Behuizingen van plaatmetaal: ontwerp, materiaalkeuze en fabricage

Plaatstalen behuizing

Behuizingen van plaatstaal zijn op maat gemaakte metalen dozen die worden gebruikt om elektrische en elektronische apparaten in onder te brengen. Ze beschermen de interne componenten tegen omgevingsinvloeden en fysieke schade. Daarom zijn behuizingen ook van cruciaal belang voor de esthetiek.

Metaalvorming, bewerking, lassen en andere maatwerk plaatwerk Er worden processen toegepast op ruw plaatmetaal om er een behuizing van de gewenste grootte en vorm van te maken. Maar eerst heb je een ontwerp voor de behuizing nodig, evenals productiestrategieën die op dat ontwerp gebaseerd zijn.

In dit artikel wordt ingegaan op het ontwerp van een plaatstalen behuizing, de materiaalkeuze en de ontwerpvoorschriften. 

Laten we beginnen. 

Uitleg over plaatmetalen behuizingen

Afgewerkte plaatstalen behuizing

Een plaatstalen behuizing wordt gedefinieerd als een beschermende omhulling voor elk type apparaat, uitrusting of systeem, die is vervaardigd met Fabricage van plaatwerkDe behuizing beschermt de gemonteerde onderdelen tegen fysieke schokken, vocht, stof en elektromagnetische interferentie (EMI). Daarnaast is een metalen behuizing afgewerkt met een esthetische coating of galvanisatie om het product er aantrekkelijker uit te laten zien. 

Voor de behuizing worden voornamelijk platen van aluminium, roestvrij staal en zacht staal gebruikt. Vormgevingsprocessen zoals buigen, ponsen, sleuven maken en inkepingen aanbrengen worden toegepast om de vlakke metalen platen in vorm te brengen, waarna de afzonderlijke plaatdelen met schroeven en lassen aan elkaar worden bevestigd. 

Behuizingen worden gebruikt in de elektrotechniek, elektronica, industriële machines, de automobielindustrie, telecommunicatie en vele andere sectoren. 

Wat zijn de voordelen van plaatstalen behuizingen? 

Behuizingen van plaatstaal zijn belangrijk voor de algehele duurzaamheid, veiligheid en betrouwbaarheid van het product/systeem. Ze bieden bescherming tegen omgevingsinvloeden, vergemakkelijken de hantering en verlengen de levensduur van de ingesloten componenten. 

Laten we dit eens nader bekijken aan de hand van een prioriteitenlijst. 

• Langere levensduur: Behuizingen van robuuste materialen zijn bestand tegen corrosie, slijtage en schuren, zelfs onder zware omstandigheden, waardoor het product gedurende een langere periode beschermd blijft. 
• Bescherming tegen elektromagnetische interferentie (EMI) en radiofrequentie-interferentie (RFI): Metalen behuizingen minimaliseren elektromagnetische emissies en beschermen gevoelige componenten tegen externe radiofrequentie-interferentie (RFI), waardoor stabiele prestaties worden gegarandeerd. 
• Warmtedissipatie: Behuizingen van aluminium en koper zijn, dankzij hun thermische eigenschappen, geschikt voor een efficiënte warmteoverdracht van het systeem naar de omgeving. 
• Kostenbesparing: Behuizingen van thermohardende kunststoffen, composietmaterialen of andere materialen zijn doorgaans duurder dan behuizingen van plaatstaal.
• Oppervlakteafwerking: Metalen oppervlakken zijn geschikt voor anodiseren, galvaniseren en poedercoaten, wat flexibiliteit biedt voor op maat gemaakte plaatstalen behuizingen met vele afwerkingsmogelijkheden. 

Materiaalkeuze voor een plaatstalen behuizing 

Behuizingsmaterialen

Het kiezen van het juiste materiaal voor de behuizing is essentieel voor de vervormbaarheid, de complexiteit van het ontwerp, de kosteneffectiviteit en de gewenste prestaties. Daarom moet u bij de materiaalkeuze voor uw behuizing rekening houden met verschillende factoren.

