Los dibujos de diseño personalizadosde aluminiodeben estar estrechamente integradas con las características del proceso de forja para evitar dificultades de formación, pérdida de molde o defectos de rendimiento causados por un diseño estructural irrazonable.A continuación se hace un análisis de los elementos estructurales, las tolerancias dimensionales, la identificación del proceso y otras dimensiones combinadas con elForja de aleaciones de aluminiolas características:
I. Adaptabilidad al proceso del diseño estructural
1Evite las características estructurales extremas.
| Estructura del tabú | Manifestación del riesgo | Plan de mejora |
| Profundidad del agujero (profundidad del agujero / diámetro del agujero > 5:1) | El punzón es fácil de doblar y romper, y la pared del agujero no está completamente llena | Utilizar la formación segmentada de agujeros escalonados para reservar la franquicia de perforación posterior |
| Cubierta con una altura de la costilla alta (altura de la costilla / espesor de la pared > 3:1) | El flujo de metal está bloqueado, y la parte de la costilla carece de relleno | Diseño de costillas escalonadas para aumentar la pendiente de transición |
| Pared delgada (espesor de pared < 2 mm) | Refrigeración rápida durante la forja, fácil de doblar | El espesamiento parcial a 3-4 mm, el posterior adelgazamiento por mecanizado |
Caso: El dibujo de unde aluminioLa carcasa del motor de aleación tiene un agujero de Φ10 mm de profundidad (profundidad de agujero 55 mm).La tasa de cualificación formativa se incrementó del 40% al 92%.
2Diseño diferenciado del ángulo de proyección
Ángulos correspondientes de las series de aleaciones:
Serie 6 (6061/6082): pared exterior 5°-7°, pared interior 7°-10° (buena plasticidad, ángulo ligeramente menor);
serie 7 (7075/7A04): pared exterior 7°-10°, pared interior 10°-15° (fuerte tendencia a la extinción, es necesario aumentar el ángulo para evitar el atasco);
Serie 2 (2024/2A12): pared exterior 6°-8°, pared interior 8°-12° (evitar las grietas de desmoldeo causadas por un ángulo demasiado pequeño).
Optimización estructural: para las estructuras de cavidades profundas (como las carcasas de las baterías), se adopta un diseño de ángulo variable: 10° para la sección superior, 8° para la sección media y 5° para la sección inferior,con mecanismo de eyección para ayudar a desmoldear.
3- Comparanza mecánica del radio del filete
Calculación del radio mínimo del filete (Rmin):
Rmin = 0,2 × espesor de pared + 2 mm (aplicable a las series 6);
Rmin = 0,3 × espesor de la pared + 3 mm (aplicable a las series 7 / 2).
Ejemplo: para las forjas 7075 con un espesor de pared de 5 mm, la esquina R debe ser ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 mm para evitar que la concentración de esfuerzo se agriete cuando R < 3 mm.
Tratamiento de piezas especiales: se utiliza una transición elíptica en la conexión entre las costillas y las telas (el eje largo se encuentra a lo largo de la dirección de flujo del metal),como el diseño del filete elíptico R8×R12 en la conexión de las costillas de un cierto soporte para reducir el riesgo de forjar plegado.
II. Diseño de las tolerancias dimensionales y de las franquicias de mecanizado
1- Proceso de forja adaptación de la banda de tolerancia
Tolerancia de las dimensiones lineales (véase GB/T 15826.7-2012):
| Rango de tamaño (mm) | Precisión normal de la serie 6 (mm) | 7 Grado de precisión en el aire (mm) |
| ≤ 50 años | ± 05 | ± 03 |
| Entre 50 y 120 | ± 08 | ± 05 |
| 120 a 260 | ± 12 | ± 08 |
Control de tolerancias geométricas: plano ≤ 0,5 mm/100 mm, verticalidad ≤ 0,8 mm/100 mm, piezas de paredes delgadas (espesor de pared < 5 mm) deben ajustarse a 1/2 del valor estándar.
2Distribución tridimensional de la cantidad de trabajo permitido
Permiso radial: 3-5 mm (forja libre), 1.5-3 mm (forja a presión) para la superficie cilíndrica exterior; 4-6 mm (forja libre), 2-4 mm (forja a presión) para la superficie del orificio interior.
Para las piezas del eje con una relación de aspecto > 3, se debe añadir una franja de 1-2 mm para evitar la deformación en la sección media.
