Métodos de diseño para mejorar la rigidez torsional

¿Qué es la rigidez torsional?

Rigidez torsional es lo bien que algo puede resistir la torsión. Piensa en un palo. Si intentas retorcerlo, puede doblarse o romperse. Algunos palos se retuercen más que otros. Un palo que no se retuerce mucho tiene buena rigidez torsional.

En Istar Machining, ayudamos a fabricar piezas que tengan una buena rigidez torsional.

¿Por qué nos importa la rigidez torsional?

Nos preocupamos por la rigidez torsional por muchas razones importantes:

• Los coches lo necesitan para no temblar
• Los aviones lo necesitan para volar bien
• Las máquinas lo necesitan para funcionar bien
• Las piezas duran más cuando tienen una buena rigidez torsional
• Menos sacudidas significa menos ruido

Cosas que cambian la rigidez torsional

Cuestiones materiales

En módulo de cizalla de un material nos dice lo bien que puede combatir la torsión. Algunos materiales son mejores que otros:

• Acero tiene un alto módulo de cizallamiento (G=79 GPa)
• Aluminio tiene un módulo de cizallamiento más bajo (G=26 GPa)
• Compuestos como la fibra de carbono también puede ser muy buena

Nuestra mecanizado de precisión CNC El equipo de Istar Machining le ayuda a elegir el mejor material para sus necesidades.

La forma también importa

La forma de una pieza es muy importante para la rigidez a la torsión. En momento polar de inercia nos dice lo buena que es una forma para combatir las torsiones.

Algunas formas funcionan mejor que otras:

• Tubos redondos trabajar bien
• Formas de caja trabajar aún mejor
• Vigas en I no funcionan tan bien para torcer

Las mejores formas de hacer que las piezas sean más rígidas contra la torsión

Utilizar formas cerradas

Formas cerradas como tubos o cajas son mucho mejores que formas abiertas.

Mira estos datos:

Istar Machining puede fabricar estas formas cerradas utilizando nuestros Doblado de tubos CNC y Soldadura CNC habilidades.

Hacer vigas de caja

Las vigas cajón son muy buenas para la rigidez torsional. Una prueba realizada en bastidores de automóviles demostró:

• Los bastidores de vigas cajón son 22% más rígido que las vigas tubulares
• Se retuercen menos cuando se ejerce fuerza sobre ellos

Utilice buenos materiales

Elegir el material adecuado marca una gran diferencia:

• Las piezas de acero pueden 30% más rígido que las piezas de aluminio
• Pero el aluminio es más ligero
• Las piezas de fibra de carbono pueden 40% más rígido que el aluminio con 25% menos peso

Nuestra mecanizado CNC de aluminio y mecanizado CNC de acero equipos pueden ayudarle a elegir lo que mejor funciona.

Hacer las paredes más gruesas

Las paredes más gruesas ayudan a combatir mejor la torsión. Pero esto añade peso. Podemos encontrar el equilibrio adecuado entre:

• Suficiente rigidez
• No demasiado pesado
• No demasiado costoso

Añadir costillas y soportes

Costillas son como pequeñas paredes que ayudan a las piezas a mantenerse rígidas. Detienen la torsión sin añadir demasiado peso.

Istar Machining puede añadir nervaduras a sus piezas con nuestros Mecanizado en 5 ejes herramientas.

Usos reales de la rigidez torsional

Coches y camiones

Los coches de carreras necesitan chasis muy rígidos. Un buen chasis de coche de carreras tiene una rigidez torsional de 1.500 Nm/deg. Es decir:

• El coche se maneja mejor
• Los neumáticos se mantienen mejor en la carretera
• El coche es más seguro

Nuestra mecanizado CNC de automoción fabrica piezas para automóviles que deben ser rígidas y resistentes.

Aviones y objetos voladores

Los aviones necesitan piezas que no se tuerzan pero que también sean ligeras. Por eso se utilizan:

• Marcos de sección en caja
• Fibra de carbono piezas
• Formas especiales de unir piezas

En Istar Machining, nuestros mecanizado aeroespacial CNC sabe cómo fabricar las piezas ligeras y rígidas que necesitan los aviones.

Grandes máquinas

Las máquinas de las fábricas y los robots tienen que ser muy rígidos para funcionar bien. Si se tuercen:

• Fabrican piezas malas
• Se rompen más rápido
• No son seguros

Ayudamos a fabricar estas piezas de maquinaria con nuestra CNC industrial y mecanizado robotizado habilidades.

Cómo comprobar si la pieza es lo suficientemente rígida

Hay dos formas principales de comprobar la rigidez a la torsión:

Pruebas por ordenador (FEA)

Podemos utilizar ANSYS u otros programas informáticos para ver si una pieza se torcerá demasiado antes de fabricarla.

