نقشه های طراحی سفارشیجواهرات ساخت آلومینیومباید به طور نزدیک با ویژگی های فرآیند جعل ادغام شود تا از مشکلات شکل گیری، از دست دادن قالب یا نقص عملکرد ناشی از طراحی ساختاری غیرمنطقی جلوگیری شود.در زیر یک تحلیل از عناصر ساختاری، تحمل ابعاد، شناسایی فرآیند و ابعاد دیگر در ترکیب باجعل آلیاژ آلومینیوممشخصات:
I. سازگاری فرآیند طراحی ساختاری
1از ویژگی های ساختاری شدید اجتناب کنید.
| ساختار ممنوعیت | نشان دادن خطر | برنامه بهبود |
| عمق سوراخ (عمق سوراخ / قطر سوراخ > 5: 1) | ضربه آسان به خم و شکستن، و دیوار سوراخ به طور کامل پر نشده است | استفاده از حفاری قطعه ای به صورت قطعه ای برای ذخیره مجوز حفاری بعدی |
| ضلع بالا (رفع ضلع / ضخامت دیواره > 3:1) | جریان فلز مسدود شده است، و قسمت دنده ای از پر کردن فاقد است | طراحی ضلع مرحله ای برای افزایش شیب انتقال |
| دیواره نازک (ضخامت دیواره < 2 میلی متر) | خنک شدن سریع در طول جعل، آسان است | ضخامت جزئی تا 3-4mm، باریک شدن بعدی ماشینکاری |
پرونده: نقشه طراحی یکآلومینیوممحفظه موتور آلیاژ دارای سوراخ عمقی Φ10mm (عمق سوراخ 55mm) است. ضربه در هنگام جعل به شدت سست شد، بنابراین بعداً به یک سوراخ کور Φ10mm × 30mm +Φ8mm × 25mm تغییر یافت.نرخ مهارت های آموزشی از ۴۰ درصد به ۹۲ درصد افزایش یافت.
2طراحی متفاوت زاویه کشش
زاویه های مربوط به سری آلیاژ:
سری 6 (6061/6082): دیواره بیرونی 5°-7°، دیواره داخلی 7°-10° (پلاستیکی خوب، زاویه کمی کوچکتر)
سری 7 (7075/7A04): دیواره بیرونی 7°-10°، دیواره داخلی 10°-15°
سری 2 (2024/2A12): دیواره بیرونی 6°-8°، دیواره داخلی 8°-12° (از ترک های ناشی از زاویه بسیار کوچک جلوگیری کنید).
بهینه سازی ساختاری: برای ساختارهای حفره ای عمیق (مانند محفظه های باتری) ، طراحی زاویه متغیر پذیرفته شده است: 10 ° برای بخش بالا، 8 ° برای بخش وسط و 5 ° برای بخش پایین،با مکانیسم پرتاب برای کمک به جداسازی قالب.
3. تطابق مکانیکی شعاع فیله
محاسبه کمترین شعاع فیله (Rmin):
Rmin = 0.2 × ضخامت دیوار + 2mm (قابل استفاده برای سری 6)
Rmin = 0.3 × ضخامت دیوار + 3mm (قابل استفاده برای 7 سری / 2 سری).
مثال: برای 7075 جعل با ضخامت دیواره 5mm، گوشه R باید ≥0.3 × 5 + 3 = 4.5mm باشد تا از ترکیدن غلظت استرس در صورت R<3mm جلوگیری شود.
درمان قطعات ویژه: انتقال بیضوی در اتصال بین دنده ها و شبکه ها استفاده می شود (محور طولانی در امتداد جهت جریان فلز است)مانند طراحی فیله بیضوی R8 × R12 در اتصال دنده های یک براکت خاص برای کاهش خطر تکثیر.
