Os desenhos de design personalizadosForja de liga de alumíniodevem estar estreitamente integradas com as características do processo de forja, a fim de evitar dificuldades de formação, perda de molde ou defeitos de desempenho causados por uma concepção estrutural não razoável.A seguir segue uma análise dos elementos estruturais, tolerâncias dimensionais, identificação do processo e outras dimensões combinadas com aForja de liga de alumíniocaracterísticas:
I. Adaptabilidade ao processo da concepção estrutural
1. Evite características estruturantes extremas
| Estrutura do tabu | Manifestação do risco | Plano de melhoria |
| Furo profundo (profundidade do furo / diâmetro do furo > 5:1) | Punch é fácil de dobrar e quebrar, e a parede do buraco não é totalmente preenchido | Utilize a formação segmentada de buracos escalonados para reservar a franquia de perfuração subsequente |
| As costelas altas (altura das costelas / espessura da parede > 3:1) | O fluxo de metal está bloqueado, e a parte da costela está sem preenchimento | Projeto de costelas escalonadas para aumentar a inclinação da transição |
| Parede fina (espessura da parede < 2 mm) | Refrigeramento rápido durante a forja, fácil de dobrar | Espessamento parcial a 3-4 mm, depois de mecanizado |
Caso: O desenho do projecto de umAlumínioA carcaça do motor de liga tem um buraco de Φ10 mm de profundidade (profundidade de buraco 55 mm).A taxa de qualificação formativa aumentou de 40% para 92%.
2. Design diferenciado do ângulo de projeto
Ângulos correspondentes de séries de ligas:
Série 6 (6061/6082): parede exterior 5°-7°, parede interna 7°-10° (boa plasticidade, ângulo ligeiramente menor);
Série 7 (7075/7A04): parede exterior 7°-10°, parede interna 10°-15° (forte tendência de apagamento, é necessário aumentar o ângulo para evitar o entupimento);
Série 2 (2024/2A12): parede exterior 6°-8°, parede interna 8°-12° (evitar rachaduras de desmoldagem causadas por ângulo demasiado pequeno).
Optimização estrutural: Para estruturas de cavidade profunda (como as cavidades das baterias), é adotado um projeto de ângulo variável: 10° para a secção superior, 8° para a secção média e 5° para a secção inferior,com um mecanismo de ejeção para auxiliar no desmoldamento.
3- Combinação mecânica do raio do filete
Cálculo do raio mínimo do filete (Rmin):
Rmin = 0,2 × espessura da parede + 2 mm (aplicável às séries 6);
Rmin = 0,3 × espessura da parede + 3 mm (aplicável a séries 7 / séries 2).
Exemplo: Para as forjas 7075 com espessura de parede de 5 mm, o ângulo R deve ser ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 mm para evitar a fissura da concentração de tensão quando R < 3 mm.
Tratamento de peças especiais: A transição elíptica é utilizada na ligação entre as costelas e as telas (o eixo longo é ao longo da direção do fluxo do metal),como o projeto do filete elíptico R8×R12 na ligação das costelas de um determinado suporte para reduzir o risco de dobragem da forja.
II. Tolerâncias dimensionais e projeto de tolerância de usinagem
1- Adaptação da faixa de tolerância no processo de forja
Tolerância de dimensão linear (ver GB/T 15826.7-2012):
| Faixa de tamanho (mm) | Precisão normal da série 6 (mm) | 7 Grau de precisão aéreos (mm) |
| ≤ 50 | ± 0.5 | ± 0.3 |
| 50 a 120 | ± 0.8 | ± 0.5 |
| 120 a 260 | ± 12 | ± 0.8 |
Controle da tolerância geométrica: plano ≤ 0,5 mm/100 mm, verticalidade ≤ 0,8 mm/100 mm, partes de parede fina (espessura da parede < 5 mm) devem ser apertadas até 1/2 do valor padrão.
2Distribuição tridimensional da franquia de usinagem
Permissão radial: 3-5 mm (forja livre), 1,5-3 mm (forja a óleo) para a superfície cilíndrica externa; 4-6 mm (forja livre), 2-4 mm (forja a óleo) para a superfície do buraco interno.
Para as partes do eixo com uma relação de aspecto > 3, é necessário acrescentar uma tolerância anti-deformação de 1-2 mm na secção do meio.
Compensação da tolerância: para as forjas da série 7, devido à grande deformação de amortecimento, a tolerância do tamanho da chave deve ser aumentada em 20% a 30%,como a tolerância de diâmetro interno de uma flange 7075 aumentada de 3 mm para 4 mm.
III. Identificação do processo e requisitos especiais
1Marcação obrigatória da direcção do fluxo da fibra
Método de marcação: usar setas para indicar a direção da fibra na visão da secção transversal.O ângulo entre a direção da fibra e a direção da tensão principal deve ser ≤ 15° nas principais partes portadoras de tensão (como a área do buraco do parafuso do eixo).
