Rysunki konstrukcyjne spersonalizowanych odkuwek ze stopów aluminium muszą być ściśle zintegrowane z charakterystyką procesu kucia, aby uniknąć trudności w formowaniu, strat formy lub wad wydajności spowodowanych nierozsądnym projektem konstrukcyjnym. Poniżej znajduje się analiza elementów konstrukcyjnych, tolerancji wymiarowych, identyfikacji procesów i innych wymiarów w połączeniu z odkuwkami ze stopów aluminium charakterystyki:
I. Zdolność adaptacji procesu do projektu konstrukcyjnego
1. Unikanie ekstremalnych cech konstrukcyjnych
| Struktura tabu | Objaw ryzyka | Plan poprawy |
| Głęboki otwór (głębokość otworu / średnica otworu > 5:1) | Stempel łatwo się wygina i pęka, a ściana otworu nie jest w pełni wypełniona | Użyj stopniowanego otworu, segmentowego formowania, aby zarezerwować naddatek na wiercenie |
| Wysokie żebro (wysokość żebra / grubość ścianki > 3:1) | Przepływ metalu jest zablokowany, a część żebra jest niedopełniona | Stopniowana konstrukcja żebra w celu zwiększenia nachylenia przejścia |
| Cienka ściana (grubość ścianki < 2mm) | Szybkie chłodzenie podczas kucia, łatwe do złożenia | Częściowe pogrubienie do 3-4 mm, późniejsze obrabianie skrawaniem |
Przykład: Rysunek konstrukcyjny aluminiowej obudowy silnika ma otwór o głębokości Φ10mm (głębokość otworu 55mm). Stempel uległ poważnemu zużyciu podczas kucia, więc później został zmieniony na otwór ślepy Φ10mm×30mm + otwór stopniowany Φ8mm×25mm. Wskaźnik kwalifikacji formowania wzrósł z 40% do 92%.
2. Zróżnicowana konstrukcja kąta pochylenia
Odpowiednie kąty serii stopów:
Seria 6 (6061/6082): ściana zewnętrzna 5°-7°, ściana wewnętrzna 7°-10° (dobra plastyczność, nieco mniejszy kąt);
Seria 7 (7075/7A04): ściana zewnętrzna 7°-10°, ściana wewnętrzna 10°-15° (silna tendencja do hartowania, kąt należy zwiększyć, aby zapobiec zakleszczeniu);
Seria 2 (2024/2A12): ściana zewnętrzna 6°-8°, ściana wewnętrzna 8°-12° (unikać pęknięć podczas wyjmowania z formy spowodowanych zbyt małym kątem).
Optymalizacja konstrukcyjna: W przypadku konstrukcji z głębokimi wnękami (takich jak obudowy akumulatorów) stosuje się konstrukcję o zmiennym kącie: 10° dla górnej sekcji, 8° dla środkowej sekcji i 5° dla dolnej sekcji, z mechanizmem wyrzutnika wspomagającym wyjmowanie z formy.
3. Dopasowanie mechaniczne promienia zaokrąglenia
Obliczenie minimalnego promienia zaokrąglenia (Rmin):
Rmin = 0,2× grubość ścianki + 2mm (dotyczy serii 6);
Rmin = 0,3× grubość ścianki + 3mm (dotyczy serii 7 / serii 2).
Przykład: W przypadku odkuwek 7075 o grubości ścianki 5 mm, narożnik R powinien wynosić ≥0,3×5+3=4,5 mm, aby uniknąć koncentracji naprężeń pękania, gdy R＜3mm.
Obróbka części specjalnych: Na połączeniu żeber i ścianek stosuje się przejście eliptyczne (oś długa jest zgodna z kierunkiem przepływu metalu), np. konstrukcja zaokrąglenia eliptycznego R8×R12 na połączeniu żeber pewnego wspornika w celu zmniejszenia ryzyka zginania podczas kucia.
