Проектируемые чертежикованые изделия из алюминиевого сплавадолжны быть тесно интегрированы с характеристиками ковального процесса, чтобы избежать трудностей с формированием, потери формы или дефектов производительности, вызванных необоснованной конструкцией.Ниже приведен анализ структурных элементов:, допустимые размеры, идентификация процесса и другие размеры в сочетании сковка алюминиевых сплавовхарактеристики:
I. Приспособимость конструкции к процессам
1. Избегайте экстремальных структурных особенностей
| Структура табу | Проявление риска | План улучшения |
| Глубокое отверстие (глубина отверстия / диаметр отверстия > 5:1) | Удар легко сгибается и ломается, и стена отверстия не полностью заполнена | Использование сегментированного формовления с ступенчатыми отверстиями для резервирования последующих разрезов бурения |
| Высокие ребра (высота ребер / толщина стенки > 3:1) | Металлический поток заблокирован, и ребра части не хватает наполнения | Дизайн ступенчатого ребра для увеличения наклона перехода |
| Тонкая стена (толщина стенки < 2 мм) | Быстро охлаждается во время ковки, легко складывается | Частичное утолщение до 3-4 мм, последующая обработка тонкостью |
Дело: Проектированиеалюминийкорпус двигателя из сплава имеет глубокое отверстие Φ10 мм (глубина отверстия 55 мм). Удар был сильно изношен во время ковки, поэтому позже он был изменен на Φ10 мм × 30 мм слепое отверстие + Φ8 мм × 25 мм ступенчатое отверстие.Уровень подготовки к обучению был увеличен с 40% до 92%.
2Дифференцированная конструкция угла тяги
Соответствующие углы серии сплавов:
Серия 6 (6061/6082): внешняя стенка 5°-7°, внутренняя стенка 7°-10° (хорошая пластичность, немного меньший угол);
Серия 7 (7075/7A04): наружная стенка 7°-10°, внутренняя стенка 10°-15° (сильная тенденция к тушению, угол должен быть увеличен, чтобы предотвратить заторможение);
Серия 2 (2024/2A12): наружная стенка 6°-8°, внутренняя стенка 8°-12° (избегайте трещин, вызванных слишком малым углом).
Оптимизация конструкции: для глубоких полости конструкций (например, корпуса батареи), изменяемый угол конструкции принято: 10° для верхней части, 8° для средней части, и 5° для нижней части,с выбросным механизмом для помощи в демонтаже формы.
3Механическое сопоставление радиуса филета
Расчет минимального радиуса филета (Rmin):
Rmin = 0,2 × толщина стенки + 2 мм (применимо к 6-й серии);
Rmin = 0,3× толщина стенки + 3 мм (применимо к серии 7 / серии 2).
Пример: для кованых изделий 7075 толщиной стенки 5 мм угол R должен быть ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 мм, чтобы избежать трещин концентрации напряжения при R < 3 мм.
Обработка специальных деталей: Эллиптический переход используется при соединении ребер и сетей (длинная ось находится вдоль направления потока металла),например, конструкция эллиптического филета R8×R12 при соединении ребер определенной скобки для снижения риска сложения ковки.
II. Размерные допустимые отклонения и допускаемые отклонения от обработки
1. Процесс ковки адаптация диапазона допустимости
Линейные допустимые размеры (см. GB/T 15826.7-2012):
| Диапазон размеров (мм) | Нормальная точность 6 серии (мм) | 7 Степень точности воздушных шаров (мм) |
| ≤ 50 | ±0.5 | ±0.3 |
| 50-120 | ±0.8 | ±0.5 |
| 120-260 | ±1.2 | ±0.8 |
Контроль геометрической допустимости: плоскость ≤ 0,5 мм/100 мм, вертикальность ≤ 0,8 мм/100 мм, тонкостенные детали (толщина стенки < 5 мм) должны быть затянуты до 1/2 стандартного значения.
2. Трехмерное распределение объема обработки
Радиальная допустимая длина: 3-5 мм (свободная ковка), 1,5-3 мм (ковка под давлением) для внешней цилиндрической поверхности; 4-6 мм (свободная ковка), 2-4 мм (ковка под давлением) для внутренней поверхности отверстия.
Осевое разрешение: 2-4 мм оставляется на каждой конечной поверхности. Для деталей вала с соотношением сторон > 3, 1-2 мм анти-изображения необходимо добавить в среднем разделе.