Design proibido: evitar que a direção da tensão da forja seja perpendicular à direção da fibra (por exemplo, quando a direção do engrenagem é perpendicular à fibra,a resistência à dobra diminui em 30%).
2. Projeto da superfície de separação e do chefe de processo
Princípio de selecção da superfície de separação:
"Fusão" superior a 50 W, mas não superior a 100 W;
A rugosidade da superfície de separação das forjas da série 7 é de Ra≤1,6μm para evitar as aberrações causadas pelo rasgo do flash.
Processo de projeto de cabeça: para forjas assimétricas (como suportes em forma de L), uma cabeça de processo de Φ10-15 mm precisa ser projetada para posicionamento.e a posição é selecionada na área sem tensão.
3- Condições de tratamento térmico e de detecção de defeitos
Identificação do estado: a barra de título do desenho deve indicar o estado do T6/T74/T651, etc. Por exemplo, quando a forja 2024 requer o estado T4,Deve ser assinalado como "tratamento com solução + envelhecimento natural".
Termos de ensaio não destrutivo:
Partes importantes (como partes do chassi): detecção de falhas por ultra-som a 100% (nível de aceitação ≥ nível GB/T 6462-2017 II);
Forja de qualidade aeroespacial: adicionar ensaio de penetração fluorescente (nível de sensibilidade ≥ nível ASME V 2).
IV. Casos típicos de falhas e planos de melhoria
1Caso: 6061 craqueamento do braço de comando do automóvel
Problema de projeto original: A espessura da parede da teia no meio do corpo do braço muda repentinamente (de 8 mm→3 mm), o raio de transição é R2 mm e rachaduras na mudança repentina após a forja.
Design melhorado: A espessura da parede muda gradualmente (8mm→5mm→3mm), e a zona de transição é definida com um ângulo de R8mm+45°, e o problema de rachaduras desaparece.
2Caso: 7075 dimensão da articulação da aviação fora de tolerância
Configuração original da tolerância: diâmetro Φ50 mm±0,3 mm (forja a óleo), a taxa de exclusão da tolerância devido ao encolhimento por amortecimento na produção real atingiu 50%.
Plano de melhoria: marcar "4 mm de tolerância de usinagem após forja a quente, torneamento fino para Φ50 ± 0,05 mm após amortecimento", e a taxa qualificada é aumentada para 98%.
V. Ferramentas de conceção e referências normalizadas
1. Projeto assistido por simulação CAE
Use o Deform-3D para simular o fluxo de metal e otimizar o ângulo de rasto e o filete: por exemplo,A simulação de uma casca complexa mostra que a diferença de caudal do metal no filete R5mm do projeto original é de 20%, e a diferença de caudal é reduzida para 5% após a mudança para R8mm.
2Referências de normas industriais
Doméstico: GB/T 15826-2012 "Permissão de usinagem e tolerância das forjas a óleo de aço a martelo";
Internacional: ISO 8492:2011 "Tolerâncias de forja de alumínio e ligas de alumínio".
Em resumo, a concepção dos desenhos de forja de liga de alumínio precisa de acoplar profundamente as propriedades do material (como a sensibilidade ao apagamento da série 7),Processos de forja (tais como as leis de fluxo de metais da forja a óleo) e funções estruturais, e garantir a fabricabilidade e o desempenho das forjas através de ângulos de projeto razoáveis, raios de filete, atribuição de licenças e identificação do processo.Recomenda-se colaborar com os fabricantes de forja na fase de concepção e evitar os riscos do processo com antecedência através da análise DFM (design for manufacturability).
Email:cast@ebcastings.com
Os desenhos de design personalizadosForja de liga de alumíniodevem estar estreitamente integradas com as características do processo de forja, a fim de evitar dificuldades de formação, perda de molde ou defeitos de desempenho causados por uma concepção estrutural não razoável.A seguir segue uma análise dos elementos estruturais, tolerâncias dimensionais, identificação do processo e outras dimensões combinadas com aForja de liga de alumíniocaracterísticas:
I. Adaptabilidade ao processo da concepção estrutural
1. Evite características estruturantes extremas
| Estrutura do tabu | Manifestação do risco | Plano de melhoria |
| Furo profundo (profundidade do furo / diâmetro do furo > 5:1) | Punch é fácil de dobrar e quebrar, e a parede do buraco não é totalmente preenchido | Utilize a formação segmentada de buracos escalonados para reservar a franquia de perfuração subsequente |
| As costelas altas (altura das costelas / espessura da parede > 3:1) | O fluxo de metal está bloqueado, e a parte da costela está sem preenchimento | Projeto de costelas escalonadas para aumentar a inclinação da transição |
| Parede fina (espessura da parede < 2 mm) | Refrigeramento rápido durante a forja, fácil de dobrar | Espessamento parcial a 3-4 mm, depois de mecanizado |
Caso: O desenho do projecto de umAlumínioA carcaça do motor de liga tem um buraco de Φ10 mm de profundidade (profundidade de buraco 55 mm).A taxa de qualificação formativa aumentou de 40% para 92%.