II. تعدیل ابعاد و طراحی مجازات ماشینکاری
1. سازگاری روند جعل از نوار تحمل
میزان تحمل ابعاد خطی (به GB/T 15826.7-2012 مراجعه کنید):
| محدوده اندازه (ملی متر) | دقت نرمال سری 6 (ملی متر) | 7 درجه دقت هوا (ملی متر) |
| ≤50 | ±0.5 | ±0.3 |
| 50 تا 120 | ±0.8 | ±0.5 |
| 120 تا 260 | ± 12 | ±0.8 |
کنترل تحمل هندسی: مسطحیت ≤ 0.5mm/100mm، عمودی ≤ 0.8mm/100mm، قطعات دارای دیواره نازک (ضخامت دیواره < 5mm) باید به 1/2 مقدار استاندارد سخت شود.
2توزیع سه بعدی اجازه ماشینکاری
اجازه شعاعی: 3-5mm (تجسم آزاد) ، 1.5-3mm (تجسم مرگ) برای سطح بالینی بیرونی؛ 4-6mm (تجسم آزاد) ، 2-4mm (تجسم مرگ) برای سطح سوراخ داخلی.
اجازه محوری: 2-4mm در هر سطح انتهای باقی مانده است. برای قطعات میله با نسبت ابعاد > 3، 1-2mm اجازه ضد انحراف نیاز به اضافه شدن در بخش وسط است.
جبران تخفیف: برای جعل سری 7، به دلیل تغییر شکل بزرگ خنک کننده، تخفیف اندازه کلید باید 20٪ تا 30٪ افزایش یابد.مانند قطر داخلی فلنج 7075 که از 3mm به 4mm افزایش یافته است.
III. شناسایی فرآیند و الزامات ویژه
1. علامت گذاری اجباری جهت جریان فیبر
روش علامت گذاری: از پیکان برای نشان دادن جهت فیبر در نمای برش متقابل استفاده کنید.زاویه بین جهت فیبر و جهت استرس اصلی باید ≤15° در قسمت های اصلی تحمل کننده استرس باشد (مانند منطقه سوراخ بولت محور).
طراحی ممنوع: اجتناب از جهت فشار جعل عمودی به جهت فیبر (مانند زمانی که جهت دندان دنده عمودی به فیبر باشد،مقاومت خم شدن 30٪ کاهش می یابد).
2طراحی سطح جدا کننده و رئیس فرآیند
اصول انتخاب سطح جداسازی:
در حداکثر قطعه قطعی جعل قرار دارد تا از عدم تراز ناشی از جداسازی نامتقارن جلوگیری شود.
خشکی سطح جداسازی از جعل سری 7 Ra≤1.6μm برای جلوگیری از burrs ناشی از پاره شدن فلش است.
طراحی رئیس فرآیند: برای جعل نامتقارن (مانند براکت های L) ، یک رئیس فرآیند Φ10-15mm برای موقعیت گذاری باید طراحی شود. رئیس پس از آن ماشینکاری و برداشته می شود،و موقعیت در منطقه بدون استرس انتخاب می شود.
3وضعیت درمان حرارتی و الزامات تشخیص نقص
شناسایی وضعیت: نوار عنوان نقشه باید وضعیت T6/T74/T651 و غیره را نشان دهد. به عنوان مثال، هنگامی که جعل 2024 نیاز به وضعیت T4 دارد،باید به عنوان "معالجه محلول + پیری طبیعی" مشخص شود..
شرایط آزمایش غیر مخرب:
قطعات مهم (مانند قطعات شاسی): شناسایی نقص فوق صوتی 100٪ (سطح پذیرش ≥ سطح GB/T 6462-2017 II)
جفتکاری های فضاپیما: آزمایش نفوذ فلورسنت (سطح حساسیت ≥ سطح ASME V 2) اضافه کنید.
IV. موارد معمول شکست و برنامه های بهبود
1پرونده: 6061 شکستن بازوی کنترل خودرو
مشکل طراحی اصلی: ضخامت دیواره شبکه در وسط بدن بازو به طور ناگهانی تغییر می کند (از 8mm→3mm) ، شعاع انتقال R2mm است و در تغییر ناگهانی پس از جعل ترک می کند.
طراحی بهبود یافته: ضخامت دیوار به تدریج تغییر می کند (8mm→5mm→3mm) ، و منطقه انتقال با زاویه R8mm+45° تنظیم می شود و مشکل ترک ناپدید می شود.