II. Tolerancja wymiarowa i konstrukcja naddatku na obróbkę
1. Adaptacja procesu kucia do pasma tolerancji
Tolerancja wymiaru liniowego (patrz GB/T 15826.7-2012):
| Zakres rozmiarów (mm) | Seria 6 Normalna dokładność (mm) | Seria 7 Stopień precyzji (mm) |
| ≤50 | ±0,5 | ±0,3 |
| 50-120 | ±0,8 | ±0,5 |
| 120-260 | ±1,2 | ±0,8 |
Kontrola tolerancji geometrycznej: płaskość ≤ 0,5 mm/100 mm, prostopadłość ≤ 0,8 mm/100 mm, części cienkościenne (grubość ścianki < 5mm) należy dokręcić do 1/2 wartości standardowej.
2. Trójwymiarowy rozkład naddatku na obróbkę
Naddatek promieniowy: 3-5 mm (kucie swobodne), 1,5-3 mm (kucie matrycowe) dla zewnętrznej powierzchni walcowej; 4-6 mm (kucie swobodne), 2-4 mm (kucie matrycowe) dla powierzchni otworu wewnętrznego.
Naddatek osiowy: 2-4 mm pozostawia się na każdej powierzchni czołowej. W przypadku części wału o współczynniku kształtu > 3, w środkowej części należy dodać naddatek zapobiegający wypaczaniu 1-2 mm.
Kompensacja naddatku: W przypadku odkuwek serii 7, ze względu na duże odkształcenia podczas hartowania, kluczowy naddatek wymiarowy należy zwiększyć o 20%-30%, np. naddatek średnicy wewnętrznej kołnierza 7075 zwiększono z 3 mm do 4 mm.
III. Identyfikacja procesu i wymagania specjalne
1. Obowiązkowe znakowanie kierunku przepływu włókien
Metoda znakowania: Użyj strzałek, aby wskazać kierunek włókien w widoku przekroju. W przypadku kluczowych części przenoszących naprężenia (takich jak obszar otworu na śrubę piasty) wymagany jest kąt między kierunkiem włókien a kierunkiem naprężeń głównych ≤15°.
Zabroniona konstrukcja: Unikaj kierunku naprężeń odkuwki prostopadłego do kierunku włókien (np. gdy kierunek zęba koła zębatego jest prostopadły do włókien, wytrzymałość na zginanie zmniejsza się o 30%).
2. Konstrukcja powierzchni podziału i bossa procesowego
Zasada wyboru powierzchni podziału:
Znajduje się na maksymalnym przekroju odkuwki, aby uniknąć niewspółosiowości spowodowanej asymetrycznym podziałem;
Chropowatość powierzchni podziału odkuwek serii 7 wynosi Ra≤1,6μm, aby zapobiec zadziorom spowodowanym rozdarciem wypływki.
Konstrukcja bossa procesowego: W przypadku odkuwek asymetrycznych (takich jak wsporniki w kształcie litery L) należy zaprojektować boss procesowy Φ10-15mm do pozycjonowania. Boss jest następnie obrabiany i usuwany, a pozycja jest wybierana w obszarze bez naprężeń.
3. Stan obróbki cieplnej i wymagania dotyczące wykrywania wad
Identyfikacja stanu: Pasek tytułowy rysunku musi wskazywać stan T6/T74/T651 itp. Na przykład, gdy odkuwka 2024 wymaga stanu T4, musi być oznaczona jako "obróbka roztworem + starzenie naturalne".
Warunki badań nieniszczących:
Ważne części (takie jak części podwozia): 100% ultradźwiękowe wykrywanie wad (poziom akceptacji ≥ GB/T 6462-2017 poziom II);
Odkuwki klasy lotniczej: Dodaj badania penetracyjne fluorescencyjne (poziom czułości ≥ poziom ASME V 2).
IV. Typowe przypadki awarii i plany poprawy
1. Przykład: Pękanie wahacza 6061
Oryginalny problem z projektem: Grubość ścianki ścianki w środkowej części korpusu ramienia zmienia się nagle (z 8 mm→3 mm), promień przejścia wynosi R2 mm, a pęknięcia występują przy nagłej zmianie po kuciu.
Ulepszony projekt: Grubość ścianki zmienia się stopniowo (8 mm→5 mm→3 mm), a strefa przejścia jest ustawiona pod kątem R8 mm+45°, a problem pękania znika.