Enkele aandachtspunten zijn:

• Mechanische sterkte (treksterkte, druksterkte, schuifsterkte)
• Hardheid
• Corrosiebestendigheid
• Thermische eigenschappen 
• lasbaarheid
• beperkingen van de verhouding tussen kracht en gewicht
• Beschikbaarheid van materialen en kosten

Hieronder vindt u een overzicht van de materiaalmogelijkheden voor plaatstalen behuizingen.

Lees verder:

• Fabricage van aluminium plaatwerk
• HVAC-plaatwerkfabricage

Hoe ontwerp je een behuizing van plaatmetaal? 

Behuizingsontwerp

Het ontwerpen van een plaatstalen behuizing vereist het vaststellen van de uiteindelijke eisen, het kiezen van de juiste afmetingen, vorm en afwerking, en het in overweging nemen van diverse belangrijke factoren. 

Laten we de verschillende stappen die bij de plaatwerk ontwerp van een omheining.

Identificeer ontwerpvereisten 

Identificeer eerst de functionele, prestatie-, esthetische en dimensionale eisen op basis van de uiteindelijke toepassing van de behuizing. Definieer de bedrijfsomstandigheden, montage-eisen, blootstelling aan de omgeving en andere relevante factoren. 

• Eind gebruikGeef aan waar de behuizing voor gebruikt zal worden, bijvoorbeeld voor mechanische, elektrische, elektronische of andere soorten apparatuur/systemen. 
• Bedrijfsvoorwaarde: Definieer de gewenste mechanische belasting, trillingen, hitte, vochtigheid of andere bedrijfsomstandigheden. 
• Vereiste montage: Bepaal de montagemogelijkheid, zoals wandmontage, tafelmontage of een ander type montage. 
• Materiaal Eigenschappen: Definieer de sterkte, het maximale draagvermogen, de geleidbaarheid, de corrosiebestendigheid en andere materiaaleigenschappen die voor de toepassing vereist zijn. 
• Afmetingen: Bepaal op basis van de afmetingen van de te omsluiten componenten de hoogte, breedte en positie van gaten, sleuven, enz. 

Papierdikte 

Kies de juiste plaatdikte voor de behuizing op basis van de gewenste sterkte-gewichtsverhouding, duurzaamheid, perforatiegrootte en structurele integriteit. Het selectieproces is volledig afhankelijk van de eisen van het uiteindelijke gebruik. 

U kunt de grafiek raadplegen plaatwerk meter bij het kiezen van de dikte.

 Plaatwerk meter

In de bovenstaande tabel wordt de plaatdikte van verschillende materialen in inches weergegeven, overeenkomend met de aangegeven maat. 

Selecteer de geometrie van de behuizing

L-vorm, F-vorm, U-vorm, vierkante metalen mand en gevouwen doos zijn veelgebruikte geometrische vormen bij het ontwerpen van behuizingen. De vorm kan echter worden aangepast aan specifieke behoeften. 

• F-vorm: Eenvoudig en gemakkelijk te verwerken, gebruikt voor printplaten, connectoren, enz. 
• Opgevouwen doos: Het wordt gemaakt door het plaatmetaal herhaaldelijk te buigen en kleine gaatjes en ventilatieopeningen erin te ponsen. 
• L-vorm: Eenvoudiger dan de F-vorm en geschikt voor toepassingen waarbij frequent toegang tot interne componenten nodig is. 
• U-vorm: Het bestaat uit een stevige basis met zijplaten, die een U-vorm hebben.  

Voltooi de afmetingen 

Dimensionering bepaalt niet alleen de grootte van een behuizing en de positie van de onderdelen, maar is ook cruciaal voor DFM (Design for Manufacturing) en een nauwkeurige assemblage. Definieer daarom de afmetingen en toleranties met het oog op maakbaarheid, pasvorm, functionaliteit en prestaties.

Bepaal dus de volgende afmetingen.

1. Afmetingen van de vlakke plaat die nodig is voor de constructie van de behuizing.
2. Afmetingen van kenmerken zoals buigradius, gatdiameters, uitsparinggrootte en hun posities. 
3. De afstand tussen de elementen en hun uitlijning. 

