Cum scaunele cu roți electrice din aluminiu reduc greutatea fără a compromite rezistența

Când vine vorba de utilizatorii de scaune cu rotile electrice, fiecare kilogram contează. Un scaun greu nu poate fi ușor transportat, stocat și manevrat. Totuși, greutatea trebuie redusă fără a compromite siguranța sau rezistența — un cadru care se îndoaie sau se crăpește sub greutate nu are nicio utilitate. Scaunul electric din aluminiu rezolvă această dilemă. La Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd., am produs mii de scaune electrice din aluminiu, folosind tehnologii avansate de inginerie. Mai jos sunt enumerate patru metode prin care aluminiul reduce greutatea, păstrând în același timp rezistența.

Aliaje de aluminiu de înaltă rezistență (nu aluminiu pur)

Mitul general despre aluminiu este că ar fi un material slab. În practică, aliajele de aluminiu de calitate aerospațială au o rezistență foarte ridicată în raport cu greutatea. Aluminiul este moale, dar când este aliat cu magneziu, siliciu sau zinc, formează materiale care pot concura cu oțelul în ceea ce privește rezistența specifică.

Scaunele cu rotile electrice din aluminiu pe care le fabricăm sunt realizate din aliaje tratate termic, cu o rezistență la curgere de aproximativ 240–260 MPa – adică aproximativ 60–70 % din cea a oțelului moale, dar având doar o treime din densitate. Aceasta înseamnă că un cadru din aluminiu poate fi realizat prin mărirea ușoară a grosimii pereților sau a diametrului tuburilor pentru a obține aceeași rigiditate ca cea a oțelului, dar cu o masă mult mai mică. În procesul de proiectare, aplicăm analiza cu elemente finite (FEA) pentru a optimiza forma tuburilor, astfel încât să utilizăm materialul doar acolo unde tensiunile sunt cele mai mari.

Geometrie optimizată a tuburilor și întărituri

Nu doar materialul conferă rezistență cadrului unui scaun cu rotile, ci și forma acestuia. Un cadru din aluminiu bine proiectat include tuburi de diametru mai mare decât un cadru similar din oțel, pentru a crește momentul de inerție (rezistența la încovoiere).

Scaunele cu rotile electrice din aluminiu sunt concepute cu tuburi ovale și dreptunghiulare de dimensiuni mari, care distribuie încărcăturile pe zone mai largi. În secțiunile transversale ale tuburilor (inclusiv în punctul de intersecție dintre cadrul spătarului și șina sediului) inserăm nervuri din aluminiu forjat (suporturi de întărire), care elimină vârfurile de tensiune. Diametrul mai mare combinat cu pereții mai subțiri, împreună cu întărirea strategică, produc un cadru rigid, capabil să suporte o încărcătură de 120–150 kg fără penalitatea în greutate specifică oțelului. Modelarea computerizată ne asigură că nu adăugăm material acolo unde nu este necesar.

Sudură robotică și tratament termic

Zona afectată termic (HAZ) a oricărei suduri din aluminiu reprezintă partea cea mai slabă, iar rezistența aliajului poate scădea cu 30–40% în această zonă. O sudură defectuoasă transformă un design bun într-unul periculos.

Roboții din fabrica noastră utilizează sudarea robotică, prin care aportul de căldură și viteza de deplasare sunt controlate cu precizie pentru a reduce zona afectată termic (HAZ). După procesul de sudare, fiecare cadru este supus tratamentului termic T6 (tratament termic de solubilizare și îmbătrânire artificială) pentru a asigura rezistența aliajului în întreaga structură. Acest tratament post-sudură este esențial: majoritatea producătorilor care realizează cadre de calitate inferioară nu îl aplică, iar, la câteva luni, cadrele încep să se crăpe la nivelul sudurilor. Dispunem de 60 de sisteme de prelucrare a cadrelor, inclusiv cuptoare speciale de tratament termic, pentru a asigura ca toate scaunele rulante din aluminiu să atingă rezistența prevăzută în proiect.

Utilizarea strategică a componentelor din oțel în punctele supuse unor eforturi ridicate

Nu este neapărat soluția unui cadru integral din aluminiu. Cele mai ingenioase construcții ușoare includ structuri mixte: aluminiul este utilizat în cadrul principal, iar oțelul – în părțile supuse unor sarcini localizate sau uzurii.

Scaunele noastre electrice cu rotile, fabricate din aluminiu, conțin suporturi de ax din oțel (care sunt supuse montării și demontării repetate ale roților), bare anti-răsturnare (care nu trebuie să se îndoaie) și unele puncte de articulație. Aceste componente din oțel cântăresc sub 1–2 kg în total, dar măresc semnificativ durata de viață în punctele cheie. Restul șinelor laterale ale cadrelor, a suporturilor spătarului și a agățătorilor pentru suportul de picioare este fabricat din aluminiu. Această soluție compozită oferă reducerea greutății specifică aluminiului și rezistența mecanică a oțelului acolo unde este necesară cea mai mare rezistență.

Concluzie

Patru strategii ingineresti (aliaje de înaltă rezistență, geometrie optimă a tuburilor cu întărituri, sudură robotică și tratament termic T6, precum și plasarea oțelului în zonele supuse unor eforturi ridicate) permit ca scaunele electrice cu rotile din aluminiu să reducă greutatea fără a pierde rezistența. Produsul este ușor, dar suficient de rezistent pentru a susține ani de utilizare zilnică (în mod tipic 20–25 kg).

Integrăm aceste metode în cadrul companiei Ningbo Baichen Medical Devices Co., Ltd., care deține o fabrică de 20.000 m², dispune de 60 de mașini pentru prelucrarea cadrelor și de 4 linii de asamblare. Contactați-ne și simțiți puterea aluminiului ușor.