produktion. Material med samma namn kan ha olika egenskaper som påverkar produktkvaliteten. Detta kan bero på förfalskning, skillnader i formulering, miljöexponering osv.
Materialinspektion kan innefatta olika nivåer av visuell analys och fysisk eller kemisk testning.
2. Pågående inspektioner
Små skillnader i processparametrar kan orsaka stora skillnader i produktprestanda. Att upptäcka sådana problem efter produktion ökar produktionskostnaderna.
Tillverkningsprocessen bör ha system för visuell inspektion av delar och kontroll av dimensioner. Processparametrar som temperatur och tryck bör också övervakas noggrant.
3. Testning efter tillverkning
Dessa kan vara den mest omfattande uppsättningen av tester eftersom de utförs på färdiga produkter. Det bör finnas etablerade standarder innan testningen görs för att säkerställa att korrekta tester utförs för att förutsäga prestandan hos den specialgjutna gummidelen i verkligheten.
Tester utförda på anpassade gummiprodukter inkluderar:
Kompressionsuppsättning:För att bestämma hur mycket materialet kan återhämta sig efter deformation.
Hårdhet:Vissa applikationer kräver hårda material medan andra inte gör det.
Åldringstest av gummi:Dessa används för att förutsäga hur materialet beter sig över tid och hur länge det kan fungera tillförlitligt.
Brottgräns:Bestämmer hur mycket dragkraft som behövs för att deformera delen permanent.
En bra tillverkare kommer att ha tillgång till de system som behövs för att utföra sådana tester.
Slutsats
Skräddarsydda gjutna gummiprodukter kan ta din bildesign till en ny nivå. Anpassad gjutning ger dig delar som ser ut och presterar bättre och processen är billigare än den en gång var. Du har även tillgång till ett bredare utbud av gummimaterial idag.
Olika tillverkningsprocesser finns, inklusive formsprutning och överföringsgjutning, men vissa faktorer som delgeometri kommer att diktera dessa beslut. Slutligen bör kvalitetskontroll och testning aldrig ignoreras när man skapar anpassade gummidelar.