Métodos de conceção para melhorar a rigidez de torção

O que é a rigidez de torção?

Rigidez de torção é a capacidade de uma coisa resistir à torção. Pensa num pau. Se o tentarmos torcer, ele pode dobrar-se ou partir-se. Alguns paus torcem-se mais do que outros. Um pau que não se torce muito tem boa rigidez de torção.

Na Istar Machining, ajudamos a fabricar peças com boa rigidez de torção.

Porque é que nos preocupamos com a rigidez de torção?

A rigidez de torção é importante para nós por várias razões importantes:

• Os automóveis precisam disso para não tremerem
• Os aviões precisam dele para voarem bem
• As máquinas precisam dele para funcionarem corretamente
• As peças duram mais tempo quando têm uma boa rigidez de torção
• Menos agitação significa menos ruído

Coisas que alteram a rigidez de torção

Questões materiais

O módulo de cisalhamento de um material diz-nos até que ponto ele consegue combater a torção. Alguns materiais são melhores do que outros:

• Aço tem um elevado módulo de cisalhamento (G=79 GPa)
• Alumínio tem um módulo de cisalhamento inferior (G=26 GPa)
• Compósitos como a fibra de carbono também pode ser muito boa

O nosso maquinagem CNC de precisão A equipa da Istar Machining ajuda a escolher o melhor material para as suas necessidades.

A forma também é importante

A forma de uma peça é muito importante para a rigidez de torção. A momento polar de inércia diz-nos quão boa é uma forma para combater as torções.

Algumas formas funcionam melhor do que outras:

• Tubos redondos trabalhar bem
• Formas de caixa trabalhar ainda melhor
• Vigas em I não funcionam tão bem para torcer

Melhores formas de tornar as peças mais rígidas contra a torção

Utilizar formas fechadas

Formas fechadas como tubos ou caixas são muito melhores do que formas abertas.

Veja estes dados:

A Istar Machining pode fabricar estas formas fechadas utilizando o nosso Curvatura de tubos CNC e Soldadura CNC competências.

Fazer vigas de caixa

As vigas em caixão são muito boas em termos de rigidez à torção. Um teste efectuado em chassis de automóveis demonstrou-o:

• As vigas-caixão são 22% mais rígido do que as vigas de tubos
• Torcem-se menos quando são submetidos a forças

Utilizar bons materiais

A escolha do material correto faz uma grande diferença:

• As peças de aço podem ser 30% mais rígido do que peças de alumínio
• Mas o alumínio é mais leve
• As peças em fibra de carbono podem ser 40% mais rígido do que o alumínio com 25% menos peso

O nosso maquinagem CNC de alumínio e maquinagem CNC de aço As equipas podem ajudá-lo a escolher o que funciona melhor.

Tornar as paredes mais espessas

As paredes mais espessas ajudam a combater melhor a torção. Mas isso aumenta o peso. Podemos encontrar o equilíbrio correto entre ambos:

• Rigidez suficiente
• Não demasiado pesado
• Não demasiado caro

Adicionar nervuras e suportes

Costeletas são como pequenas paredes que ajudam as peças a manterem-se rígidas. Impedem a torção sem acrescentar demasiado peso.

A Istar Machining pode adicionar nervuras às suas peças com os nossos Maquinação de 5 eixos ferramentas.

Utilizações da rigidez de torção no mundo real

Carros e camiões

Os automóveis de competição necessitam de quadros muito rígidos. Um bom quadro de carro de corrida tem uma rigidez torsional de 1.500 Nm/deg. Isto significa:

• O carro é mais manobrável
• Os pneus mantêm-se melhor na estrada
• O automóvel é mais seguro

O nosso maquinagem CNC para automóveis A equipa fabrica peças para automóveis que têm de ser rígidas e fortes.

Aviões e coisas voadoras

Os aviões precisam de peças que não se torçam, mas que também sejam leves. É por isso que se utilizam:

• Caixilhos de secção quadrada
• Fibra de carbono peças
• Formas especiais de juntar peças

Na Istar Machining, os nossos maquinagem CNC aeroespacial A equipa sabe como fabricar as peças leves e rígidas de que os aviões necessitam.

Grandes máquinas

As máquinas e os robots das fábricas têm de ser muito rígidos para funcionarem corretamente. Se se torcerem:

• Fazem peças más
• Partem-se mais depressa
• Não são seguros

Ajudamos a fabricar estas peças de máquinas com a nossa CNC industrial e maquinagem de robôs competências.

Como testar se a sua peça é suficientemente rígida

Existem duas formas principais de testar a rigidez torsional:

Testes em computador (FEA)

Podemos utilizar ANSYS ou outros programas informáticos para ver se uma peça se vai torcer demasiado antes de a fabricarmos.

