هنگام سفارشی‌سازی آهنگری آلیاژ آلومینیوم، در طراحی نقشه باید به چه مسائل فرآیندی توجه کرد؟

نقشه های طراحی آهنگری های آلیاژ آلومینیوم سفارشی باید با ویژگی های فرآیند آهنگری ادغام شود تا از مشکلات شکل گیری، از بین رفتن قالب یا نقص عملکرد ناشی از طراحی ساختاری غیر منطقی جلوگیری شود. در زیر تجزیه و تحلیل عناصر ساختاری، تحمل ابعاد، شناسایی فرآیند و سایر ابعاد همراه با ویژگی های آهنگری آلیاژ آلومینیوم است:

I. سازگاری فرآیند طراحی سازه

1. از ویژگی های ساختاری شدید اجتناب کنید

مورد: نقشه طراحی محفظه موتور آلیاژ آلومینیوم دارای سوراخ عمیق Φ10 میلی متر (عمق سوراخ 55 میلی متر) است. پانچ در حین آهنگری به شدت ساییده شد، بنابراین بعداً به سوراخ کور Φ10mm×30mm + سوراخ پله ای Φ8mm×25mm تغییر یافت. نرخ صلاحیت تشکیل از 40 درصد به 92 درصد افزایش یافت.

2. طراحی متمایز از زاویه پیش نویس
زوایای مربوط به سری آلیاژی:
سری 6 (6061/6082): دیوار بیرونی 5-7 درجه، دیوار داخلی 7-10 درجه (پلاستی خوب، زاویه کمی کوچکتر).
سری 7 (7075/7A04): دیواره بیرونی 7-10 درجه، دیواره داخلی 10-15 درجه (تمایل خاموش شدن قوی، زاویه باید برای جلوگیری از گیر کردن افزایش یابد).
سری 2 (2024/2A12): دیواره بیرونی 6-8 درجه، دیواره داخلی 8-12 درجه (از قالب گیری ترک های ناشی از زاویه خیلی کوچک اجتناب کنید).
بهینه سازی سازه: برای ساختارهای حفره عمیق (مانند محفظه باتری)، طراحی زاویه متغیر اتخاذ شده است: 10 درجه برای بخش فوقانی، 8 درجه برای بخش میانی، و 5 درجه برای بخش پایین، با مکانیسم تخلیه برای کمک به قالب‌گیری.

3. تطبیق مکانیکی شعاع فیله
محاسبه حداقل شعاع فیله (Rmin):
Rmin = 0.2× ضخامت دیوار + 2 میلی متر (قابل استفاده برای سری 6).
Rmin = 0.3× ضخامت دیوار + 3 میلی متر (قابل استفاده برای سری 7 / 2).
به عنوان مثال: برای آهنگری های 7075 با ضخامت دیواره 5 میلی متر، گوشه R باید ≥0.3×5+3=4.5 میلی متر باشد تا از ترک خوردن غلظت تنش در R~3 میلی متر جلوگیری شود.
درمان قطعات خاص: انتقال بیضوی در اتصال بین دنده ها و تارها (محور طولانی در امتداد جهت جریان فلز است) استفاده می شود، مانند طراحی فیله بیضوی R8×R12 در اتصال دنده های یک براکت خاص برای کاهش خطر تا شدن آهنگری.

II. تحمل ابعادی و طراحی کمک هزینه ماشینکاری
1. انطباق فرآیند آهنگری نوار تحمل

تحمل ابعاد خطی (به GB/T 15826.7-2012 مراجعه کنید):

کنترل تحمل هندسی: صافی ≤ 0.5mm/100mm، عمودی ≤ 0.8mm/100mm، قطعات دیواره نازک (ضخامت دیوار < 5mm) باید تا 1/2 مقدار استاندارد سفت شوند.

2. توزیع سه بعدی کمک هزینه ماشینکاری
مقدار مجاز شعاعی: 3-5 میلی متر (جعل آزاد)، 1.5-3 میلی متر (جعل قالب) برای سطح استوانه ای بیرونی. 4-6 میلی متر (جعل آزاد)، 2-4 میلی متر (جعل قالب) برای سطح سوراخ داخلی.
فاصله محوری: 2-4 میلی متر در هر سطح انتهایی باقی می ماند. برای قطعات شفت با نسبت ابعادی > 3، 1-2 میلی متر ضد تاب خوردگی باید در بخش میانی اضافه شود.
جبران کمک هزینه: برای آهنگری های سری 7، به دلیل تغییر شکل خاموش کننده بزرگ، اندازه کلید باید 20٪ -30٪ افزایش یابد، مانند قطر داخلی فلنج 7075 از 3 میلی متر به 4 میلی متر افزایش یافته است.