Compensación de la franquicia: para las forjadas de la serie 7, debido a la gran deformación de amortiguación, la franquicia de tamaño de la llave debe aumentarse entre un 20% y un 30%,como el diámetro interior permitido de una brida 7075 aumentado de 3 mm a 4 mm.
III. Identificación del proceso y requisitos especiales
1Marcado obligatorio de la dirección del flujo de fibra
Método de marcado: utilizar flechas para indicar la dirección de la fibra en la vista transversal.El ángulo entre la dirección de la fibra y la dirección de la tensión principal debe ser ≤ 15° en las partes principales que soportan la tensión (como el área del orificio del perno del eje)..
Diseño prohibido: evitar que la dirección del esfuerzo de la forja sea perpendicular a la dirección de la fibra (por ejemplo, cuando la dirección del diente de engranaje sea perpendicular a la fibra,la resistencia a la flexión disminuye en un 30%).
2Diseño de la superficie de separación y jefe de proceso
Principio de selección de la superficie de separación:
Los componentes de las máquinas de fabricación de aluminio y sus componentes, incluidos los componentes de las máquinas de fabricación de aluminio y sus componentes, incluidos los componentes de las máquinas de fabricación de aluminio y sus componentes, y sus componentes, incluidos los componentes de las máquinas de fabricación de aluminio y sus componentes.
La rugosidad de la superficie de separación de las forjadas de la serie 7 es Ra≤1,6 μm para evitar las burrs causadas por el desgarro del flash.
Diseño del jefe de proceso: para las forjas asimétricas (como los soportes en forma de L), se debe diseñar un jefe de proceso de Φ10-15 mm para su posicionamiento.y se selecciona la posición en el área sin tensión.
3- Estado del tratamiento térmico y requisitos de detección de fallos
Identificación del estado: la barra de título del dibujo debe indicar el estado de T6/T74/T651, etc. Por ejemplo, cuando la forja 2024 requiere el estado T4,debe estar marcado como "tratamiento en solución + envejecimiento natural".
Términos de ensayo no destructivo:
Las partes importantes (como las partes del chasis): detección de fallas por ultrasonido al 100% (nivel de aceptación ≥ nivel GB/T 6462-2017 II);
Forjados de grado aeroespacial: añadir pruebas de penetración fluorescente (nivel de sensibilidad ≥ nivel ASME V 2).
IV. Casos típicos de fallos y planes de mejora
1- Caso 6061: rotura del brazo de control del automóvil
Problema de diseño original: El espesor de la pared de la red en el centro del cuerpo del brazo cambia repentinamente (de 8 mm→3 mm), el radio de transición es R2 mm y se agrieta en el cambio repentino después de la forja.
Diseño mejorado: El espesor de la pared cambia gradualmente (8mm→5mm→3mm), y la zona de transición se establece con un ángulo de R8mm+45°, y el problema de grietas desaparece.
2Caso: 7075 tamaño de la articulación de la aviación fuera de tolerancia
Configuración original de la tolerancia: diámetro Φ50 mm±0,3 mm (forja a presión), la tasa de no tolerancia debido a la contracción por amortiguación en la producción real alcanzó el 50%.
Plan de mejora: marcar "4 mm de permisos de mecanizado después de la forja en caliente, el giro fino a Φ50 ± 0,05 mm después de la extinción", y la tasa calificada se aumenta al 98%.
V. Herramientas de diseño y referencias estándar
1Diseño asistido por simulación CAE
Utilice Deform-3D para simular el flujo de metal y optimizar el ángulo de proyección y el filete: Por ejemplo,la simulación de una cáscara compleja muestra que la diferencia de caudal de metal en el filete R5mm del diseño original es del 20%, y la diferencia de caudal se reduce al 5% después de cambiar a R8mm.
2Referencias de las normas de la industria
Doméstico: GB/T 15826-2012 "Permiso de mecanizado y tolerancia de las piezas forjadas a presión de acero en martillo";
Las tolerancias de forja de aluminio y aleaciones de aluminio.
En resumen, el diseño de los dibujos de forja de aleación de aluminio necesita un acoplamiento profundo de las propiedades del material (como la sensibilidad de apagado de la serie 7),Procesos de forja (como las leyes de flujo de metal de la forja a presión) y funciones estructurales, y garantizar la fabricabilidad y el rendimiento de las piezas forjadas mediante ángulos razonables de calado, radios de filete, asignación de derechos y identificación del proceso.Se recomienda colaborar con los fabricantes de forjas en la fase de diseño y evitar los riesgos del proceso por adelantado mediante el análisis DFM (diseño para la fabricabilidad).
