Các bản vẽ thiết kế của tùy chỉnhGỗ đúc hợp kim nhômphải được tích hợp chặt chẽ với các đặc điểm của quá trình rèn để tránh các khó khăn hình thành, mất khuôn hoặc các khiếm khuyết hiệu suất do thiết kế cấu trúc không hợp lý.Sau đây là một phân tích về các yếu tố cấu trúc, dung sai kích thước, xác định quy trình và các kích thước khác kết hợp vớiđúc hợp kim nhômđặc điểm:
I. Khả năng thích nghi quy trình của thiết kế cấu trúc
1. Tránh các đặc điểm cấu trúc cực đoan
| Cấu trúc cấm kỵ | Biểu hiện rủi ro | Kế hoạch cải thiện |
| lỗ sâu (thần độ lỗ / đường kính lỗ > 5:1) | Đấm dễ dàng uốn cong và phá vỡ, và tường lỗ không được lấp đầy đầy | Sử dụng hình thành phân đoạn lỗ bậc thang để dự trữ khoản bồi thường khoan tiếp theo |
| Lườn cao (độ cao xương sườn / độ dày tường > 3:1) | Dòng chảy kim loại bị chặn, và phần xương sườn không có đầy đủ | Thiết kế xương sườn bậc thang để tăng độ dốc chuyển tiếp |
| Bức tường mỏng (trọng lượng tường < 2mm) | Làm mát nhanh trong quá trình rèn, dễ gấp | Độ dày một phần đến 3-4mm, sau đó làm máy mỏng |
Trường hợp: Bản vẽ thiết kế của mộtnhômBộ lắp ráp động cơ hợp kim có lỗ sâu Φ10mm (thần độ lỗ 55mm).Tỷ lệ đào tạo được tăng từ 40% lên 92%.
2. Thiết kế khác biệt của góc xuôi
Các góc tương ứng của chuỗi hợp kim:
Dòng 6 (6061/6082): tường bên ngoài 5°-7°, tường bên trong 7°-10° (sự dẻo dai tốt, góc nhỏ hơn một chút);
Dòng 7 (7075/7A04): tường bên ngoài 7°-10°, tường bên trong 10°-15° (khả năng tắt mạnh, góc cần phải được tăng để ngăn chặn tắc nghẽn);
Series 2 (2024/2A12): tường bên ngoài 6°-8°, tường bên trong 8°-12° (tránh các vết nứt do góc quá nhỏ).
Tối ưu hóa cấu trúc: Đối với các cấu trúc khoang sâu (như vỏ pin), thiết kế góc biến đổi được áp dụng: 10 ° cho phần trên, 8 ° cho phần giữa và 5 ° cho phần dưới,với cơ chế phóng ra để hỗ trợ tháo khuôn.
3. Khớp hợp cơ học của bán kính filet
Tính toán bán kính filet tối thiểu (Rmin):
Rmin = 0,2 × độ dày tường + 2 mm (có thể áp dụng cho 6 series);
Rmin = 0,3 × độ dày tường + 3 mm (có thể áp dụng cho 7 series / 2 series).
Ví dụ: Đối với 7075 đúc với độ dày tường 5 mm, góc R nên ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 mm để tránh nứt nén khi R < 3 mm.
Điều trị các bộ phận đặc biệt: Chuyển đổi elip được sử dụng tại kết nối giữa xương sườn và mạng lưới (trục dài nằm dọc theo hướng dòng chảy kim loại),chẳng hạn như thiết kế của filet elip R8 × R12 tại kết nối của xương sườn của một hỗ trợ nhất định để giảm nguy cơ gập giả.
II. Thiết kế dung sai kích thước và phép gia công
1. Chuyển đổi quy trình đúc của băng thông dung sai
Độ khoan dung kích thước tuyến tính (xem GB/T 15826.7-2012):
| Phạm vi kích thước (mm) | Độ chính xác bình thường (mm) | 7 Mức độ chính xác Aeries (mm) |
| ≤50 | ± 0.5 | ± 0.3 |
| 50-120 | ± 0.8 | ± 0.5 |
| 120-260 | ± 1.2 | ± 0.8 |
Kiểm soát dung sai hình học: độ phẳng ≤ 0,5 mm/100 mm, độ dọc ≤ 0,8 mm/100 mm, các bộ phận có tường mỏng (nhiệm tường < 5 mm) cần phải được thắt chặt đến 1/2 giá trị tiêu chuẩn.