2پرونده: 7075 اندازه مفصل هواپیمایی از حد مجاز خارج است
تنظیم original tolerance: diameter Φ50mm±0.3mm (die forging) ، میزان عدم تحمل ناشی از انقباض خفیف در تولید واقعی به 50٪ رسید.
برنامه بهبود: علامت گذاری "4mm اجازه ماشینکاری پس از جعل گرم، باریک کردن به Φ50 ± 0.05mm پس از خنک شدن" و نرخ واجد شرایط به 98٪ افزایش می یابد.
V. ابزار طراحی و مرجع استاندارد
1طراحی با کمک شبیه سازی CAE
از Deform-3D برای شبیه سازی جریان فلز و بهینه سازی زاویه کشش و فیله استفاده کنید: به عنوان مثال،شبیه سازی یک پوسته پیچیده نشان می دهد که تفاوت جریان فلزی در فیله R5mm از طراحی اصلی 20٪ است، و تفاوت سرعت جریان پس از تغییر به R8mm به 5٪ کاهش می یابد.
2مرجع استاندارد صنعت
داخلی: GB/T 15826-2012 "معمول و تحمل ماشین آلات فولاد در چکش"
بین المللی: ISO 8492:2011 "تذمینات جعل آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم".
به طور خلاصه، طراحی نقشه های جعل آلومینیوم آلیاژ نیاز به پیوند عمیق با خواص مواد (مانند حساسیت خاموش کردن سری 7) ،فرآیند های جعل (مانند قوانین جریان فلز در جعل) و توابع ساختاری، و اطمینان از قابلیت تولید و عملکرد جعل از طریق زاویه های پیشبرد معقول، شعاع فیله، تخصیص مجوز و شناسایی فرآیند.توصیه می شود که در مرحله طراحی با تولید کنندگان جعل همکاری شود و از طریق تجزیه و تحلیل DFM (طراحی برای قابلیت تولید) از خطرات فرآیند پیشگیری شود.
ایمیل:cast@ebcastings.com
نقشه های طراحی سفارشیجواهرات ساخت آلومینیومباید به طور نزدیک با ویژگی های فرآیند جعل ادغام شود تا از مشکلات شکل گیری، از دست دادن قالب یا نقص عملکرد ناشی از طراحی ساختاری غیرمنطقی جلوگیری شود.در زیر یک تحلیل از عناصر ساختاری، تحمل ابعاد، شناسایی فرآیند و ابعاد دیگر در ترکیب باجعل آلیاژ آلومینیوممشخصات:
I. سازگاری فرآیند طراحی ساختاری
1از ویژگی های ساختاری شدید اجتناب کنید.
| ساختار ممنوعیت | نشان دادن خطر | برنامه بهبود |
| عمق سوراخ (عمق سوراخ / قطر سوراخ > 5: 1) | ضربه آسان به خم و شکستن، و دیوار سوراخ به طور کامل پر نشده است | استفاده از حفاری قطعه ای به صورت قطعه ای برای ذخیره مجوز حفاری بعدی |
| ضلع بالا (رفع ضلع / ضخامت دیواره > 3:1) | جریان فلز مسدود شده است، و قسمت دنده ای از پر کردن فاقد است | طراحی ضلع مرحله ای برای افزایش شیب انتقال |
| دیواره نازک (ضخامت دیواره < 2 میلی متر) | خنک شدن سریع در طول جعل، آسان است | ضخامت جزئی تا 3-4mm، باریک شدن بعدی ماشینکاری |
پرونده: نقشه طراحی یکآلومینیوممحفظه موتور آلیاژ دارای سوراخ عمقی Φ10mm (عمق سوراخ 55mm) است. ضربه در هنگام جعل به شدت سست شد، بنابراین بعداً به یک سوراخ کور Φ10mm × 30mm +Φ8mm × 25mm تغییر یافت.نرخ مهارت های آموزشی از ۴۰ درصد به ۹۲ درصد افزایش یافت.
