I disegni di progettazione personalizzatiFabbricazione a partire da prodotti di acciaio o di acciaiodevono essere strettamente integrate con le caratteristiche del processo di forgiatura per evitare difficoltà di formazione, perdita di muffa o difetti di prestazione causati da una progettazione strutturale irragionevole.Di seguito è riportata un'analisi degli elementi strutturali, tolleranze dimensionali, identificazione del processo e altre dimensioni combinate con laForgia di leghe di alluminiocaratteristiche:
I. Adattabilità ai processi della progettazione strutturale
1. Evitare estreme caratteristiche strutturali
| Struttura del tabù | Manifestazione del rischio | Piano di miglioramento |
| Profonda fessura (profondità di fessura / diametro di fessura > 5:1) | Punch è facile da piegare e rompere, e la parete del buco non è completamente riempito | Utilizzare la formatura a segmento a foratura a gradini per riservare la quota di perforazione successiva |
| Alte costole (altezza delle costole / spessore della parete > 3:1) | Il flusso di metallo è bloccato, e la parte della costola manca di riempimento | Progettazione delle costole a gradini per aumentare la pendenza di transizione |
| Parete sottile (spessore della parete < 2 mm) | Rifrescamento rapido durante la forgiatura, facile da piegare | Spessimento parziale a 3-4 mm, successiva lavorazione per il diradamento |
Caso: disegno di progetto di undi alluminioL'alluminio è stato gravemente usurato durante la forgiatura, quindi in seguito è stato cambiato in un foro cieco di Φ10 mm × 30 mm + Φ8 mm × 25 mm.Il tasso di qualificazione formativa è aumentato dal 40% al 92%.
2. Progettazione differenziata dell'angolo di tiro
Corrispondenti angoli di serie di leghe:
Serie 6 (6061/6082): parete esterna 5°-7°, parete interna 7°-10° (buona plasticità, angolo leggermente inferiore);
serie 7 (7075/7A04): parete esterna 7°-10°, parete interna 10°-15° (forte tendenza all'estinguimento, angolo da aumentare per evitare blocchi);
Serie 2 (2024/2A12): parete esterna 6°-8°, parete interna 8°-12° (evitare le crepe di demolding causate da un angolo troppo piccolo).
Ottimizzazione strutturale: per le strutture a cavità profonda (come gli alloggiamenti delle batterie) è adottata una progettazione ad angolo variabile: 10° per la sezione superiore, 8° per la sezione centrale e 5° per la sezione inferiore,con meccanismo di espulsione per aiutare la demolding.
3- Abbinamento meccanico del raggio del filetto
Calcolo del raggio minimo del filetto (Rmin):
Rmin = 0,2 × spessore della parete + 2 mm (applicabile alle serie 6);
Rmin = 0,3 × spessore della parete + 3 mm (applicabile alle serie 7 / serie 2).
Esempio: per le fuse 7075 con uno spessore della parete di 5 mm, l'angolo R deve essere ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 mm per evitare la crepa della concentrazione di sollecitazione quando R < 3 mm.
Trattamento delle parti speciali: al punto di collegamento tra le costole e le reti viene utilizzata una transizione ellittica (l'asse lungo è lungo la direzione di flusso del metallo),come la progettazione del filetto ellittico R8×R12 al collegamento delle costole di un certo supporto per ridurre il rischio di piegatura della forgiatura.
II. Tolleranze dimensionali e progettazione delle quote di lavorazione
1. adattamento della fascia di tolleranza del processo di forgiatura
Tolleranza di dimensione lineare (riferimento a GB/T 15826.7-2012):
| Distanza di dimensioni (mm) | Accuratezza normale della serie 6 (mm) | 7 Grado di precisione aerea (mm) |
| ≤ 50 | ± 0.5 | ± 0.3 |
| 50-120 | ± 0.8 | ± 0.5 |
| 120-260 | ± 12 | ± 0.8 |
Controllo delle tolleranze geometriche: piattezza ≤ 0,5 mm/100 mm, verticalità ≤ 0,8 mm/100 mm, parti a parete sottile (spessore della parete < 5 mm) devono essere serrate a 1/2 valore standard.
2Distribuzione tridimensionale della quota di lavorazione
Permetto radiale: 3-5 mm (forgiazione libera), 1,5-3 mm (forgiazione a stampo) per la superficie cilindrica esterna; 4-6 mm (forgiazione libera), 2-4 mm (forgiazione a stampo) per la superficie del foro interno.
Per le parti dell'albero con rapporto di aspetto > 3, è necessario aggiungere 1-2 mm di anti-deformazione nella sezione centrale.