2Phân bố ba chiều của bồi thường gia công
Phương tiện phóng xạ: 3-5mm (phát tự do), 1.5-3mm (phát chết) cho bề mặt hình trụ bên ngoài; 4-6mm (phát tự do), 2-4mm (phát chết) cho bề mặt lỗ bên trong.
Phân bổ trục: 2-4mm được để lại trên mỗi bề mặt cuối. Đối với các bộ phận trục có tỷ lệ diện tích > 3, 1-2mm miễn biến dạng cần phải được thêm vào phần giữa.
Bồi thường phần thưởng: Đối với đúc chuỗi 7, do biến dạng dập nát lớn, phần thưởng kích thước khóa cần phải tăng 20% -30%,chẳng hạn như đường kính bên trong của một sườn 7075 tăng từ 3mm lên 4mm.
III. Xác định quy trình và các yêu cầu đặc biệt
1. Đánh dấu bắt buộc hướng dòng chảy sợi
Phương pháp đánh dấu: Sử dụng mũi tên để chỉ hướng sợi trong hình ảnh cắt ngang.góc giữa hướng sợi và hướng căng thẳng chính phải ≤ 15 ° ở các bộ phận chịu căng thẳng chính (chẳng hạn như khu vực lỗ cuộn nắp).
Thiết kế cấm: Tránh hướng căng thẳng của đúc thẳng đứng với hướng sợi (như khi hướng răng bánh răng thẳng đứng với sợi,độ bền uốn cong giảm 30%).
2. Thiết kế bề mặt tách và thủ tục boss
Nguyên tắc lựa chọn bề mặt chia:
Nằm ở mảng cắt ngang tối đa của đúc để tránh sự sai đường dẫn do chia không đối xứng;
Độ thô của bề mặt tách của đúc 7 series là Ra≤1.6μm để ngăn ngừa vết rách do rách của flash.
Thiết kế đầu máy quy trình: Đối với đúc không đối xứng (chẳng hạn như vòng kềnh hình L), một đầu máy quy trình Φ10-15mm cần phải được thiết kế để định vị.và vị trí được chọn trong khu vực không căng.
3- Tình trạng xử lý nhiệt và yêu cầu phát hiện lỗi
Định dạng trạng thái: thanh tiêu đề bản vẽ phải chỉ ra trạng thái của T6/T74/T651, vv. Ví dụ, khi việc rèn 2024 yêu cầu trạng thái T4,Nó phải được đánh dấu là "nhiều liệu pháp giải pháp + lão hóa tự nhiên".
Các điều khoản thử nghiệm không phá hủy:
Các bộ phận quan trọng (chẳng hạn như các bộ phận khung xe): phát hiện lỗi siêu âm 100% (mức độ chấp nhận ≥ GB/T 6462-2017 II);
Các loại đúc hàng không vũ trụ: Thêm thử nghiệm thâm nhập huỳnh quang (mức độ nhạy ≥ mức ASME V 2).
IV. Các trường hợp thất bại điển hình và kế hoạch cải thiện
1Vụ: 6061 cánh tay điều khiển ô tô bị nứt
Vấn đề thiết kế ban đầu: Độ dày tường của mạng ở giữa thân cánh tay thay đổi đột ngột (từ 8mm→3mm), bán kính chuyển tiếp là R2mm và nứt khi thay đổi đột ngột sau khi rèn.
Thiết kế được cải thiện: Độ dày tường thay đổi dần dần (8mm→5mm→3mm), và vùng chuyển tiếp được đặt với góc R8mm+45 °, và vấn đề nứt biến mất.