2. Przykład: Niezgodność wymiarowa złącza lotniczego 7075
Oryginalne ustawienie tolerancji: średnica Φ50mm±0,3mm (kucie matrycowe), wskaźnik niezgodności z powodu skurczu podczas hartowania w rzeczywistej produkcji osiągnął 50%.
Plan poprawy: oznacz "naddatek na obróbkę 4 mm po kuciu na gorąco, precyzyjne toczenie do Φ50±0,05 mm po hartowaniu", a wskaźnik kwalifikacji wzrasta do 98%.
V. Narzędzia projektowe i odniesienia standardowe
1. Projekt wspomagany symulacją CAE
Użyj Deform-3D do symulacji przepływu metalu i optymalizacji kąta pochylenia i zaokrąglenia: Na przykład symulacja złożonej powłoki pokazuje, że różnica w prędkości przepływu metalu przy zaokrągleniu R5mm w oryginalnym projekcie wynosi 20%, a różnica w prędkości przepływu jest zmniejszona do 5% po zmianie na R8mm.
2. Odniesienia do standardów branżowych
Krajowe: GB/T 15826-2012 "Naddatek na obróbkę i tolerancja odkuwek stalowych na młocie";
Międzynarodowe: ISO 8492:2011 "Tolerancje odkuwek ze stopów aluminium i aluminium".
Podsumowując, projekt rysunków odkuwek ze stopów aluminium musi głęboko łączyć właściwości materiałowe (takie jak czułość na hartowanie serii 7), procesy kucia (takie jak prawa przepływu metalu w kuciu matrycowym) i funkcje konstrukcyjne oraz zapewniać wytwarzalność i wydajność odkuwek poprzez rozsądne kąty pochylenia, promienie zaokrąglenia, alokację naddatków i identyfikację procesów. Zaleca się współpracę z producentami odkuwek na etapie projektowania i unikanie ryzyka procesowego z wyprzedzeniem poprzez analizę DFM (projektowanie pod kątem wytwarzalności).
Email: cast@ebcastings.com
Rysunki konstrukcyjne spersonalizowanych odkuwek ze stopów aluminium muszą być ściśle zintegrowane z charakterystyką procesu kucia, aby uniknąć trudności w formowaniu, strat formy lub wad wydajności spowodowanych nierozsądnym projektem konstrukcyjnym. Poniżej znajduje się analiza elementów konstrukcyjnych, tolerancji wymiarowych, identyfikacji procesów i innych wymiarów w połączeniu z odkuwkami ze stopów aluminium charakterystyki:
I. Zdolność adaptacji procesu do projektu konstrukcyjnego
1. Unikanie ekstremalnych cech konstrukcyjnych
| Struktura tabu | Objaw ryzyka | Plan poprawy |
| Głęboki otwór (głębokość otworu / średnica otworu > 5:1) | Stempel łatwo się wygina i pęka, a ściana otworu nie jest w pełni wypełniona | Użyj stopniowanego otworu, segmentowego formowania, aby zarezerwować naddatek na wiercenie |
| Wysokie żebro (wysokość żebra / grubość ścianki > 3:1) | Przepływ metalu jest zablokowany, a część żebra jest niedopełniona | Stopniowana konstrukcja żebra w celu zwiększenia nachylenia przejścia |
| Cienka ściana (grubość ścianki < 2mm) | Szybkie chłodzenie podczas kucia, łatwe do złożenia | Częściowe pogrubienie do 3-4 mm, późniejsze obrabianie skrawaniem |
Przykład: Rysunek konstrukcyjny aluminiowej obudowy silnika ma otwór o głębokości Φ10mm (głębokość otworu 55mm). Stempel uległ poważnemu zużyciu podczas kucia, więc później został zmieniony na otwór ślepy Φ10mm×30mm + otwór stopniowany Φ8mm×25mm. Wskaźnik kwalifikacji formowania wzrósł z 40% do 92%.