Per le forgiature della serie 7, a causa della grande deformazione di spegnimento, la concessione di taglia della chiave deve essere aumentata del 20%-30%,come il diametro interno di una flange 7075 aumentato da 3 mm a 4 mm.
III. Identificazione dei processi e requisiti particolari
1Marcatura obbligatoria della direzione di flusso della fibra
Metodo di marcatura: utilizzare frecce per indicare la direzione della fibra nella sezione trasversale.L'angolo tra la direzione della fibra e la direzione della sollecitazione principale deve essere ≤ 15° nelle parti principali portanti le sollecitazioni (come l'area del foro del bullone del mozzo).
Progettazione vietata: evitare che la direzione dello sforzo della forgiatura sia perpendicolare alla direzione della fibra (ad esempio quando la direzione del dente dell'ingranaggio è perpendicolare alla fibra,la resistenza alla piegatura diminuisce del 30%).
2. Progettazione della superficie di separazione e del capo del processo
Principio di selezione della superficie di separazione:
a. "tecnologia" per l'elaborazione, la produzione e la distribuzione di materiali di fabbricazione o di fabbricazione, compresi i materiali di fabbricazione o di fabbricazione di materiali di fabbricazione o di fabbricazione;
La rugosità della superficie di separazione delle fusioni della serie 7 è di Ra≤1,6 μm per prevenire le fratture causate dalla rottura del flash.
Progettazione del boss di processo: per le forgiature asimmetriche (come le staffe a forma di L), è necessario progettare un boss di processo Φ10-15 mm per il posizionamento.e la posizione è selezionata nella zona di non stress.
3- Stato del trattamento termico e requisiti di rilevazione dei difetti
Identificazione dello stato: la barra del titolo del disegno deve indicare lo stato di T6/T74/T651, ecc. Ad esempio, quando la forgiatura 2024 richiede lo stato T4,deve essere contrassegnato come "trattamento in soluzione + invecchiamento naturale".
Termini di prova non distruttivi:
Parti importanti (come le parti del telaio): rilevamento dei difetti a ultrasuoni al 100% (livello di accettazione ≥ GB/T 6462-2017 II);
Forge per l'industria aerospaziale: aggiungere prove di penetrazione fluorescente (livello di sensibilità ≥ livello ASME V 2).
IV. Casi tipici di insuccesso e piani di miglioramento
1Caso 6061: cracking del braccio di comando dell'automobile
Problema di progettazione originale: lo spessore della parete della rete al centro del corpo del braccio cambia improvvisamente (da 8 mm→3 mm), il raggio di transizione è di R2 mm e si crepa al cambiamento improvviso dopo la forgiatura.
Progettazione migliorata: lo spessore della parete cambia gradualmente (8 mm→5 mm→3 mm), e la zona di transizione è impostata con un angolo di R8 mm+45°, e il problema delle crepe scompare.
2Caso: 7075 dimensioni dell'articolazione aeronautica fuori tolleranza
Impostazione originale della tolleranza: diametro Φ50 mm±0,3 mm (fabbricazione a stampo), il tasso di fuori tolleranza dovuto al restringimento da spegnimento nella produzione effettiva ha raggiunto il 50%.
Piano di miglioramento: contrassegnare "4 mm di congruenza di lavorazione dopo la forgiatura a caldo, finitura fino a Φ50 ± 0,05 mm dopo la caldazione", e il tasso qualificato è aumentato al 98%.
V. Strumenti di progettazione e riferimenti standard
1Progettazione assistita da simulazione CAE
Utilizzare Deform-3D per simulare il flusso di metallo e ottimizzare l'angolo di tiro e filettatura: per esempio,la simulazione di un guscio complesso mostra che la differenza di portata del metallo al filet R5mm del progetto originale è del 20%, e la differenza di portata si riduce al 5% dopo la modifica a R8mm.
2. riferimenti standard del settore
Domestico: GB/T 15826-2012 "Limitazione di lavorazione e tolleranza delle forgiature in acciaio a stampaggio su martello";
Internazionale: ISO 8492:2011 "Tolleranze di forgiatura dell'alluminio e delle leghe di alluminio".
In sintesi, la progettazione dei disegni di forgiatura di leghe di alluminio deve abbinare profondamente le proprietà del materiale (come la sensibilità di spegnimento della serie 7),processi di forgiatura (come le leggi di flusso dei metalli della forgiatura a stampo) e funzioni strutturali, e assicurare la fabbricabilità e le prestazioni delle forgiature attraverso angoli di trazione ragionevoli, raggi di filetto, allocazione di quote e identificazione del processo.Si raccomanda di collaborare con i produttori di forgiatura nella fase di progettazione ed evitare i rischi di processo in anticipo attraverso l'analisi DFM (design for manufacturability).