2Trường hợp: 7075 kích thước khớp hàng không không được chấp nhận
Cài đặt độ khoan dung ban đầu: đường kính Φ50mm±0.3mm (phát rèn chết), tỷ lệ vượt quá độ khoan dung do thu hẹp quen trong sản xuất thực tế đạt 50%.
Kế hoạch cải tiến: đánh dấu "4mm giấy phép gia công sau đúc nóng, xoay mịn đến Φ50 ± 0,05mm sau khi làm nguội", và tỷ lệ đủ điều kiện được tăng lên 98%.
V. Các công cụ thiết kế và các tham chiếu tiêu chuẩn
1Thiết kế hỗ trợ mô phỏng CAE
Sử dụng Deform-3D để mô phỏng dòng chảy kim loại và tối ưu hóa góc rút và filet: Ví dụ:mô phỏng một vỏ phức tạp cho thấy sự khác biệt dòng chảy kim loại tại filet R5mm của thiết kế ban đầu là 20%, và sự khác biệt dòng chảy được giảm xuống còn 5% sau khi thay đổi thành R8mm.
2. Các tham chiếu tiêu chuẩn công nghiệp
Nội địa: GB/T 15826-2012 "Điều cho phép và dung sai của thép đúc chết trên búa";
Quốc tế: ISO 8492:2011 "Aluminium và dung hợp kim nhựa nhựa".
Tóm lại, thiết kế các bản vẽ rèn hợp kim nhôm cần kết hợp sâu các tính chất vật liệu (như độ nhạy quen của loạt 7),Các quy trình rèn (chẳng hạn như các quy luật lưu lượng kim loại của rèn chết) và các chức năng cấu trúc, và đảm bảo khả năng sản xuất và hiệu suất của đúc bằng các góc xuôi hợp lý, bán kính filet, phân bổ hạn chế và xác định quy trình.Nên hợp tác với các nhà sản xuất rèn trong giai đoạn thiết kế và tránh rủi ro quy trình trước thông qua phân tích DFM (thiết kế cho khả năng sản xuất).
Email:cast@ebcastings.com
Các bản vẽ thiết kế của tùy chỉnhGỗ đúc hợp kim nhômphải được tích hợp chặt chẽ với các đặc điểm của quá trình rèn để tránh các khó khăn hình thành, mất khuôn hoặc các khiếm khuyết hiệu suất do thiết kế cấu trúc không hợp lý.Sau đây là một phân tích về các yếu tố cấu trúc, dung sai kích thước, xác định quy trình và các kích thước khác kết hợp vớiđúc hợp kim nhômđặc điểm:
I. Khả năng thích nghi quy trình của thiết kế cấu trúc
1. Tránh các đặc điểm cấu trúc cực đoan
| Cấu trúc cấm kỵ | Biểu hiện rủi ro | Kế hoạch cải thiện |
| lỗ sâu (thần độ lỗ / đường kính lỗ > 5:1) | Đấm dễ dàng uốn cong và phá vỡ, và tường lỗ không được lấp đầy đầy | Sử dụng hình thành phân đoạn lỗ bậc thang để dự trữ khoản bồi thường khoan tiếp theo |
| Lườn cao (độ cao xương sườn / độ dày tường > 3:1) | Dòng chảy kim loại bị chặn, và phần xương sườn không có đầy đủ | Thiết kế xương sườn bậc thang để tăng độ dốc chuyển tiếp |
| Bức tường mỏng (trọng lượng tường < 2mm) | Làm mát nhanh trong quá trình rèn, dễ gấp | Độ dày một phần đến 3-4mm, sau đó làm máy mỏng |
Trường hợp: Bản vẽ thiết kế của mộtnhômBộ lắp ráp động cơ hợp kim có lỗ sâu Φ10mm (thần độ lỗ 55mm).Tỷ lệ đào tạo được tăng từ 40% lên 92%.