Kies een oppervlakteafwerking 

Kies een oppervlakteafwerking voor de behuizing op basis van de toepassingsomgeving, esthetische overwegingen en het type plaatmetaal. Geschikte afwerkingsopties zijn anodiseren, galvaniseren, verzinken en poedercoaten.

Ontwerp het ontwerp in CAD-software.

Ontwerp het document op basis van de vastgestelde eisen en de definitieve afmetingen met behulp van computerprogramma's zoals AutoCAD, CATIA en SolidWorks. 

In het volgende gedeelte worden de cruciale regels/overwegingen voor het ontwerp van plaatstalen behuizingen nader toegelicht.

Aandachtspunten bij het ontwerp van plaatstalen behuizingen

Laten we de ontwerpoverwegingen voor plaatstalen behuizingen bespreken. 

Kies de constante buigradius. 

De buigradius verwijst naar de "kromtestraal die ontstaat door buiging", die de structurele integriteit van behuizingen beïnvloedt. Daarom is het belangrijk om de juiste buigradius te kiezen en deze consistent te houden. Hieronder volgen enkele regels met betrekking tot de buigradius:

1. Binnenbochtradius (R) ≥ plaatdikte (t) 
2. Minimale flenslengte (L) ≥ 3 tot 4 x plaatdikte (t) 
3. Afstand van bocht tot bocht (D) ≥ 2.5 x plaatdikte (t) 

De mate waarin een bocht scherp of wijd kan zijn, hangt af van de lengte en dikte van de flens. Een grote buigradius in combinatie met korte flenzen kan leiden tot materiaalbreuk.

Overweeg de montagemethode.

De meeste elektronische behuizingen van plaatmetaal worden gemaakt door meerdere plaatmetalen onderdelen samen te voegen. Kies daarom een ​​montagetechniek en houd daar rekening mee in uw ontwerp. Als u bijvoorbeeld moeren en bouten gebruikt, moet u de gaten in de verbindingsstukken uitlijnen. 

De meest gebruikte methoden voor het monteren van plaatstalen behuizingen zijn lassen, schroeven en bouten.

Uitrusting en pasvorm 

Houd rekening met de positie en uitlijning van de verbindingspunten ten opzichte van de buigradius in plaatwerkcomponenten. Zorg voor goede toegang tot de bevestigingsmiddelen, een correcte uitlijning van de bevestigingsmiddelen en gaten, en de juiste positie van de doorvoergaten. Zo passen de onderdelen perfect in elkaar. 

Toegangspanelen

Vooral bij grote machines en elektrische behuizingen is het vaak nodig om de componenten in de behuizing regelmatig te bekijken voor onderhoud. Daarom is het verstandig om in het ontwerp een inspectieluik te overwegen, bijvoorbeeld een luik met scharnieren. 

Ventilatie voor efficiënte warmteafvoer

Als de interne componenten een hogere neiging hebben om warmte te genereren, moet u het ontwerp van de behuizing optimaliseren voor efficiënte warmteafvoer. Kenmerken zoals sleuven, ventilatieopeningen en kanalen kunnen op de juiste plaatsen in het ontwerp worden geïntegreerd. U moet de locatie, vorm en grootte van deze ventilatieopeningen strategisch kiezen. 

Als u twijfelt over de produceerbaarheid van het door u ontworpen product, kunt u een deskundige fabrikant raadplegen, zoals Boda voor optimalisatie. 

Bovendien heeft de materiaalkeuze ook invloed op de warmteafvoer van de behuizing. Zo voeren platen van aluminiumlegering de warmte snel af en voorkomen ze warmteophoping.

Stappen in de fabricage van metalen behuizingen 

Behuizing productie 

Zodra het ontwerp van de behuizing gereed is, volgt de productie. Deze fase omvat de strategische planning van metaalvormingsprocessen om de ruwe plaat in de gewenste vorm te brengen. 

Laten we de stappen in de productie van metalen behuizingen eens bekijken. 

