איך כיסא גלגלים חשמלי מאלומיניום מפחית את המשקל ללא פגיעה בחוזק

כאשר מדובר בשימוש בכיסאות גלגלים חשמליים, כל קילוגרם חשוב. כיסא כבד אינו ניתן להובלה, לאחסון או לשליטה בו בקלות. עם זאת, יש לקטן את המשקל ללא פגיעה בבטיחות או בחוזק – מסגרת שנשברה או נעקמה תחת משקל אינה מועילה כלל. כיסא הגלגלים החשמלי מאלומיניום פותר דילמה זו. ב- Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd. ייצרנו אלפי כיסאות גלגלים חשמליים מאלומיניום באמצעות הנדסת טכנולוגיה גבוהה. להלן ארבע שיטות שבהן האלומיניום מקטין את המשקל אך שומר על החוזק.

סגסוגות אלומיניום בעלות חוזק גבוה (לא אלומיניום טהור)

המונח השכיח לגבי האלומיניום הוא שהוא חומר חלש. למעשה, סגסוגות אלומיניום ברמת חלל אסטרונאוטיקה הן חזקות מאוד ביחס בין משקל לחוזק. האלומיניום עצמו רך, אך כאשר הוא מתערבב עם מגנזיום, סיליקון או אבץ, נוצרים חומרים אשר עמידותם בלחיצה דומה לזו של פלדה.

כיסאות הגלגלים המניעים מאלומיניום שמייצרים שלנו עשויים מחלקה מותכת בחום, עם חוזק נyield של כ-240–260 מפ"א – כלומר כ-60–70% מחוזק הנyield של פלדה רכה, אך בצפיפות שהיא רק שליש מצפיפתה של הפלדה. זה גורר שאפשר לייצר מסגרת אלומיניום על ידי הכפלת עובי הקירות או הגידול בקוטר הצינור כדי להשיג קשיחות זהה לזו של מסגרת פלדה, אך עם משקל נמוך בהרבה. בעיצוב אנו משתמשים בניתוח איברים סופיים (FEA) כדי לאופטם את צורת הצינורות, כך שנוכל להפעיל את החומר רק באזורים שבהם המתח הוא הגבוה ביותר.

גיאומטריה מואטמת של צינורות ותומכות

לא רק החומר הוא שמשפיע על חוזק מסגרת כיסא הגלגלים, אלא גם הצורה. מסגרת אלומיניום מעוצבת היטב כוללת צינורות שקוטרם גדול יותר מאשר מסגרת פלדה דומה, כדי להגביר את מומנט ההתמד (התנגדות לעקיצה).

כיסאות הגלגלים החשמליים האלומיניומיים מעוצבים עם צינורות אובליים ומרובעים גדולים במיוחד שמתפזרים את המטענים על שטחים רחבים יותר. בחתכים הרוחביים של הצינורות (כולל בנקודת מסגרת המותן ומסגרת הישיבה) אנו מכניסים חישוקי אלומיניום מוצקים (סיפוגים מחזקים) אשר מפחיתים את נקודות העומס המרבי. הקוטר הגדול יותר עם דפנות דקות יותר, בשילוב עם סיפוג אסטרטגי, יוצרים מסגרת קשיחה תחת עומס של 120–150 ק"ג של משתמש, ללא עונש משקל הנובע משימוש בפלדה. מודלים ממוחשבים מבטיחים שלא נוסיף חומר באזורים שאינם דורשים זאת.

הנחת רובוטית וחימום-קירור

אזור ההשפעה החימומית (HAZ) בכל מפרק אלומיניום הוא החלק החלש ביותר שלו, ועוצמת הסגסוגת יכולה לרדת ב-30–40% באזור זה. ריתוך לקוי הופך גם את העיצוב הטוב למסוכן.

הרובוטים במפעל שלנו משתמשים בהלכה רובוטית שבה נשלטת באופן מדויק כמות החום המוזרמת ומהירות ההליכה כדי לצמצם את אזור הנגיעה החמה (HAZ). לאחר תהליך ההלכה, כל מסגרת עוברת טיפול حراري מסוג T6 (חימום פתרון וגילוי מלאכותי) כדי לספק לחומר את העוצמה לאורך כל המבנה. הטיפול החום לאחר ההלכה הוא חשוב ביותר – יצרנים רבים שמייצרים מסגרות באיכות נמוכה לא מבצעים אותו, ובתוך כמה חודשים מתחילים להופיע סדקים במסגרות במקומות ההלכה. יש לנו 60 מערכות לעיבוד מסגרות, כולל תנור חום מיוחדים שלנו, כדי לאפשר לכל כיסאות גלגלים מאלומיניום להשיג את עוצמת העיצוב שלהם.

שימוש אסטרטגי ברכיבים מפלדה בנקודות מתח גבוה

לא תמיד הפתרון הוא מסגרת מלאה מאלומיניום. הבניות החכמות ביותר שמשקלן קל כוללות מבנים מעורבים: אלומיניום משמש במסגרת הראשית, בעוד שפלדה משמשת באזורים בהם יש עומסים מקומיים או שחיקה.

הכיסאות המוטריזים שלנו, אשר עשויים מאלומיניום, כוללים תומכי ציר מפלדה (אשר נתונים ללחיצות חוזרות של הרכבת ופירוק הגלגלים), מסגרות נגד התהפכות (אשר אינן צריכות להתעקל) ומספר נקודות סיבוב. רכיבי הפלדה הללו שוקלים פחות מ-1–2 ק"ג בסך הכול, אך מגבילים באופן משמעותי את משך החיים של הנקודות החשובות ביותר. שאר חלקיה של המסגרת – פסי הצד, תמוכות הגב, תומכי הרגליים – עשויים מאלומיניום. הפתרון המורכב הזה מספק את הפחתת המשקל של האלומיניום ואת העמידות של הפלדה במקומות שבהם נדרשת עמידות מרבית.

מסקנות

ארבע אסטרטגיות הנדסיות – סגסוגות בעלות חוזק גבוה, גאומטריה אופטימלית של הצינורות עם חיזוקים, ריתוך רובוטי וטיפול حراري מסוג T6, ומיקום הפלדה באזורים הנמצאים למתח גבוה – מאפשרות להפחית את המשקל של הכיסאות המוטריזים המעורבים מאלומיניום ללא פגיעה בחוזקם. המוצר הוא כיסא קל משקל, אך מספיק חזק כדי לתמוך בשימוש יומיומי לאורך שנים (בדרך כלל 20–25 ק"ג).

אנו משלבים שיטות אלו ב-Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd., אשר תופשת מפעל בשטח של 20,000 מטר רבוע, ובה 60 מכונות לעיבוד מסגרות ו-4 קווי ensamble. פנו אלינו ותרגישו את העוצמה של האלומיניום הקל.