Email:cast@ebcastings.com
I disegni di progettazione personalizzatiFabbricazione a partire da prodotti di acciaio o di acciaiodevono essere strettamente integrate con le caratteristiche del processo di forgiatura per evitare difficoltà di formazione, perdita di muffa o difetti di prestazione causati da una progettazione strutturale irragionevole.Di seguito è riportata un'analisi degli elementi strutturali, tolleranze dimensionali, identificazione del processo e altre dimensioni combinate con laForgia di leghe di alluminiocaratteristiche:
I. Adattabilità ai processi della progettazione strutturale
1. Evitare estreme caratteristiche strutturali
| Struttura del tabù | Manifestazione del rischio | Piano di miglioramento |
| Profonda fessura (profondità di fessura / diametro di fessura > 5:1) | Punch è facile da piegare e rompere, e la parete del buco non è completamente riempito | Utilizzare la formatura a segmento a foratura a gradini per riservare la quota di perforazione successiva |
| Alte costole (altezza delle costole / spessore della parete > 3:1) | Il flusso di metallo è bloccato, e la parte della costola manca di riempimento | Progettazione delle costole a gradini per aumentare la pendenza di transizione |
| Parete sottile (spessore della parete < 2 mm) | Rifrescamento rapido durante la forgiatura, facile da piegare | Spessimento parziale a 3-4 mm, successiva lavorazione per il diradamento |
Caso: disegno di progetto di undi alluminioL'alluminio è stato gravemente usurato durante la forgiatura, quindi in seguito è stato cambiato in un foro cieco di Φ10 mm × 30 mm + Φ8 mm × 25 mm.Il tasso di qualificazione formativa è aumentato dal 40% al 92%.
2. Progettazione differenziata dell'angolo di tiro
Corrispondenti angoli di serie di leghe:
Serie 6 (6061/6082): parete esterna 5°-7°, parete interna 7°-10° (buona plasticità, angolo leggermente inferiore);
serie 7 (7075/7A04): parete esterna 7°-10°, parete interna 10°-15° (forte tendenza all'estinguimento, angolo da aumentare per evitare blocchi);
Serie 2 (2024/2A12): parete esterna 6°-8°, parete interna 8°-12° (evitare le crepe di demolding causate da un angolo troppo piccolo).
Ottimizzazione strutturale: per le strutture a cavità profonda (come gli alloggiamenti delle batterie) è adottata una progettazione ad angolo variabile: 10° per la sezione superiore, 8° per la sezione centrale e 5° per la sezione inferiore,con meccanismo di espulsione per aiutare la demolding.
3- Abbinamento meccanico del raggio del filetto
Calcolo del raggio minimo del filetto (Rmin):
Rmin = 0,2 × spessore della parete + 2 mm (applicabile alle serie 6);
Rmin = 0,3 × spessore della parete + 3 mm (applicabile alle serie 7 / serie 2).
Esempio: per le fuse 7075 con uno spessore della parete di 5 mm, l'angolo R deve essere ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 mm per evitare la crepa della concentrazione di sollecitazione quando R < 3 mm.
Trattamento delle parti speciali: al punto di collegamento tra le costole e le reti viene utilizzata una transizione ellittica (l'asse lungo è lungo la direzione di flusso del metallo),come la progettazione del filetto ellittico R8×R12 al collegamento delle costole di un certo supporto per ridurre il rischio di piegatura della forgiatura.
II. Tolleranze dimensionali e progettazione delle quote di lavorazione
1. adattamento della fascia di tolleranza del processo di forgiatura
Tolleranza di dimensione lineare (riferimento a GB/T 15826.7-2012):
| Distanza di dimensioni (mm) | Accuratezza normale della serie 6 (mm) | 7 Grado di precisione aerea (mm) |
| ≤ 50 | ± 0.5 | ± 0.3 |
| 50-120 | ± 0.8 | ± 0.5 |
| 120-260 | ± 12 | ± 0.8 |
Controllo delle tolleranze geometriche: piattezza ≤ 0,5 mm/100 mm, verticalità ≤ 0,8 mm/100 mm, parti a parete sottile (spessore della parete < 5 mm) devono essere serrate a 1/2 valore standard.
2Distribuzione tridimensionale della quota di lavorazione
Permetto radiale: 3-5 mm (forgiazione libera), 1,5-3 mm (forgiazione a stampo) per la superficie cilindrica esterna; 4-6 mm (forgiazione libera), 2-4 mm (forgiazione a stampo) per la superficie del foro interno.
Per le parti dell'albero con rapporto di aspetto > 3, è necessario aggiungere 1-2 mm di anti-deformazione nella sezione centrale.