Компенсация за удельный вес: для кованых изделий серии 7 из-за большой деформации при охлаждении необходимо увеличить удельный вес ключа на 20%-30%,например, внутренний диаметр фланца 7075 увеличен с 3 мм до 4 мм.
III. Определение процесса и специальные требования
1Обязательная маркировка направления потока волокон
Способ маркировки: используйте стрелки для указания направления волокна в поперечном пересечении.Угол между направлением волокна и направлением основного напряжения должен быть ≤ 15° в ключевых напряженных частях (таких как область отверстия болта узла)..
Запрещенная конструкция: избегайте направления напряжения ковки, перпендикулярное направлению волокна (например, когда направление зуба редуктора перпендикулярно волокну,устойчивость к изгибу снижается на 30%).
2. Проектирование разделительной поверхности и процесса начальника
Принцип выбора разделительной поверхности:
расположены на максимальном поперечном сечении ковки для предотвращения неправильного выравнивания, вызванного асимметричным разделением;
Грубость разделительной поверхности литей серии 7 составляет Ra≤1,6μm, чтобы предотвратить разрывы, вызванные разрывом флэша.
Конструкция процесса босса: для асимметричных кованых изделий (таких как L-образные скобки) для позиционирования необходимо разработать процесс босса Φ10-15 мм. Босс затем обрабатывается и удаляется,и положение выбирается в зоне без напряжения.
3Статус тепловой обработки и требования к обнаружению неисправностей
Идентификация статуса: в строке заголовка чертежа должен быть указан статус T6/T74/T651 и т.д. Например, когда для ковки 2024 требуется статус T4,он должен быть помечен как "обработка раствором + естественное старение".
Условия неразрушающего испытания:
Важные детали (например, детали шасси): 100% ультразвуковое обнаружение неисправностей (уровень приемлемости ≥ GB/T 6462-2017 II);
Складки для аэрокосмической промышленности: Добавить испытания на флуоресцентную проницаемость (уровень чувствительности ≥ уровень ASME V 2).
IV. Типичные случаи сбоев и планы улучшения
1Дело: 6061 Разрыв руля управления автомобиля
Проблема первоначального дизайна: толщина стенки сети в середине корпуса руки внезапно меняется (от 8 мм→3 мм), радиус перехода составляет R2 мм и трещины при внезапном изменении после ковки.
Улучшенная конструкция: толщина стенки постепенно меняется (8 мм→5 мм→3 мм), и переходная зона устанавливается под углом R8 мм + 45 °, и проблема трещин исчезает.
2Дело: 7075 авиационный сустав размера не допускается
Первоначальная настройка допуска: диаметр Φ50mm±0.3mm (ковка на штампе), уровень нарушения допуска из-за сжатия при охлаждении в фактическом производстве достиг 50%.
План улучшения: отметить "4 мм разрешенного обработки после горячей ковки, тонкого поворота до Φ50±0,05 мм после тушения", и квалифицированный показатель увеличивается до 98%.
V. Инструменты проектирования и стандартные ссылки
1. Симуляторная конструкция с помощью CAE
Используйте Deform-3D для моделирования металлического потока и оптимизации угла тяги и филета: например,Симуляция сложной оболочки показывает, что разница потока металла на R5mm филе из первоначальной конструкции составляет 20%, и разница в потоке уменьшается до 5% после изменения на R8mm.
2Ссылки на отраслевые стандарты
Внутренний: GB/T 15826-2012 "Освобождение от обработки и допустимые отклонения от обработки стальных литейных изделий на молотке";
Международное: ISO 8492:2011 "Толерантности ковки алюминия и алюминиевых сплавов".
Подводя итог, дизайн чертежей ковки алюминиевого сплава должен глубоко сочетать свойства материала (такие как чувствительность к тушению серии 7),процессы ковки (например, законы потока металла в ковчеге) и структурные функции, а также обеспечить изготовление и производительность кованых изделий с помощью разумных углов прохода, радиусов филе, распределения квоты и идентификации процесса.Рекомендуется сотрудничать с производителями кованых изделий на этапе проектирования и заранее избегать рисков процесса с помощью анализа DFM (проектирование для изготовления).
