Vỏ động cơ các nhà sản xuất ngày càng dựa vào cấu hình nhôm ép đùn thay vì vỏ đúc, đặc biệt đối với động cơ điện khung nhỏ và cỡ trung nơi trọng lượng, hiệu suất nhiệt và tính linh hoạt trong sản xuất là quan trọng nhất. Ép đùn cung cấp một lộ trình sản xuất khác biệt so với đúc khuôn, với những ưu điểm riêng về kiểm soát dung sai, hình dạng vây và hiệu quả vật liệu. Bài viết này xem xét cách các cấu hình nhôm được thiết kế, gia công và hoàn thiện thành vỏ động cơ hoàn thiện cũng như những thông số kỹ thuật mà người mua nên đánh giá.
Lực ép đùn phôi nhôm được nung nóng thông qua một khuôn định hình, tạo ra một mặt cắt ngang liên tục, sau đó có thể được cắt theo chiều dài cho từng vỏ riêng lẻ. Quá trình này đặc biệt phù hợp với vỏ động cơ vì mặt cắt ngang, bao gồm cánh làm mát, tính năng lắp đặt và độ dày thành, được xác định một lần trong khuôn và lặp lại nhất quán dọc theo toàn bộ chiều dài của quá trình ép đùn. Không giống như đúc, trong đó mỗi bộ phận được hình thành riêng lẻ và có thể thay đổi theo từng lần bắn, quá trình ép đùn tạo ra các mặt cắt có độ lặp lại cao, giúp đơn giản hóa quá trình gia công tiếp theo và kiểm soát chất lượng trong suốt quá trình sản xuất lớn.
Vỏ ép đùn cũng rất phù hợp với dòng sản phẩm mô-đun. Một khuôn đơn có thể tạo ra vỏ bọc cho nhiều chiều dài khung chỉ bằng cách cắt phần đùn thành các chiều dài khác nhau, cho phép nhà sản xuất cung cấp nhiều mức công suất động cơ từ một khoản đầu tư dụng cụ thay vì yêu cầu khuôn đúc riêng cho từng biến thể kích thước.
Sự lựa chọn hợp kim ảnh hưởng đến khả năng ép đùn, độ bền cơ học và hiệu suất nhiệt và các hợp kim khác nhau được chọn tùy thuộc vào mức độ ưu tiên cho một ứng dụng nhất định.
Nhôm 6063 được sử dụng rộng rãi trong ép đùn vỏ động cơ vì khả năng ép đùn tuyệt vời của nó, cho phép các cánh tản nhiệt mỏng, có khoảng cách gần nhau được tạo thành một cách sạch sẽ mà không có đường khuôn hoặc khuyết tật bề mặt. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến khi mật độ vây cần được tối đa hóa để làm mát theo diện tích bề mặt trong các thiết kế động cơ làm mát bằng quạt hoặc đối lưu tự nhiên.
Nhôm 6061 mang lại độ bền cơ học cao hơn 6063 sau khi xử lý nhiệt, khiến nó thích hợp hơn cho các vỏ chịu tải trọng kết cấu ngoài việc chỉ chứa stato, chẳng hạn như động cơ gắn trong các thiết bị công nghiệp chịu rung động nặng hoặc các ứng dụng trong đó vỏ chịu một phần đường tải cơ học. Sự đánh đổi là một quá trình ép đùn phức tạp hơn một chút, vì 6061 ít chảy tự do qua khuôn hơn 6063.