2. Zróżnicowana konstrukcja kąta pochylenia
Odpowiednie kąty serii stopów:
Seria 6 (6061/6082): ściana zewnętrzna 5°-7°, ściana wewnętrzna 7°-10° (dobra plastyczność, nieco mniejszy kąt);
Seria 7 (7075/7A04): ściana zewnętrzna 7°-10°, ściana wewnętrzna 10°-15° (silna tendencja do hartowania, kąt należy zwiększyć, aby zapobiec zakleszczeniu);
Seria 2 (2024/2A12): ściana zewnętrzna 6°-8°, ściana wewnętrzna 8°-12° (unikać pęknięć podczas wyjmowania z formy spowodowanych zbyt małym kątem).
Optymalizacja konstrukcyjna: W przypadku konstrukcji z głębokimi wnękami (takich jak obudowy akumulatorów) stosuje się konstrukcję o zmiennym kącie: 10° dla górnej sekcji, 8° dla środkowej sekcji i 5° dla dolnej sekcji, z mechanizmem wyrzutnika wspomagającym wyjmowanie z formy.
3. Dopasowanie mechaniczne promienia zaokrąglenia
Obliczenie minimalnego promienia zaokrąglenia (Rmin):
Rmin = 0,2× grubość ścianki + 2mm (dotyczy serii 6);
Rmin = 0,3× grubość ścianki + 3mm (dotyczy serii 7 / serii 2).
Przykład: W przypadku odkuwek 7075 o grubości ścianki 5 mm, narożnik R powinien wynosić ≥0,3×5+3=4,5 mm, aby uniknąć koncentracji naprężeń pękania, gdy R＜3mm.
Obróbka części specjalnych: Na połączeniu żeber i ścianek stosuje się przejście eliptyczne (oś długa jest zgodna z kierunkiem przepływu metalu), np. konstrukcja zaokrąglenia eliptycznego R8×R12 na połączeniu żeber pewnego wspornika w celu zmniejszenia ryzyka zginania podczas kucia.
II. Tolerancja wymiarowa i konstrukcja naddatku na obróbkę
1. Adaptacja procesu kucia do pasma tolerancji
Tolerancja wymiaru liniowego (patrz GB/T 15826.7-2012):
| Zakres rozmiarów (mm) | Seria 6 Normalna dokładność (mm) | Seria 7 Stopień precyzji (mm) |
| ≤50 | ±0,5 | ±0,3 |
| 50-120 | ±0,8 | ±0,5 |
| 120-260 | ±1,2 | ±0,8 |
Kontrola tolerancji geometrycznej: płaskość ≤ 0,5 mm/100 mm, prostopadłość ≤ 0,8 mm/100 mm, części cienkościenne (grubość ścianki < 5mm) należy dokręcić do 1/2 wartości standardowej.
2. Trójwymiarowy rozkład naddatku na obróbkę
Naddatek promieniowy: 3-5 mm (kucie swobodne), 1,5-3 mm (kucie matrycowe) dla zewnętrznej powierzchni walcowej; 4-6 mm (kucie swobodne), 2-4 mm (kucie matrycowe) dla powierzchni otworu wewnętrznego.
Naddatek osiowy: 2-4 mm pozostawia się na każdej powierzchni czołowej. W przypadku części wału o współczynniku kształtu > 3, w środkowej części należy dodać naddatek zapobiegający wypaczaniu 1-2 mm.
Kompensacja naddatku: W przypadku odkuwek serii 7, ze względu na duże odkształcenia podczas hartowania, kluczowy naddatek wymiarowy należy zwiększyć o 20%-30%, np. naddatek średnicy wewnętrznej kołnierza 7075 zwiększono z 3 mm do 4 mm.
III. Identyfikacja procesu i wymagania specjalne
1. Obowiązkowe znakowanie kierunku przepływu włókien
Metoda znakowania: Użyj strzałek, aby wskazać kierunek włókien w widoku przekroju. W przypadku kluczowych części przenoszących naprężenia (takich jak obszar otworu na śrubę piasty) wymagany jest kąt między kierunkiem włókien a kierunkiem naprężeń głównych ≤15°.
Zabroniona konstrukcja: Unikaj kierunku naprężeń odkuwki prostopadłego do kierunku włókien (np. gdy kierunek zęba koła zębatego jest prostopadły do włókien, wytrzymałość na zginanie zmniejsza się o 30%).