Электронная почта:cast@ebcastings.com
Проектируемые чертежикованые изделия из алюминиевого сплавадолжны быть тесно интегрированы с характеристиками ковального процесса, чтобы избежать трудностей с формированием, потери формы или дефектов производительности, вызванных необоснованной конструкцией.Ниже приведен анализ структурных элементов:, допустимые размеры, идентификация процесса и другие размеры в сочетании сковка алюминиевых сплавовхарактеристики:
I. Приспособимость конструкции к процессам
1. Избегайте экстремальных структурных особенностей
| Структура табу | Проявление риска | План улучшения |
| Глубокое отверстие (глубина отверстия / диаметр отверстия > 5:1) | Удар легко сгибается и ломается, и стена отверстия не полностью заполнена | Использование сегментированного формовления с ступенчатыми отверстиями для резервирования последующих разрезов бурения |
| Высокие ребра (высота ребер / толщина стенки > 3:1) | Металлический поток заблокирован, и ребра части не хватает наполнения | Дизайн ступенчатого ребра для увеличения наклона перехода |
| Тонкая стена (толщина стенки < 2 мм) | Быстро охлаждается во время ковки, легко складывается | Частичное утолщение до 3-4 мм, последующая обработка тонкостью |
Дело: Проектированиеалюминийкорпус двигателя из сплава имеет глубокое отверстие Φ10 мм (глубина отверстия 55 мм). Удар был сильно изношен во время ковки, поэтому позже он был изменен на Φ10 мм × 30 мм слепое отверстие + Φ8 мм × 25 мм ступенчатое отверстие.Уровень подготовки к обучению был увеличен с 40% до 92%.
2Дифференцированная конструкция угла тяги
Соответствующие углы серии сплавов:
Серия 6 (6061/6082): внешняя стенка 5°-7°, внутренняя стенка 7°-10° (хорошая пластичность, немного меньший угол);
Серия 7 (7075/7A04): наружная стенка 7°-10°, внутренняя стенка 10°-15° (сильная тенденция к тушению, угол должен быть увеличен, чтобы предотвратить заторможение);
Серия 2 (2024/2A12): наружная стенка 6°-8°, внутренняя стенка 8°-12° (избегайте трещин, вызванных слишком малым углом).
Оптимизация конструкции: для глубоких полости конструкций (например, корпуса батареи), изменяемый угол конструкции принято: 10° для верхней части, 8° для средней части, и 5° для нижней части,с выбросным механизмом для помощи в демонтаже формы.
3Механическое сопоставление радиуса филета
Расчет минимального радиуса филета (Rmin):
Rmin = 0,2 × толщина стенки + 2 мм (применимо к 6-й серии);
Rmin = 0,3× толщина стенки + 3 мм (применимо к серии 7 / серии 2).
Пример: для кованых изделий 7075 толщиной стенки 5 мм угол R должен быть ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 мм, чтобы избежать трещин концентрации напряжения при R < 3 мм.
Обработка специальных деталей: Эллиптический переход используется при соединении ребер и сетей (длинная ось находится вдоль направления потока металла),например, конструкция эллиптического филета R8×R12 при соединении ребер определенной скобки для снижения риска сложения ковки.
II. Размерные допустимые отклонения и допускаемые отклонения от обработки
1. Процесс ковки адаптация диапазона допустимости
Линейные допустимые размеры (см. GB/T 15826.7-2012):
| Диапазон размеров (мм) | Нормальная точность 6 серии (мм) | 7 Степень точности воздушных шаров (мм) |
| ≤ 50 | ±0.5 | ±0.3 |
| 50-120 | ±0.8 | ±0.5 |
| 120-260 | ±1.2 | ±0.8 |
Контроль геометрической допустимости: плоскость ≤ 0,5 мм/100 мм, вертикальность ≤ 0,8 мм/100 мм, тонкостенные детали (толщина стенки < 5 мм) должны быть затянуты до 1/2 стандартного значения.
2. Трехмерное распределение объема обработки
Радиальная допустимая длина: 3-5 мм (свободная ковка), 1,5-3 мм (ковка под давлением) для внешней цилиндрической поверхности; 4-6 мм (свободная ковка), 2-4 мм (ковка под давлением) для внутренней поверхности отверстия.
Осевое разрешение: 2-4 мм оставляется на каждой конечной поверхности. Для деталей вала с соотношением сторон > 3, 1-2 мм анти-изображения необходимо добавить в среднем разделе.