El correo electrónico:Cast@ebcastings.com
Los dibujos de diseño personalizadosde aluminiodeben estar estrechamente integradas con las características del proceso de forja para evitar dificultades de formación, pérdida de molde o defectos de rendimiento causados por un diseño estructural irrazonable.A continuación se hace un análisis de los elementos estructurales, las tolerancias dimensionales, la identificación del proceso y otras dimensiones combinadas con elForja de aleaciones de aluminiolas características:
I. Adaptabilidad al proceso del diseño estructural
1Evite las características estructurales extremas.
| Estructura del tabú | Manifestación del riesgo | Plan de mejora |
| Profundidad del agujero (profundidad del agujero / diámetro del agujero > 5:1) | El punzón es fácil de doblar y romper, y la pared del agujero no está completamente llena | Utilizar la formación segmentada de agujeros escalonados para reservar la franquicia de perforación posterior |
| Cubierta con una altura de la costilla alta (altura de la costilla / espesor de la pared > 3:1) | El flujo de metal está bloqueado, y la parte de la costilla carece de relleno | Diseño de costillas escalonadas para aumentar la pendiente de transición |
| Pared delgada (espesor de pared < 2 mm) | Refrigeración rápida durante la forja, fácil de doblar | El espesamiento parcial a 3-4 mm, el posterior adelgazamiento por mecanizado |
Caso: El dibujo de unde aluminioLa carcasa del motor de aleación tiene un agujero de Φ10 mm de profundidad (profundidad de agujero 55 mm).La tasa de cualificación formativa se incrementó del 40% al 92%.
2Diseño diferenciado del ángulo de proyección
Ángulos correspondientes de las series de aleaciones:
Serie 6 (6061/6082): pared exterior 5°-7°, pared interior 7°-10° (buena plasticidad, ángulo ligeramente menor);
serie 7 (7075/7A04): pared exterior 7°-10°, pared interior 10°-15° (fuerte tendencia a la extinción, es necesario aumentar el ángulo para evitar el atasco);
Serie 2 (2024/2A12): pared exterior 6°-8°, pared interior 8°-12° (evitar las grietas de desmoldeo causadas por un ángulo demasiado pequeño).
Optimización estructural: para las estructuras de cavidades profundas (como las carcasas de las baterías), se adopta un diseño de ángulo variable: 10° para la sección superior, 8° para la sección media y 5° para la sección inferior,con mecanismo de eyección para ayudar a desmoldear.
3- Comparanza mecánica del radio del filete
Calculación del radio mínimo del filete (Rmin):
Rmin = 0,2 × espesor de pared + 2 mm (aplicable a las series 6);
Rmin = 0,3 × espesor de la pared + 3 mm (aplicable a las series 7 / 2).
Ejemplo: para las forjas 7075 con un espesor de pared de 5 mm, la esquina R debe ser ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 mm para evitar que la concentración de esfuerzo se agriete cuando R < 3 mm.
Tratamiento de piezas especiales: se utiliza una transición elíptica en la conexión entre las costillas y las telas (el eje largo se encuentra a lo largo de la dirección de flujo del metal),como el diseño del filete elíptico R8×R12 en la conexión de las costillas de un cierto soporte para reducir el riesgo de forjar plegado.
II. Diseño de las tolerancias dimensionales y de las franquicias de mecanizado
1- Proceso de forja adaptación de la banda de tolerancia
Tolerancia de las dimensiones lineales (véase GB/T 15826.7-2012):
| Rango de tamaño (mm) | Precisión normal de la serie 6 (mm) | 7 Grado de precisión en el aire (mm) |
| ≤ 50 años | ± 05 | ± 03 |
| Entre 50 y 120 | ± 08 | ± 05 |
| 120 a 260 | ± 12 | ± 08 |
Control de tolerancias geométricas: plano ≤ 0,5 mm/100 mm, verticalidad ≤ 0,8 mm/100 mm, piezas de paredes delgadas (espesor de pared < 5 mm) deben ajustarse a 1/2 del valor estándar.
2Distribución tridimensional de la cantidad de trabajo permitido
Permiso radial: 3-5 mm (forja libre), 1.5-3 mm (forja a presión) para la superficie cilíndrica exterior; 4-6 mm (forja libre), 2-4 mm (forja a presión) para la superficie del orificio interior.
Para las piezas del eje con una relación de aspecto > 3, se debe añadir una franja de 1-2 mm para evitar la deformación en la sección media.