2طراحی متفاوت زاویه کشش
زاویه های مربوط به سری آلیاژ:
سری 6 (6061/6082): دیواره بیرونی 5°-7°، دیواره داخلی 7°-10° (پلاستیکی خوب، زاویه کمی کوچکتر)
سری 7 (7075/7A04): دیواره بیرونی 7°-10°، دیواره داخلی 10°-15°
سری 2 (2024/2A12): دیواره بیرونی 6°-8°، دیواره داخلی 8°-12° (از ترک های ناشی از زاویه بسیار کوچک جلوگیری کنید).
بهینه سازی ساختاری: برای ساختارهای حفره ای عمیق (مانند محفظه های باتری) ، طراحی زاویه متغیر پذیرفته شده است: 10 ° برای بخش بالا، 8 ° برای بخش وسط و 5 ° برای بخش پایین،با مکانیسم پرتاب برای کمک به جداسازی قالب.
3. تطابق مکانیکی شعاع فیله
محاسبه کمترین شعاع فیله (Rmin):
Rmin = 0.2 × ضخامت دیوار + 2mm (قابل استفاده برای سری 6)
Rmin = 0.3 × ضخامت دیوار + 3mm (قابل استفاده برای 7 سری / 2 سری).
مثال: برای 7075 جعل با ضخامت دیواره 5mm، گوشه R باید ≥0.3 × 5 + 3 = 4.5mm باشد تا از ترکیدن غلظت استرس در صورت R<3mm جلوگیری شود.
درمان قطعات ویژه: انتقال بیضوی در اتصال بین دنده ها و شبکه ها استفاده می شود (محور طولانی در امتداد جهت جریان فلز است)مانند طراحی فیله بیضوی R8 × R12 در اتصال دنده های یک براکت خاص برای کاهش خطر تکثیر.
II. تعدیل ابعاد و طراحی مجازات ماشینکاری
1. سازگاری روند جعل از نوار تحمل
میزان تحمل ابعاد خطی (به GB/T 15826.7-2012 مراجعه کنید):
| محدوده اندازه (ملی متر) | دقت نرمال سری 6 (ملی متر) | 7 درجه دقت هوا (ملی متر) |
| ≤50 | ±0.5 | ±0.3 |
| 50 تا 120 | ±0.8 | ±0.5 |
| 120 تا 260 | ± 12 | ±0.8 |
کنترل تحمل هندسی: مسطحیت ≤ 0.5mm/100mm، عمودی ≤ 0.8mm/100mm، قطعات دارای دیواره نازک (ضخامت دیواره < 5mm) باید به 1/2 مقدار استاندارد سخت شود.
2توزیع سه بعدی اجازه ماشینکاری
اجازه شعاعی: 3-5mm (تجسم آزاد) ، 1.5-3mm (تجسم مرگ) برای سطح بالینی بیرونی؛ 4-6mm (تجسم آزاد) ، 2-4mm (تجسم مرگ) برای سطح سوراخ داخلی.
اجازه محوری: 2-4mm در هر سطح انتهای باقی مانده است. برای قطعات میله با نسبت ابعاد > 3، 1-2mm اجازه ضد انحراف نیاز به اضافه شدن در بخش وسط است.
جبران تخفیف: برای جعل سری 7، به دلیل تغییر شکل بزرگ خنک کننده، تخفیف اندازه کلید باید 20٪ تا 30٪ افزایش یابد.مانند قطر داخلی فلنج 7075 که از 3mm به 4mm افزایش یافته است.
III. شناسایی فرآیند و الزامات ویژه
1. علامت گذاری اجباری جهت جریان فیبر
روش علامت گذاری: از پیکان برای نشان دادن جهت فیبر در نمای برش متقابل استفاده کنید.زاویه بین جهت فیبر و جهت استرس اصلی باید ≤15° در قسمت های اصلی تحمل کننده استرس باشد (مانند منطقه سوراخ بولت محور).
طراحی ممنوع: اجتناب از جهت فشار جعل عمودی به جهت فیبر (مانند زمانی که جهت دندان دنده عمودی به فیبر باشد،مقاومت خم شدن 30٪ کاهش می یابد).