Het snijden van plaatmetaal

Eerste, op maat gesneden plaatmetaal Snijd in de gewenste vlakke afmetingen uit commerciële plaatmetalen werkstukken en bevestig deze in het aanvoersysteem van de vormmachine. Lasersnijden, schaarsnijden en andere geschikte technieken kunnen hiervoor worden gebruikt.

Definieer de vormingsmethoden en hun volgorde.

Kies op basis van de kenmerken van het ontwerp (zoals bochten, gaten, uitrekking, enz.) een metaalvormingsmethode. Is eenvoudig buigen voldoende om de gewenste vorm te verkrijgen, of is er een progressief metaalstempelproces nodig? Bepaal vervolgens de volgorde waarin u de vormingsbewerkingen wilt uitvoeren.

Machine-instellingen en gereedschappen 

Maak matrijzen, stempels, mallen of ander gereedschap dat nodig is om de vorm van de behuizing te creëren. Voor complexe behuizingen is mogelijk speciaal gereedschap nodig, terwijl een eenvoudige metalen behuizing voor elektronica kan worden gemaakt met standaard V-, U- of andere buigmethoden. 

Plaatmetaalvormproces

Zorg voor een goede uitlijning tussen de matrijs, de stempel en het werkstuk. Start vervolgens het vormproces. Een CNC-programma is vereist als u CNC-buigen, -stempelen of andere soortgelijke methoden gebruikt. 

Industrieën die plaatstalen behuizingen gebruiken

Industrieën zoals de elektrische en elektronische industrie, telecommunicatie, energie, automobielindustrie, medische sector en de productie van huishoudelijke apparaten gebruiken plaatstalen behuizingen voor het huisvesten van apparaten, systemen of componenten. 

Hieronder volgt een lijst met voorbeelden van toepassingen in diverse sectoren. 

• Elektronica: Serverchassis, rackmontagepanelen, switchkasten en routerbehuizingen
• Industriële automatie: Besturingskasten, motorbehuizingen, aansluitdozen en stroomverdeelunits. 
• Huishoudelijke apparaten: Behuizingen voor magnetrons, behuizingen voor bedieningspanelen van wasmachines/drogers en behuizingen voor HVAC-units.
• Automotive: ECU-behuizingen, accudeksels en behuizingen voor HVAC-kanalen. 
• Medisch: Behuizingen voor diagnostische instrumenten, steriliseerbare kasten, infuuspompbehuizingen en instrumentenkasten voor laboratoria.

Opsommen

We hebben verschillende aspecten van plaatstalen behuizingen besproken, waaronder materiaalkeuze en ontwerprichtlijnen. De conclusie is dat u de uiteindelijke eisen van de beoogde toepassing moet vaststellen, het juiste materiaal moet kiezen en diverse ontwerpvoorschriften moet volgen met het oog op maakbaarheid en structurele integriteit. 

Heeft u uw plaatstalen behuizing al klaar, maar weet u niet zeker hoe u deze kunt optimaliseren voor betere prestaties en een eenvoudigere fabricage? ContactOnze ingenieurs kunnen u bij elk detail begeleiden. 

FAQ

Wat zijn de voordelen van het gebruik van aluminium ten opzichte van roestvrij staal voor behuizingen? 

Het gebruik van aluminium in plaats van roestvrij staal biedt voordelen zoals een lager gewicht, goede vervormbaarheid, betere warmteafvoer en corrosiebestendigheid. 

Waarom is ventilatie belangrijk bij het ontwerp van plaatstalen behuizingen? 

Ventilatie is belangrijk voor warmteafvoer om oververhitting en uitval van componenten te voorkomen. Onjuiste ventilatieopeningen in het ontwerp van de behuizing hebben een negatieve invloed op de betrouwbaarheid, thermische veiligheid, uitvaltijd van het systeem en duurzaamheid. 

Hoe ontwerp je een behuizing van plaatstaal?

Behuizingen van plaatmetaal worden ontworpen met CAD-software op basis van gedefinieerde buigradii, snij- en gatmaten, passingen, afdichting, montage-eigenschappen en afwerking. Daarbij is het van cruciaal belang om de produceerbaarheid te waarborgen tijdens het ontwerpen van een behuizing.