Testes no mundo real

Também podemos testar peças reais com máquinas especiais que:

• Torcer a peça com uma força conhecida
• Ver o quanto se move
• Diga-nos se é suficientemente rígido

Erros comuns que as pessoas cometem

No fabrico de peças que necessitem de uma boa rigidez de torção, não o faça:

• Concentrar-se apenas na força (a rigidez é diferente da força)
• Esqueça onde as forças vão empurrar ou puxar
• Falhar locais onde a forma muda rapidamente
• Tentar poupar demasiado peso

Como a maquinação Istar ajuda a criar peças mais rígidas

Na Istar Machining, temos muitas formas de ajudar a fabricar peças com boa rigidez de torção:

1. Ajudamos a escolher o melhor material
2. Sugerimos as melhores formas
3. Utilizamos conceção de secção fechada sempre que possível
4. Podemos acrescentar nervuras e apoios nos sítios certos
5. Testamos as peças para nos certificarmos de que funcionam corretamente

Estudo de caso: Melhorar um eixo de transmissão

A árvore de transmissão de um automóvel necessita de uma boa rigidez de torção. Ajudámos um cliente:

1. Mudança de uma forma aberta para um tubo fechado
2. Tornar o tubo com paredes mais espessas nos pontos de tensão
3. Utilização de uma melhor liga de aço
4. Acrescentar pequenas nervuras nas extremidades

A nova parte era:

• 35% mais rígido
• Apenas 10% mais pesado
• Muito menos suscetível de se partir

Melhores materiais para rigidez de torção

Eis os melhores materiais se precisar de uma boa rigidez de torção:

O nosso maquinagem CNC de titânio A equipa pode fabricar peças com estes materiais especiais.

Como poupar dinheiro sem deixar de ser rígido

Pode poupar dinheiro e continuar a ter uma boa rigidez de torção:

• Utilizar formas fechadas (torna as peças 4-100× mais rígidas)
• Colocar o material onde é mais útil
• Utilizar o desenho por computador para encontrar a melhor forma
• Adicionar costeletas em vez de tornar tudo mais espesso

Isto pode reduzir os custos em 12-18% mantendo a mesma rigidez.

Passos para melhorar a rigidez de torção da sua peça

Siga estes passos para tornar as peças mais rígidas:

1. Começar pela forma - Utilizar formas fechadas como tubos ou caixas
2. Escolher um bom material - Maior módulo de cisalhamento significa maior rigidez
3. Adicionar costeletas - Colocar as nervuras onde a peça pode torcer mais
4. Teste-o - Utilizar computadores ou testes reais para verificar a conceção
5. Faça-o - Trabalhar com especialistas como a Istar Machining para o construir corretamente

Porquê trabalhar com a Istar Machining

Quando necessita de peças com boa rigidez de torção, a Istar Machining ajuda-o porque:

• Sabemos tudo sobre momento polar de inércia e módulo de cisalhamento
• Fabricámos muitas peças rígidas para automóveis, aviões e máquinas
• Podemos utilizar muitos materiais como aço, alumínioe fibra de carbono
• Dispomos de ferramentas como ANSYS testar projectos antes de os realizar
• Fabricamos peças que não se torcem, partem ou falham

Conclusão

Fabricar peças com boa rigidez de torção é fundamental para muitas coisas que fazemos. Desde carros a aviões e máquinas, as peças que resistem à torção funcionam melhor, duram mais tempo e mantêm as pessoas seguras.

Utilizando formas fechadas, escolhendo os materiais certos e trabalhando com especialistas como a Istar Machining, pode criar peças que se mantêm rígidas e fortes.

Precisa de ajuda para criar peças mais rígidas? Contactar a Istar Machining hoje!

Notas de rodapé

[^1]: Os dados sobre secções fechadas versus secções abertas provêm de uma investigação da Fictiv sobre métodos de conceção de rigidez à torção. [^2]: Os dados estatísticos sobre as vigas em caixão serem 22% mais rígidas do que as vigas em tubo são da "Research on Test Methods of Frame Torsional Rigidity" publicada pela Atlantis Press. [^3]: A rigidez torsional do chassis de um carro de corrida da Formula SAE é de 1.500 Nm/deg, de acordo com os documentos de investigação do Departamento de Engenharia da Universidade do Michigan. [^4]: Estatísticas de polímeros reforçados com fibra de carbono (CFRP) sobre 40% de rigidez acrescida com 25% de poupança de peso de testes da indústria aeroespacial. [^5]: Redução de custos do 12-18% através da otimização da secção transversal a partir da investigação do MDPI Materials Journal.