Quali sono le principali considerazioni di progettazione per i telai OEM e gli armadi elettrici?

Per ingegneri e sviluppatori di prodotti, passare dal layout di un PCB a un alloggiamento fisico richiede un cambiamento di mentalità, dall'elettronica alla meccanica. Questa guida analizza i parametri ingegneristici critici che è necessario definire prima di iniziare. Produzione di lamiere.

1. Conformità dimensionale e standard "U"

Per la progettazione di chassis OEM, il rigoroso rispetto dello standard EIA-310-D è imprescindibile. Uno chassis troppo largo di 1 mm non si adatterà alle guide; uno troppo alto bloccherà le apparecchiature adiacenti.

Il vincolo dell'altezza verticale

L'altezza standard dell'unità rack (U) è di 44,45 mm (1,75 pollici). Tuttavia, l'altezza effettiva del telaio deve essere leggermente inferiore per consentire lo spazio necessario.

[Fonte dei dati: specifiche dello standard EIA-310-D.]

Nota tecnica: quando si progetta uno chassis 1U, l'altezza interna dei componenti rappresenta il principale ostacolo. È necessario tenere conto dello spessore del metallo (solitamente 1,0 mm o 1,2 mm per l'acciaio) e dell'altezza di montaggio. Spesso, questo lascia meno di 40 mm di spazio verticale interno utilizzabile.

2. Integrità strutturale: prevenzione di cedimenti e torsioni

Un guasto comune nei quadri elettrici industriali e nelle unità di grandi dimensioni è il cedimento strutturale. Quando un telaio è montato tramite le orecchie anteriori (a sbalzo) o addirittura su guide di scorrimento, la gravità esercita una coppia significativa sul metallo.

Selezione del materiale per la rigidità

Sebbene l'alluminio (5052) sia leggero, ha un modulo di elasticità inferiore rispetto all'acciaio. Per involucri più larghi di 400 mm che ospitano trasformatori o alimentatori pesanti, si consiglia di considerare le seguenti strategie di rinforzo:

1. Flange piegate: non lasciare mai un bordo grezzo piatto. Piegando il bordo di 90 gradi si crea un effetto trave che aumenta la rigidità di un fattore 10.
2. Goffratura/Nervature: se si utilizza materiale di spessore più sottile per risparmiare peso, l'aggiunta di nervature stampate su grandi pannelli piatti evita l'effetto "oil-canning" (oscillazione) e aumenta la rigidità.
3. Costruzione angolare: per armadietti pesanti, gli angoli saldati a punti offrono una resistenza superiore rispetto ai rivetti o alle viti, anche se aumentano il costo di Fabbricazione di lamiere personalizzate.

3. Gestione termica e strategia del flusso d'aria

Il calore è la causa principale dei guasti elettronici. Il design dell'involucro determina il percorso del flusso d'aria.

Flusso d'aria per montaggio su rack

Lo standard per gli ambienti rack è il raffreddamento dalla parte anteriore a quella posteriore.

• Aspirazione: ventole ad alta pressione statica nella parte anteriore.
• Scarico: prese d'aria posteriori.
• Da evitare: ventilazione laterale nei modelli rackmount, poiché i server adiacenti ostruirebbero il flusso d'aria o farebbero ricircolare l'aria calda.

Flusso d'aria dell'armadio

Per gli armadi industriali autonomi, la strategia dipende dall'ambiente circostante:

Simulazione CFD: per layout ad alta densità, l'esecuzione di una simulazione di fluidodinamica computazionale (CFD) prima di tagliare il metallo può identificare i "punti caldi" in cui il flusso d'aria ristagna dietro componenti di grandi dimensioni come condensatori o schede figlie.

4. Requisiti di schermatura EMI/EMC

Se il dispositivo funziona ad alte frequenze o viene utilizzato in ambienti elettricamente rumorosi (ad esempio vicino a VFD), l'involucro deve fungere da gabbia di Faraday.