| Cân nhắc | 6063 | 6061 |
| Khả năng ép đùn | Tuyệt vời, lý tưởng cho các chi tiết vây đẹp | Trung bình, yêu cầu kiểm soát báo chí nhiều hơn |
| Độ bền cơ học | Thấp hơn, phù hợp với nhà ở có tải trọng nhẹ hơn | Cao hơn, phù hợp với kết cấu hoặc sử dụng nhiều rung động |
| Bề mặt hoàn thiện | Rất mịn, rất thích hợp cho anodizing | Hơi thô hơn, vẫn có thể anod hóa |
| Trường hợp sử dụng điển hình | Động cơ công nghiệp nói chung và làm mát bằng quạt | Động cơ chịu tải nặng và có kết cấu |
Một trong những ưu điểm lớn nhất của ép đùn so với đúc là khả năng hình thành các cánh tản nhiệt dài, liên tục, đồng đều dọc theo toàn bộ chiều dài của vỏ mà không có góc thoát nước hoặc các hạn chế về đường phân khuôn. Chiều cao, độ dày và khoảng cách của vây có thể được điều chỉnh trong thiết kế khuôn để cân bằng diện tích bề mặt với lực cản của luồng khí.
Do mẫu cánh tản nhiệt được cố định trong khuôn nên bất kỳ thay đổi nào về hình học cánh tản nhiệt đều yêu cầu dụng cụ mới, do đó, các nhà sản xuất thường tiêu chuẩn hóa một số lượng nhỏ biên dạng cánh tản nhiệt trên nhiều đường kính vỏ để kiểm soát chi phí dụng cụ trong khi vẫn đáp ứng các mục tiêu nhiệt cho từng dòng động cơ.
Cấu hình ép đùn để lại máy ép ở dạng nguyên liệu thô với hình dạng bên ngoài thô và lỗ khoan bên trong chưa phù hợp về mặt kích thước để chứa stato. Các hoạt động gia công thứ cấp mang lại dung sai cuối cùng cho vỏ.
Lỗ khoan bên trong được gia công để tiếp nhận lớp cán mỏng của stato với sự can thiệp hoặc khớp nối chuyển tiếp được kiểm soát. Độ tròn hoặc độ côn kém trong lỗ khoan này có thể làm biến dạng stato trong quá trình lắp ráp, làm tăng độ rung và nhiễu điện từ trong động cơ hoàn thiện, do đó thao tác này thường được thực hiện trên thiết bị móc lỗ chính xác có bộ điều khiển độ tròn và độ thẳng chặt chẽ.
Mỗi đầu của vỏ được làm phẳng và có lỗ khoan để lắp các tấm chắn đầu hoặc nắp chịu lực, với các lỗ lắp được khoan và taro theo tiêu chuẩn khung của động cơ. Bất kỳ sai lệch nào trong các đặc điểm mặt đầu này đều ảnh hưởng đến sự căn chỉnh trục và tải trước ổ trục, khiến giai đoạn này trở nên quan trọng đối với độ tin cậy cơ học của động cơ.
Cấu hình nhôm ép đùn đáp ứng tốt với một loạt các phương pháp xử lý bề mặt, ảnh hưởng đến cả hình thức và hiệu suất chức năng tại hiện trường.
Việc lựa chọn nhà cung cấp nhôm định hình để sản xuất vỏ động cơ không chỉ bao gồm việc so sánh chi phí vật liệu trên mỗi kg. Người mua nên đánh giá khả năng thiết kế khuôn vì hình dạng cánh và độ dày thành ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất nhiệt; trọng tải máy ép đùn và lịch sử dung sai, vì những điều này xác định độ dày thành ống nhất quán dọc theo toàn bộ chiều dài biên dạng; khả năng gia công nội bộ, do việc phối hợp gia công hoàn thiện lỗ khoan và gia công cuối với nhà cung cấp ép đùn giúp giảm các bước xử lý và rủi ro về kích thước; và các tùy chọn xử lý bề mặt có sẵn tại chỗ, vì việc gia công anodizing hoặc lớp phủ cho bên thứ ba sẽ làm tăng thêm thời gian thực hiện và sự phức tạp về hậu cần cho chuỗi sản xuất. Việc kết hợp các khả năng này với âm lượng, yêu cầu về dung sai và mục tiêu nhiệt của chương trình động cơ sẽ đảm bảo vỏ hỗ trợ hiệu suất động cơ lâu dài đáng tin cậy thay vì trở thành yếu tố hạn chế trong thiết kế.