Компенсация за удельный вес: для кованых изделий серии 7 из-за большой деформации при охлаждении необходимо увеличить удельный вес ключа на 20%-30%,например, внутренний диаметр фланца 7075 увеличен с 3 мм до 4 мм.
III. Определение процесса и специальные требования
1Обязательная маркировка направления потока волокон
Способ маркировки: используйте стрелки для указания направления волокна в поперечном пересечении.Угол между направлением волокна и направлением основного напряжения должен быть ≤ 15° в ключевых напряженных частях (таких как область отверстия болта узла)..
Запрещенная конструкция: избегайте направления напряжения ковки, перпендикулярное направлению волокна (например, когда направление зуба редуктора перпендикулярно волокну,устойчивость к изгибу снижается на 30%).
2. Проектирование разделительной поверхности и процесса начальника
Принцип выбора разделительной поверхности:
расположены на максимальном поперечном сечении ковки для предотвращения неправильного выравнивания, вызванного асимметричным разделением;
Грубость разделительной поверхности литей серии 7 составляет Ra≤1,6μm, чтобы предотвратить разрывы, вызванные разрывом флэша.
Конструкция процесса босса: для асимметричных кованых изделий (таких как L-образные скобки) для позиционирования необходимо разработать процесс босса Φ10-15 мм. Босс затем обрабатывается и удаляется,и положение выбирается в зоне без напряжения.
3Статус тепловой обработки и требования к обнаружению неисправностей
Идентификация статуса: в строке заголовка чертежа должен быть указан статус T6/T74/T651 и т.д. Например, когда для ковки 2024 требуется статус T4,он должен быть помечен как "обработка раствором + естественное старение".
Условия неразрушающего испытания:
Важные детали (например, детали шасси): 100% ультразвуковое обнаружение неисправностей (уровень приемлемости ≥ GB/T 6462-2017 II);
Складки для аэрокосмической промышленности: Добавить испытания на флуоресцентную проницаемость (уровень чувствительности ≥ уровень ASME V 2).
IV. Типичные случаи сбоев и планы улучшения
1Дело: 6061 Разрыв руля управления автомобиля
Проблема первоначального дизайна: толщина стенки сети в середине корпуса руки внезапно меняется (от 8 мм→3 мм), радиус перехода составляет R2 мм и трещины при внезапном изменении после ковки.
Улучшенная конструкция: толщина стенки постепенно меняется (8 мм→5 мм→3 мм), и переходная зона устанавливается под углом R8 мм + 45 °, и проблема трещин исчезает.
2Дело: 7075 авиационный сустав размера не допускается
Первоначальная настройка допуска: диаметр Φ50mm±0.3mm (ковка на штампе), уровень нарушения допуска из-за сжатия при охлаждении в фактическом производстве достиг 50%.
План улучшения: отметить "4 мм разрешенного обработки после горячей ковки, тонкого поворота до Φ50±0,05 мм после тушения", и квалифицированный показатель увеличивается до 98%.
V. Инструменты проектирования и стандартные ссылки
1. Симуляторная конструкция с помощью CAE
Используйте Deform-3D для моделирования металлического потока и оптимизации угла тяги и филета: например,Симуляция сложной оболочки показывает, что разница потока металла на R5mm филе из первоначальной конструкции составляет 20%, и разница в потоке уменьшается до 5% после изменения на R8mm.
2Ссылки на отраслевые стандарты
Внутренний: GB/T 15826-2012 "Освобождение от обработки и допустимые отклонения от обработки стальных литейных изделий на молотке";
Международное: ISO 8492:2011 "Толерантности ковки алюминия и алюминиевых сплавов".
Подводя итог, дизайн чертежей ковки алюминиевого сплава должен глубоко сочетать свойства материала (такие как чувствительность к тушению серии 7),процессы ковки (например, законы потока металла в ковчеге) и структурные функции, а также обеспечить изготовление и производительность кованых изделий с помощью разумных углов прохода, радиусов филе, распределения квоты и идентификации процесса.Рекомендуется сотрудничать с производителями кованых изделий на этапе проектирования и заранее избегать рисков процесса с помощью анализа DFM (проектирование для изготовления).
Электронная почта:cast@ebcastings.com