2. Thiết kế khác biệt của góc xuôi
Các góc tương ứng của chuỗi hợp kim:
Dòng 6 (6061/6082): tường bên ngoài 5°-7°, tường bên trong 7°-10° (sự dẻo dai tốt, góc nhỏ hơn một chút);
Dòng 7 (7075/7A04): tường bên ngoài 7°-10°, tường bên trong 10°-15° (khả năng tắt mạnh, góc cần phải được tăng để ngăn chặn tắc nghẽn);
Series 2 (2024/2A12): tường bên ngoài 6°-8°, tường bên trong 8°-12° (tránh các vết nứt do góc quá nhỏ).
Tối ưu hóa cấu trúc: Đối với các cấu trúc khoang sâu (như vỏ pin), thiết kế góc biến đổi được áp dụng: 10 ° cho phần trên, 8 ° cho phần giữa và 5 ° cho phần dưới,với cơ chế phóng ra để hỗ trợ tháo khuôn.
3. Khớp hợp cơ học của bán kính filet
Tính toán bán kính filet tối thiểu (Rmin):
Rmin = 0,2 × độ dày tường + 2 mm (có thể áp dụng cho 6 series);
Rmin = 0,3 × độ dày tường + 3 mm (có thể áp dụng cho 7 series / 2 series).
Ví dụ: Đối với 7075 đúc với độ dày tường 5 mm, góc R nên ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 mm để tránh nứt nén khi R < 3 mm.
Điều trị các bộ phận đặc biệt: Chuyển đổi elip được sử dụng tại kết nối giữa xương sườn và mạng lưới (trục dài nằm dọc theo hướng dòng chảy kim loại),chẳng hạn như thiết kế của filet elip R8 × R12 tại kết nối của xương sườn của một hỗ trợ nhất định để giảm nguy cơ gập giả.
II. Thiết kế dung sai kích thước và phép gia công
1. Chuyển đổi quy trình đúc của băng thông dung sai
Độ khoan dung kích thước tuyến tính (xem GB/T 15826.7-2012):
| Phạm vi kích thước (mm) | Độ chính xác bình thường (mm) | 7 Mức độ chính xác Aeries (mm) |
| ≤50 | ± 0.5 | ± 0.3 |
| 50-120 | ± 0.8 | ± 0.5 |
| 120-260 | ± 1.2 | ± 0.8 |
Kiểm soát dung sai hình học: độ phẳng ≤ 0,5 mm/100 mm, độ dọc ≤ 0,8 mm/100 mm, các bộ phận có tường mỏng (nhiệm tường < 5 mm) cần phải được thắt chặt đến 1/2 giá trị tiêu chuẩn.
2Phân bố ba chiều của bồi thường gia công
Phương tiện phóng xạ: 3-5mm (phát tự do), 1.5-3mm (phát chết) cho bề mặt hình trụ bên ngoài; 4-6mm (phát tự do), 2-4mm (phát chết) cho bề mặt lỗ bên trong.
Phân bổ trục: 2-4mm được để lại trên mỗi bề mặt cuối. Đối với các bộ phận trục có tỷ lệ diện tích > 3, 1-2mm miễn biến dạng cần phải được thêm vào phần giữa.
Bồi thường phần thưởng: Đối với đúc chuỗi 7, do biến dạng dập nát lớn, phần thưởng kích thước khóa cần phải tăng 20% -30%,chẳng hạn như đường kính bên trong của một sườn 7075 tăng từ 3mm lên 4mm.
III. Xác định quy trình và các yêu cầu đặc biệt
1. Đánh dấu bắt buộc hướng dòng chảy sợi
Phương pháp đánh dấu: Sử dụng mũi tên để chỉ hướng sợi trong hình ảnh cắt ngang.góc giữa hướng sợi và hướng căng thẳng chính phải ≤ 15 ° ở các bộ phận chịu căng thẳng chính (chẳng hạn như khu vực lỗ cuộn nắp).
Thiết kế cấm: Tránh hướng căng thẳng của đúc thẳng đứng với hướng sợi (như khi hướng răng bánh răng thẳng đứng với sợi,độ bền uốn cong giảm 30%).