Compensación de la franquicia: para las forjadas de la serie 7, debido a la gran deformación de amortiguación, la franquicia de tamaño de la llave debe aumentarse entre un 20% y un 30%,como el diámetro interior permitido de una brida 7075 aumentado de 3 mm a 4 mm.
III. Identificación del proceso y requisitos especiales
1Marcado obligatorio de la dirección del flujo de fibra
Método de marcado: utilizar flechas para indicar la dirección de la fibra en la vista transversal.El ángulo entre la dirección de la fibra y la dirección de la tensión principal debe ser ≤ 15° en las partes principales que soportan la tensión (como el área del orificio del perno del eje)..
Diseño prohibido: evitar que la dirección del esfuerzo de la forja sea perpendicular a la dirección de la fibra (por ejemplo, cuando la dirección del diente de engranaje sea perpendicular a la fibra,la resistencia a la flexión disminuye en un 30%).
2Diseño de la superficie de separación y jefe de proceso
Principio de selección de la superficie de separación:
Los componentes de las máquinas de fabricación de aluminio y sus componentes, incluidos los componentes de las máquinas de fabricación de aluminio y sus componentes, incluidos los componentes de las máquinas de fabricación de aluminio y sus componentes, y sus componentes, incluidos los componentes de las máquinas de fabricación de aluminio y sus componentes.
La rugosidad de la superficie de separación de las forjadas de la serie 7 es Ra≤1,6 μm para evitar las burrs causadas por el desgarro del flash.
Diseño del jefe de proceso: para las forjas asimétricas (como los soportes en forma de L), se debe diseñar un jefe de proceso de Φ10-15 mm para su posicionamiento.y se selecciona la posición en el área sin tensión.
3- Estado del tratamiento térmico y requisitos de detección de fallos
Identificación del estado: la barra de título del dibujo debe indicar el estado de T6/T74/T651, etc. Por ejemplo, cuando la forja 2024 requiere el estado T4,debe estar marcado como "tratamiento en solución + envejecimiento natural".
Términos de ensayo no destructivo:
Las partes importantes (como las partes del chasis): detección de fallas por ultrasonido al 100% (nivel de aceptación ≥ nivel GB/T 6462-2017 II);
Forjados de grado aeroespacial: añadir pruebas de penetración fluorescente (nivel de sensibilidad ≥ nivel ASME V 2).
IV. Casos típicos de fallos y planes de mejora
1- Caso 6061: rotura del brazo de control del automóvil
Problema de diseño original: El espesor de la pared de la red en el centro del cuerpo del brazo cambia repentinamente (de 8 mm→3 mm), el radio de transición es R2 mm y se agrieta en el cambio repentino después de la forja.
Diseño mejorado: El espesor de la pared cambia gradualmente (8mm→5mm→3mm), y la zona de transición se establece con un ángulo de R8mm+45°, y el problema de grietas desaparece.
2Caso: 7075 tamaño de la articulación de la aviación fuera de tolerancia
Configuración original de la tolerancia: diámetro Φ50 mm±0,3 mm (forja a presión), la tasa de no tolerancia debido a la contracción por amortiguación en la producción real alcanzó el 50%.
Plan de mejora: marcar "4 mm de permisos de mecanizado después de la forja en caliente, el giro fino a Φ50 ± 0,05 mm después de la extinción", y la tasa calificada se aumenta al 98%.
V. Herramientas de diseño y referencias estándar
1Diseño asistido por simulación CAE
Utilice Deform-3D para simular el flujo de metal y optimizar el ángulo de proyección y el filete: Por ejemplo,la simulación de una cáscara compleja muestra que la diferencia de caudal de metal en el filete R5mm del diseño original es del 20%, y la diferencia de caudal se reduce al 5% después de cambiar a R8mm.
2Referencias de las normas de la industria
Doméstico: GB/T 15826-2012 "Permiso de mecanizado y tolerancia de las piezas forjadas a presión de acero en martillo";
Las tolerancias de forja de aluminio y aleaciones de aluminio.
En resumen, el diseño de los dibujos de forja de aleación de aluminio necesita un acoplamiento profundo de las propiedades del material (como la sensibilidad de apagado de la serie 7),Procesos de forja (como las leyes de flujo de metal de la forja a presión) y funciones estructurales, y garantizar la fabricabilidad y el rendimiento de las piezas forjadas mediante ángulos razonables de calado, radios de filete, asignación de derechos y identificación del proceso.Se recomienda colaborar con los fabricantes de forjas en la fase de diseño y evitar los riesgos del proceso por adelantado mediante el análisis DFM (diseño para la fabricabilidad).
El correo electrónico:Cast@ebcastings.com