Pruebas en el mundo real

También podemos probar piezas reales con máquinas especiales que:

• Tuerza la pieza con una fuerza conocida
• Mira cuánto se mueve
• Díganos si es lo suficientemente rígido

Errores frecuentes

Cuando fabrique piezas que necesiten una buena rigidez torsional, no lo haga:

• Céntrate sólo en su resistencia (la rigidez es diferente de la resistencia)
• Olvídate de dónde empujarán o tirarán las fuerzas
• Pasar por alto lugares donde la forma cambia rápidamente
• Intentar ahorrar demasiado peso

Cómo el mecanizado Istar ayuda a fabricar piezas más rígidas

En Istar Machining, tenemos muchas formas de ayudar a fabricar piezas con una buena rigidez torsional:

1. Ayudamos a elegir el mejor material
2. Sugerimos las mejores formas
3. Utilizamos diseño de sección cerrada cuando sea posible
4. Podemos añadir nervaduras y soportes en los lugares adecuados
5. Probamos las piezas para asegurarnos de que funcionan correctamente

Caso práctico: Mejorar un eje de transmisión

Un árbol de transmisión de automóvil necesita una buena rigidez torsional. Ayudamos a un cliente:

1. Cambio de una forma abierta a un tubo cerrado
2. Hacer el tubo con paredes más gruesas en los puntos de tensión
3. Utilización de una aleación de acero mejor
4. Añadir pequeñas costillas en los extremos

La parte nueva era:

• 35% más rígido
• Sólo 10% más pesado
• Mucho menos propenso a romperse

Los mejores materiales para la rigidez torsional

Estos son los mejores materiales si necesitas una buena rigidez torsional:

Nuestra mecanizado CNC de titanio equipo puede fabricar piezas con estos materiales especiales.

Cómo ahorrar dinero sin perder los estribos

Puedes ahorrar dinero y seguir teniendo una buena rigidez torsional:

• Utilizar formas cerradas (hace que las piezas sean entre 4 y 100 veces más rígidas)
• Colocar el material donde más ayude
• Utilizar el diseño por ordenador para encontrar la mejor forma
• Añadir costillas en lugar de hacer todo más grueso

Esto puede reducir los costes 12-18% manteniendo la misma rigidez.

Pasos para mejorar la rigidez torsional de la pieza

Siga estos pasos para endurecer las piezas:

1. Empezar por la forma - Utiliza formas cerradas como tubos o cajas
2. Elija un buen material - Un módulo de cizallamiento más alto significa más rigidez
3. Añadir costillas - Coloque las nervaduras donde la pieza pueda torcerse más
4. Pruébalo - Utilizar ordenadores o pruebas reales para comprobar el diseño
5. Hazlo - Trabaje con expertos como Istar Machining para construirlo bien

Por qué trabajar con Istar Machining

Cuando necesita piezas con buena rigidez torsional, Istar Machining le ayuda porque:

• Lo sabemos todo sobre momento polar de inercia y módulo de cizalla
• Hemos fabricado muchas piezas rígidas para coches, aviones y máquinas
• Podemos utilizar muchos materiales como acero, aluminioy fibra de carbono
• Disponemos de herramientas como ANSYS probar los diseños antes de realizarlos
• Fabricamos piezas que no se tuercen, rompen ni fallan

Conclusión

Fabricar piezas con una buena rigidez a la torsión es clave para muchas cosas que hacemos. Desde coches hasta aviones y máquinas, las piezas que resisten la torsión funcionan mejor, duran más y protegen a las personas.

Utilizando formas cerradas, eligiendo los materiales adecuados y trabajando con expertos como Istar Machining, puede fabricar piezas que se mantengan rígidas y fuertes.

¿Necesita ayuda para fabricar piezas más rígidas? Contactar con Istar Machining ¡hoy!

Notas a pie de página

[^1]: Los datos sobre secciones cerradas frente a abiertas proceden de la investigación de Fictiv sobre métodos de diseño de rigidez a la torsión. [^2]: Las estadísticas sobre vigas cajón que son 22% más rígidas que las vigas tubo proceden de "Research on Test Methods of Frame Torsional Rigidity" publicado por Atlantis Press. [^3]: Formula SAE Racecar Chassis torsional rigidity of 1,500 Nm/deg from University of Michigan Department of Engineering research papers. [^4]: Polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) estadísticas sobre 40% aumento de la rigidez con 25% ahorro de peso de las pruebas de la industria aeroespacial. [^5]: Reducción de costes de 12-18% a través de la optimización de la sección transversal de la investigación MDPI Materials Journal.