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重量减轻80% 增材制造推动液压系统进化的五大优势

导读: 增材制造工艺允许完全自由的几何设计,而不存在孔重叠的风险。 并且增材制造生产的液压块相当轻,不仅减少材料浪费而且还可以更加小巧。

液压阀块体是液压系统中重要组成部分,通常采用紧凑的方形设计,具有多个内部通道,使其能够控制汽车或工业环境中大型机器或系统的油压分配。重型农用或工程车辆,如挖掘机或升降台,也需要液压块作为控制单元。

液压阀块体的内部十分复杂,一般一个比较简单的阀块体上大约有40-60个孔,复杂一些的有上百个孔,这些孔构成了一个纵横交错的内部网络,不过为了方便在数控机床上加工,这些孔一般为直孔,但也有的时候会被设置为斜孔。

那为什么3D打印(增材制造)在液压阀块的加工方面具备优势呢?主要是因为增材制造允许更高水平的设计自由度,以减轻重量并改善内部通道的形状以实现理想的流动。

传统制造液压块

传统的液压块生产会导致非常高的加工成本:一切都始于一个大型铸造(或锻造)金属块,通过铣削和钻孔工艺来加工,以形成内部油道。

因此,首先从上方钻一个孔,然后从下面钻一个孔。最后,两个孔水平连接在一起。然后为防止油从侧面溢出,必须切断线程,需要使用带有平头螺钉的螺纹来关闭水平连接。

这些由于加工工艺带来的局限性使得油路十分复杂,而且造成了传统液压块的一个关键问题:油流非常低效。

让我们仔细看看传统制造的液压块的缺点。不幸的是,有许多因素可能导致适配器故障:

1. 通道连接区域的锐化边缘

这些连接区域的边缘会产生无法去除的毛刺。这些毛刺通常不会松动,所以也无法通过湍流或其他方式消除掉。

2. 效率损失

油流动的通道压力可轻易高于300 ba,当油流动撞击通道之间的连接区域时,湍流将导致大量的压力损失和低效率。

3. 污物导致故障

平头螺钉仅达到某一点,在没有油流的区域,形成了污物储存器,这些最终会导致整个系统中的阀门损坏或故障。

4. 相邻渠道的泄漏

钻孔越长,钻直越困难。长钻在某个时刻开始“颤动”。如果液压块结构紧凑,壁厚较小,则相邻通道可能会发生泄漏。尤其是在油流的高压情况下,很容易引起磨损和泄漏。

5. 设备的停机风险

如果液压块出现故障,则必须订购新的液压块。等待时间导致机器停机。

DfAM重新设计的液压块,以提高流动效率

增材制造工艺允许完全自由的几何设计,而不存在孔重叠的风险。 并且增材制造生产的液压块相当轻,不仅减少材料浪费而且还可以更加小巧。

1. 重量减轻高达80%,可降低材料成本

重新设计的液压阀块体使重量从30公斤减轻到5.5公斤,轻质液压块还改善了操作员的操作性。

2. 没有收集污垢的死角区域

油道的设计不包括任何死角或尖角。因此,也没有收集污垢的区域,这避免了污垢损坏伺服阀的风险。

3. 提高流动效率

不再需要水平孔,油现在可以在拐角处流动,不会受到角落和边缘的干扰。

4. 设计功能提高能源效率和可靠性

对于更复杂的液压块,可以相互调节油道长度。一般来说油通道越长,壁摩擦和损失就越多。通道越短意味着摩擦越小,泄漏风险越小。较短的通道和没有发生湍流的尖角意味着更高的能量效率。此外,通过金属3D打印可以实现薄壁结构,壁厚可根据需要进行调整。

5. 快速设计迭代,无需模具成本

增材制造使用户有更多时间进行最后的设计决策,并可以灵活地响应所有事情。通过3D打印,可以随时调整设计。对于传统的制造工艺,例如熔模铸造,如果要更改钻孔位置以优化油流量,则必须生产新的铸造模具。

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