2. Thiết kế bề mặt tách và thủ tục boss
Nguyên tắc lựa chọn bề mặt chia:
Nằm ở mảng cắt ngang tối đa của đúc để tránh sự sai đường dẫn do chia không đối xứng;
Độ thô của bề mặt tách của đúc 7 series là Ra≤1.6μm để ngăn ngừa vết rách do rách của flash.
Thiết kế đầu máy quy trình: Đối với đúc không đối xứng (chẳng hạn như vòng kềnh hình L), một đầu máy quy trình Φ10-15mm cần phải được thiết kế để định vị.và vị trí được chọn trong khu vực không căng.
3- Tình trạng xử lý nhiệt và yêu cầu phát hiện lỗi
Định dạng trạng thái: thanh tiêu đề bản vẽ phải chỉ ra trạng thái của T6/T74/T651, vv. Ví dụ, khi việc rèn 2024 yêu cầu trạng thái T4,Nó phải được đánh dấu là "nhiều liệu pháp giải pháp + lão hóa tự nhiên".
Các điều khoản thử nghiệm không phá hủy:
Các bộ phận quan trọng (chẳng hạn như các bộ phận khung xe): phát hiện lỗi siêu âm 100% (mức độ chấp nhận ≥ GB/T 6462-2017 II);
Các loại đúc hàng không vũ trụ: Thêm thử nghiệm thâm nhập huỳnh quang (mức độ nhạy ≥ mức ASME V 2).
IV. Các trường hợp thất bại điển hình và kế hoạch cải thiện
1Vụ: 6061 cánh tay điều khiển ô tô bị nứt
Vấn đề thiết kế ban đầu: Độ dày tường của mạng ở giữa thân cánh tay thay đổi đột ngột (từ 8mm→3mm), bán kính chuyển tiếp là R2mm và nứt khi thay đổi đột ngột sau khi rèn.
Thiết kế được cải thiện: Độ dày tường thay đổi dần dần (8mm→5mm→3mm), và vùng chuyển tiếp được đặt với góc R8mm+45 °, và vấn đề nứt biến mất.
2Trường hợp: 7075 kích thước khớp hàng không không được chấp nhận
Cài đặt độ khoan dung ban đầu: đường kính Φ50mm±0.3mm (phát rèn chết), tỷ lệ vượt quá độ khoan dung do thu hẹp quen trong sản xuất thực tế đạt 50%.
Kế hoạch cải tiến: đánh dấu "4mm giấy phép gia công sau đúc nóng, xoay mịn đến Φ50 ± 0,05mm sau khi làm nguội", và tỷ lệ đủ điều kiện được tăng lên 98%.
V. Các công cụ thiết kế và các tham chiếu tiêu chuẩn
1Thiết kế hỗ trợ mô phỏng CAE
Sử dụng Deform-3D để mô phỏng dòng chảy kim loại và tối ưu hóa góc rút và filet: Ví dụ:mô phỏng một vỏ phức tạp cho thấy sự khác biệt dòng chảy kim loại tại filet R5mm của thiết kế ban đầu là 20%, và sự khác biệt dòng chảy được giảm xuống còn 5% sau khi thay đổi thành R8mm.
2. Các tham chiếu tiêu chuẩn công nghiệp
Nội địa: GB/T 15826-2012 "Điều cho phép và dung sai của thép đúc chết trên búa";
Quốc tế: ISO 8492:2011 "Aluminium và dung hợp kim nhựa nhựa".
Tóm lại, thiết kế các bản vẽ rèn hợp kim nhôm cần kết hợp sâu các tính chất vật liệu (như độ nhạy quen của loạt 7),Các quy trình rèn (chẳng hạn như các quy luật lưu lượng kim loại của rèn chết) và các chức năng cấu trúc, và đảm bảo khả năng sản xuất và hiệu suất của đúc bằng các góc xuôi hợp lý, bán kính filet, phân bổ hạn chế và xác định quy trình.Nên hợp tác với các nhà sản xuất rèn trong giai đoạn thiết kế và tránh rủi ro quy trình trước thông qua phân tích DFM (thiết kế cho khả năng sản xuất).
Email:cast@ebcastings.com