Per le forgiature della serie 7, a causa della grande deformazione di spegnimento, la concessione di taglia della chiave deve essere aumentata del 20%-30%,come il diametro interno di una flange 7075 aumentato da 3 mm a 4 mm.
III. Identificazione dei processi e requisiti particolari
1Marcatura obbligatoria della direzione di flusso della fibra
Metodo di marcatura: utilizzare frecce per indicare la direzione della fibra nella sezione trasversale.L'angolo tra la direzione della fibra e la direzione della sollecitazione principale deve essere ≤ 15° nelle parti principali portanti le sollecitazioni (come l'area del foro del bullone del mozzo).
Progettazione vietata: evitare che la direzione dello sforzo della forgiatura sia perpendicolare alla direzione della fibra (ad esempio quando la direzione del dente dell'ingranaggio è perpendicolare alla fibra,la resistenza alla piegatura diminuisce del 30%).
2. Progettazione della superficie di separazione e del capo del processo
Principio di selezione della superficie di separazione:
a. "tecnologia" per l'elaborazione, la produzione e la distribuzione di materiali di fabbricazione o di fabbricazione, compresi i materiali di fabbricazione o di fabbricazione di materiali di fabbricazione o di fabbricazione;
La rugosità della superficie di separazione delle fusioni della serie 7 è di Ra≤1,6 μm per prevenire le fratture causate dalla rottura del flash.
Progettazione del boss di processo: per le forgiature asimmetriche (come le staffe a forma di L), è necessario progettare un boss di processo Φ10-15 mm per il posizionamento.e la posizione è selezionata nella zona di non stress.
3- Stato del trattamento termico e requisiti di rilevazione dei difetti
Identificazione dello stato: la barra del titolo del disegno deve indicare lo stato di T6/T74/T651, ecc. Ad esempio, quando la forgiatura 2024 richiede lo stato T4,deve essere contrassegnato come "trattamento in soluzione + invecchiamento naturale".
Termini di prova non distruttivi:
Parti importanti (come le parti del telaio): rilevamento dei difetti a ultrasuoni al 100% (livello di accettazione ≥ GB/T 6462-2017 II);
Forge per l'industria aerospaziale: aggiungere prove di penetrazione fluorescente (livello di sensibilità ≥ livello ASME V 2).
IV. Casi tipici di insuccesso e piani di miglioramento
1Caso 6061: cracking del braccio di comando dell'automobile
Problema di progettazione originale: lo spessore della parete della rete al centro del corpo del braccio cambia improvvisamente (da 8 mm→3 mm), il raggio di transizione è di R2 mm e si crepa al cambiamento improvviso dopo la forgiatura.
Progettazione migliorata: lo spessore della parete cambia gradualmente (8 mm→5 mm→3 mm), e la zona di transizione è impostata con un angolo di R8 mm+45°, e il problema delle crepe scompare.
2Caso: 7075 dimensioni dell'articolazione aeronautica fuori tolleranza
Impostazione originale della tolleranza: diametro Φ50 mm±0,3 mm (fabbricazione a stampo), il tasso di fuori tolleranza dovuto al restringimento da spegnimento nella produzione effettiva ha raggiunto il 50%.
Piano di miglioramento: contrassegnare "4 mm di congruenza di lavorazione dopo la forgiatura a caldo, finitura fino a Φ50 ± 0,05 mm dopo la caldazione", e il tasso qualificato è aumentato al 98%.
V. Strumenti di progettazione e riferimenti standard
1Progettazione assistita da simulazione CAE
Utilizzare Deform-3D per simulare il flusso di metallo e ottimizzare l'angolo di tiro e filettatura: per esempio,la simulazione di un guscio complesso mostra che la differenza di portata del metallo al filet R5mm del progetto originale è del 20%, e la differenza di portata si riduce al 5% dopo la modifica a R8mm.
2. riferimenti standard del settore
Domestico: GB/T 15826-2012 "Limitazione di lavorazione e tolleranza delle forgiature in acciaio a stampaggio su martello";
Internazionale: ISO 8492:2011 "Tolleranze di forgiatura dell'alluminio e delle leghe di alluminio".
In sintesi, la progettazione dei disegni di forgiatura di leghe di alluminio deve abbinare profondamente le proprietà del materiale (come la sensibilità di spegnimento della serie 7),processi di forgiatura (come le leggi di flusso dei metalli della forgiatura a stampo) e funzioni strutturali, e assicurare la fabbricabilità e le prestazioni delle forgiature attraverso angoli di trazione ragionevoli, raggi di filetto, allocazione di quote e identificazione del processo.Si raccomanda di collaborare con i produttori di forgiatura nella fase di progettazione ed evitare i rischi di processo in anticipo attraverso l'analisi DFM (design for manufacturability).
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