2طراحی سطح جدا کننده و رئیس فرآیند
اصول انتخاب سطح جداسازی:
در حداکثر قطعه قطعی جعل قرار دارد تا از عدم تراز ناشی از جداسازی نامتقارن جلوگیری شود.
خشکی سطح جداسازی از جعل سری 7 Ra≤1.6μm برای جلوگیری از burrs ناشی از پاره شدن فلش است.
طراحی رئیس فرآیند: برای جعل نامتقارن (مانند براکت های L) ، یک رئیس فرآیند Φ10-15mm برای موقعیت گذاری باید طراحی شود. رئیس پس از آن ماشینکاری و برداشته می شود،و موقعیت در منطقه بدون استرس انتخاب می شود.
3وضعیت درمان حرارتی و الزامات تشخیص نقص
شناسایی وضعیت: نوار عنوان نقشه باید وضعیت T6/T74/T651 و غیره را نشان دهد. به عنوان مثال، هنگامی که جعل 2024 نیاز به وضعیت T4 دارد،باید به عنوان "معالجه محلول + پیری طبیعی" مشخص شود..
شرایط آزمایش غیر مخرب:
قطعات مهم (مانند قطعات شاسی): شناسایی نقص فوق صوتی 100٪ (سطح پذیرش ≥ سطح GB/T 6462-2017 II)
جفتکاری های فضاپیما: آزمایش نفوذ فلورسنت (سطح حساسیت ≥ سطح ASME V 2) اضافه کنید.
IV. موارد معمول شکست و برنامه های بهبود
1پرونده: 6061 شکستن بازوی کنترل خودرو
مشکل طراحی اصلی: ضخامت دیواره شبکه در وسط بدن بازو به طور ناگهانی تغییر می کند (از 8mm→3mm) ، شعاع انتقال R2mm است و در تغییر ناگهانی پس از جعل ترک می کند.
طراحی بهبود یافته: ضخامت دیوار به تدریج تغییر می کند (8mm→5mm→3mm) ، و منطقه انتقال با زاویه R8mm+45° تنظیم می شود و مشکل ترک ناپدید می شود.
2پرونده: 7075 اندازه مفصل هواپیمایی از حد مجاز خارج است
تنظیم original tolerance: diameter Φ50mm±0.3mm (die forging) ، میزان عدم تحمل ناشی از انقباض خفیف در تولید واقعی به 50٪ رسید.
برنامه بهبود: علامت گذاری "4mm اجازه ماشینکاری پس از جعل گرم، باریک کردن به Φ50 ± 0.05mm پس از خنک شدن" و نرخ واجد شرایط به 98٪ افزایش می یابد.
V. ابزار طراحی و مرجع استاندارد
1طراحی با کمک شبیه سازی CAE
از Deform-3D برای شبیه سازی جریان فلز و بهینه سازی زاویه کشش و فیله استفاده کنید: به عنوان مثال،شبیه سازی یک پوسته پیچیده نشان می دهد که تفاوت جریان فلزی در فیله R5mm از طراحی اصلی 20٪ است، و تفاوت سرعت جریان پس از تغییر به R8mm به 5٪ کاهش می یابد.
2مرجع استاندارد صنعت
داخلی: GB/T 15826-2012 "معمول و تحمل ماشین آلات فولاد در چکش"
بین المللی: ISO 8492:2011 "تذمینات جعل آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم".
به طور خلاصه، طراحی نقشه های جعل آلومینیوم آلیاژ نیاز به پیوند عمیق با خواص مواد (مانند حساسیت خاموش کردن سری 7) ،فرآیند های جعل (مانند قوانین جریان فلز در جعل) و توابع ساختاری، و اطمینان از قابلیت تولید و عملکرد جعل از طریق زاویه های پیشبرد معقول، شعاع فیله، تخصیص مجوز و شناسایی فرآیند.توصیه می شود که در مرحله طراحی با تولید کنندگان جعل همکاری شود و از طریق تجزیه و تحلیل DFM (طراحی برای قابلیت تولید) از خطرات فرآیند پیشگیری شود.
ایمیل:cast@ebcastings.com