III. شناسایی فرآیند و الزامات ویژه
1. علامت گذاری اجباری جهت جریان فیبر
روش علامت گذاری: برای نشان دادن جهت فیبر در نمای مقطعی از فلش ها استفاده کنید. زاویه بین جهت الیاف و جهت تنش اصلی لازم است در قسمت های کلیدی تحمل کننده تنش (مانند ناحیه سوراخ پیچ توپی) ≤15 درجه باشد.
طراحی ممنوع: از عمود بودن جهت تنش آهنگری بر جهت الیاف خودداری کنید (مانند زمانی که جهت دندانه چرخ دنده عمود بر فیبر است، مقاومت خمشی 30٪ کاهش می یابد).
2. طراحی سطح جدایی و رئیس فرآیند
اصل انتخاب سطح جداسازی:
برای جلوگیری از ناهماهنگی ناشی از جداسازی نامتقارن، در حداکثر سطح مقطع آهنگری قرار دارد.
زبری سطح جداکننده فورجینگ های سری 7 Ra≤1.6μm است تا از خراش های ناشی از پارگی فلاش جلوگیری شود.
طراحی باس فرآیند: برای آهنگری های نامتقارن (مانند براکت های L شکل)، یک باس فرآیند Φ10-15 میلی متر برای موقعیت یابی باید طراحی شود. رئیس متعاقباً ماشینکاری و حذف می شود و موقعیت در ناحیه بدون استرس انتخاب می شود.
3. وضعیت عملیات حرارتی و الزامات تشخیص عیب
شناسایی وضعیت: نوار عنوان نقشه باید وضعیت T6/T74/T651 و غیره را نشان دهد. به عنوان مثال، زمانی که آهنگری 2024 به وضعیت T4 نیاز دارد، باید به عنوان "درمان راه حل + پیری طبیعی" علامت گذاری شود.

شرایط آزمایش غیر مخرب:
قطعات مهم (مانند قطعات شاسی): 100٪ تشخیص نقص اولتراسونیک (سطح پذیرش ≥ GB/T 6462-2017 سطح II)؛
آهنگرهای درجه هوافضا: تست نفوذ فلورسنت را اضافه کنید (سطح حساسیت ≥ سطح ASME V 2).

IV. موارد شکست معمولی و برنامه های بهبود
1. مورد: 6061 خودرو کنترل بازوی ترک
مشکل طراحی اصلی: ضخامت دیواره تار در وسط بدنه بازو به طور ناگهانی تغییر می کند (از 8 میلی متر → 3 میلی متر)، شعاع انتقال R2 میلی متر است و در تغییر ناگهانی پس از آهنگری ترک می خورد.
طراحی بهبود یافته: ضخامت دیوار به تدریج تغییر می کند (8mm→5mm→3mm)، و ناحیه انتقال با زاویه R8mm + 45 درجه تنظیم می شود و مشکل ترک ناپدید می شود.
2. مورد: 7075 اندازه مشترک حمل و نقل هوایی خارج از تحمل
تنظیم تحمل اصلی: قطر Φ50mm±0.3mm (جوش قالب)، میزان تحمل خارج از تحمل به دلیل انقباض خاموش در تولید واقعی به 50٪ رسید.
طرح بهبود: "میزان ماشینکاری 4 میلی متر پس از آهنگری داغ، چرخش خوب به Φ50±0.05 میلی متر پس از خاموش کردن" را علامت بزنید و نرخ واجد شرایط به 98٪ افزایش می یابد.

V. ابزار طراحی و مراجع استاندارد
1. طراحی به کمک شبیه سازی CAE
از Deform-3D برای شبیه سازی جریان فلز و بهینه سازی زاویه پیش نویس و فیله استفاده کنید: به عنوان مثال، شبیه سازی یک پوسته پیچیده نشان می دهد که اختلاف سرعت جریان فلز در فیله R5mm طرح اصلی 20٪ است و اختلاف سرعت جریان پس از تغییر به R8mm به 5٪ کاهش می یابد.
2. مراجع استاندارد صنعت
داخلی: GB/T 15826-2012 "مجوز ماشینکاری و تحمل آهنگری قالب فولادی روی چکش"؛
بین المللی: ISO 8492:2011 "آلومینیوم و آلیاژ آلومینیوم تحمل آهنگری".

به طور خلاصه، طراحی نقشه‌های آهنگری آلیاژ آلومینیوم نیاز به پیوند عمیقی با ویژگی‌های مواد (مانند حساسیت خاموش کردن سری 7)، فرآیندهای آهنگری (مانند قوانین جریان فلزی آهنگری قالب) و عملکردهای ساختاری دارد و از تولید و عملکرد آهنگری‌ها از طریق زوایای پیش‌کشی مناسب، شعاع فیله، و میزان مجاز فرآیند اطمینان حاصل می‌کند. توصیه می شود در مرحله طراحی با تولید کنندگان آهنگری همکاری کنید و از خطرات فرآیند از قبل از طریق تجزیه و تحلیل DFM (طراحی برای قابلیت ساخت) اجتناب کنید.

ایمیل:cast@ebcastings.com