2. Konstrukcja powierzchni podziału i bossa procesowego
Zasada wyboru powierzchni podziału:
Znajduje się na maksymalnym przekroju odkuwki, aby uniknąć niewspółosiowości spowodowanej asymetrycznym podziałem;
Chropowatość powierzchni podziału odkuwek serii 7 wynosi Ra≤1,6μm, aby zapobiec zadziorom spowodowanym rozdarciem wypływki.
Konstrukcja bossa procesowego: W przypadku odkuwek asymetrycznych (takich jak wsporniki w kształcie litery L) należy zaprojektować boss procesowy Φ10-15mm do pozycjonowania. Boss jest następnie obrabiany i usuwany, a pozycja jest wybierana w obszarze bez naprężeń.
3. Stan obróbki cieplnej i wymagania dotyczące wykrywania wad
Identyfikacja stanu: Pasek tytułowy rysunku musi wskazywać stan T6/T74/T651 itp. Na przykład, gdy odkuwka 2024 wymaga stanu T4, musi być oznaczona jako "obróbka roztworem + starzenie naturalne".
Warunki badań nieniszczących:
Ważne części (takie jak części podwozia): 100% ultradźwiękowe wykrywanie wad (poziom akceptacji ≥ GB/T 6462-2017 poziom II);
Odkuwki klasy lotniczej: Dodaj badania penetracyjne fluorescencyjne (poziom czułości ≥ poziom ASME V 2).
IV. Typowe przypadki awarii i plany poprawy
1. Przykład: Pękanie wahacza 6061
Oryginalny problem z projektem: Grubość ścianki ścianki w środkowej części korpusu ramienia zmienia się nagle (z 8 mm→3 mm), promień przejścia wynosi R2 mm, a pęknięcia występują przy nagłej zmianie po kuciu.
Ulepszony projekt: Grubość ścianki zmienia się stopniowo (8 mm→5 mm→3 mm), a strefa przejścia jest ustawiona pod kątem R8 mm+45°, a problem pękania znika.
2. Przykład: Niezgodność wymiarowa złącza lotniczego 7075
Oryginalne ustawienie tolerancji: średnica Φ50mm±0,3mm (kucie matrycowe), wskaźnik niezgodności z powodu skurczu podczas hartowania w rzeczywistej produkcji osiągnął 50%.
Plan poprawy: oznacz "naddatek na obróbkę 4 mm po kuciu na gorąco, precyzyjne toczenie do Φ50±0,05 mm po hartowaniu", a wskaźnik kwalifikacji wzrasta do 98%.
V. Narzędzia projektowe i odniesienia standardowe
1. Projekt wspomagany symulacją CAE
Użyj Deform-3D do symulacji przepływu metalu i optymalizacji kąta pochylenia i zaokrąglenia: Na przykład symulacja złożonej powłoki pokazuje, że różnica w prędkości przepływu metalu przy zaokrągleniu R5mm w oryginalnym projekcie wynosi 20%, a różnica w prędkości przepływu jest zmniejszona do 5% po zmianie na R8mm.
2. Odniesienia do standardów branżowych
Krajowe: GB/T 15826-2012 "Naddatek na obróbkę i tolerancja odkuwek stalowych na młocie";
Międzynarodowe: ISO 8492:2011 "Tolerancje odkuwek ze stopów aluminium i aluminium".
Podsumowując, projekt rysunków odkuwek ze stopów aluminium musi głęboko łączyć właściwości materiałowe (takie jak czułość na hartowanie serii 7), procesy kucia (takie jak prawa przepływu metalu w kuciu matrycowym) i funkcje konstrukcyjne oraz zapewniać wytwarzalność i wydajność odkuwek poprzez rozsądne kąty pochylenia, promienie zaokrąglenia, alokację naddatków i identyfikację procesów. Zaleca się współpracę z producentami odkuwek na etapie projektowania i unikanie ryzyka procesowego z wyprzedzeniem poprzez analizę DFM (projektowanie pod kątem wytwarzalności).
Email: cast@ebcastings.com