Per ottenere una schermatura efficace, è necessario mantenere la continuità elettrica su tutte le superfici metalliche a contatto.

• Mascheratura: la verniciatura a polvere è un isolante. È necessario specificare le aree di mascheratura attorno ai fori delle viti e alle flange di accoppiamento per garantire il contatto metallo su metallo.
• Finiture conduttive: l'utilizzo della conversione cromata (alodina) sull'alluminio o della zincatura sull'acciaio consente la conduttività garantendo al contempo resistenza alla corrosione.
• Guarnizioni: per fessure più grandi di 1/20 della lunghezza d'onda della frequenza di interferenza, utilizzare guarnizioni in rame berillio (BeCu) o guarnizioni in tessuto conduttivo per sigillare la cucitura.

5. Progettazione per la produzione (DFM) per controllare i costi

L'involucro più costoso è quello che ostacola il processo di produzione. Ottimizzare il progetto per l'ambiente di produzione può ridurre i costi unitari del 15-30%.

Coerenza dei raggi di curvatura

Nel Processo di fabbricazione della lamieraOgni cambio utensile richiede tempo. Progettate tutte le pieghe in modo che utilizzino lo stesso raggio interno (ad esempio, standardizzando su 1,5 mm o 3,0 mm a seconda dello spessore del materiale). Questo consente all'operatore della pressa piegatrice di piegare l'intero pezzo senza dover cambiare utensile.

Prossimità del foro

Evitare di praticare fori o ritagli troppo vicini a una linea di piegatura.

• Regola pratica: la distanza tra il bordo del foro e la linea di piegatura deve essere almeno 2,5 volte lo spessore del materiale.
• Conseguenza: i fori posizionati troppo vicini si deformeranno (diventeranno ovali) durante il processo di piegatura, causando un disallineamento delle viti.

6. Accessibilità e fattori umani

L'esperienza dell'utente finale è spesso definita dalla facilità di manutenzione.

• Coperchi senza attrezzi: le viti a testa zigrinata o i meccanismi di chiusura consentono un rapido accesso interno senza dover cercare un cacciavite.
• Bordi di sicurezza: tutti i bordi interni devono essere sbavati. Un tecnico che si taglia la mano su un passacavo affilato è un rischio.
• Gestione dei cavi: negli armadi elettrici industriali, prevedere punti di ancoraggio o canaline integrate. Un armadio disordinato limita il flusso d'aria e rende impossibile la risoluzione dei problemi.

7. Finitura superficiale e durata

La finitura ha due scopi: estetica e protezione.

• Verniciatura a polvere: lo standard per la durata. Offre uno strato spesso e resistente ai graffi, ma aggiunge spessore (da circa 0,003" a 0,005"). È necessario tenere conto di questo spessore aggiuntivo negli assemblaggi con tolleranze ristrette.
• Vernice umida: oggigiorno viene raramente utilizzata a causa delle normative ambientali sui COV e della minore durata, ma è necessaria per l'abbinamento di colori specifici o per i requisiti CARC di livello militare.
• Anodizzazione: specifica per l'alluminio. Si integra con la superficie metallica e non ne altera significativamente le dimensioni, rendendola ideale per dissipatori di calore di precisione o pannelli frontali.

Lista di controllo per la tua prossima richiesta di preventivo

Prima di inviare i file di progettazione per un preventivo, assicurati che queste variabili siano definite nel tuo pacchetto di disegno:

1. Lega e tempra del materiale: (ad esempio, Al 5052-H32 rispetto a acciaio CRS 1018).
2. Specifiche di finitura: (ad esempio, "Verniciatura a polvere nera testurizzata, RAL 9005").
3. Installazione hardware: specificare quali dadi o prigionieri PEM devono essere inseriti.
4. Requisiti di saldatura: definire se le saldature devono essere levigate o lasciate così come sono.

Soddisfacendo queste considerazioni, si garantisce che il contenitore non sia solo una scatola di metallo, ma un componente progettato con precisione che aggiunge valore al sistema elettronico.