2. Design diferenciado do ângulo de projeto
Ângulos correspondentes de séries de ligas:
Série 6 (6061/6082): parede exterior 5°-7°, parede interna 7°-10° (boa plasticidade, ângulo ligeiramente menor);
Série 7 (7075/7A04): parede exterior 7°-10°, parede interna 10°-15° (forte tendência de apagamento, é necessário aumentar o ângulo para evitar o entupimento);
Série 2 (2024/2A12): parede exterior 6°-8°, parede interna 8°-12° (evitar rachaduras de desmoldagem causadas por ângulo demasiado pequeno).
Optimização estrutural: Para estruturas de cavidade profunda (como as cavidades das baterias), é adotado um projeto de ângulo variável: 10° para a secção superior, 8° para a secção média e 5° para a secção inferior,com um mecanismo de ejeção para auxiliar no desmoldamento.
3- Combinação mecânica do raio do filete
Cálculo do raio mínimo do filete (Rmin):
Rmin = 0,2 × espessura da parede + 2 mm (aplicável às séries 6);
Rmin = 0,3 × espessura da parede + 3 mm (aplicável a séries 7 / séries 2).
Exemplo: Para as forjas 7075 com espessura de parede de 5 mm, o ângulo R deve ser ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 mm para evitar a fissura da concentração de tensão quando R < 3 mm.
Tratamento de peças especiais: A transição elíptica é utilizada na ligação entre as costelas e as telas (o eixo longo é ao longo da direção do fluxo do metal),como o projeto do filete elíptico R8×R12 na ligação das costelas de um determinado suporte para reduzir o risco de dobragem da forja.
II. Tolerâncias dimensionais e projeto de tolerância de usinagem
1- Adaptação da faixa de tolerância no processo de forja
Tolerância de dimensão linear (ver GB/T 15826.7-2012):
| Faixa de tamanho (mm) | Precisão normal da série 6 (mm) | 7 Grau de precisão aéreos (mm) |
| ≤ 50 | ± 0.5 | ± 0.3 |
| 50 a 120 | ± 0.8 | ± 0.5 |
| 120 a 260 | ± 12 | ± 0.8 |
Controle da tolerância geométrica: plano ≤ 0,5 mm/100 mm, verticalidade ≤ 0,8 mm/100 mm, partes de parede fina (espessura da parede < 5 mm) devem ser apertadas até 1/2 do valor padrão.
2Distribuição tridimensional da franquia de usinagem
Permissão radial: 3-5 mm (forja livre), 1,5-3 mm (forja a óleo) para a superfície cilíndrica externa; 4-6 mm (forja livre), 2-4 mm (forja a óleo) para a superfície do buraco interno.
Para as partes do eixo com uma relação de aspecto > 3, é necessário acrescentar uma tolerância anti-deformação de 1-2 mm na secção do meio.
Compensação da tolerância: para as forjas da série 7, devido à grande deformação de amortecimento, a tolerância do tamanho da chave deve ser aumentada em 20% a 30%,como a tolerância de diâmetro interno de uma flange 7075 aumentada de 3 mm para 4 mm.
III. Identificação do processo e requisitos especiais
1Marcação obrigatória da direcção do fluxo da fibra
Método de marcação: usar setas para indicar a direção da fibra na visão da secção transversal.O ângulo entre a direção da fibra e a direção da tensão principal deve ser ≤ 15° nas principais partes portadoras de tensão (como a área do buraco do parafuso do eixo).
Design proibido: evitar que a direção da tensão da forja seja perpendicular à direção da fibra (por exemplo, quando a direção do engrenagem é perpendicular à fibra,a resistência à dobra diminui em 30%).
2. Projeto da superfície de separação e do chefe de processo
Princípio de selecção da superfície de separação:
"Fusão" superior a 50 W, mas não superior a 100 W;
A rugosidade da superfície de separação das forjas da série 7 é de Ra≤1,6μm para evitar as aberrações causadas pelo rasgo do flash.
Processo de projeto de cabeça: para forjas assimétricas (como suportes em forma de L), uma cabeça de processo de Φ10-15 mm precisa ser projetada para posicionamento.e a posição é selecionada na área sem tensão.
3- Condições de tratamento térmico e de detecção de defeitos
Identificação do estado: a barra de título do desenho deve indicar o estado do T6/T74/T651, etc. Por exemplo, quando a forja 2024 requer o estado T4,Deve ser assinalado como "tratamento com solução + envelhecimento natural".
Termos de ensaio não destrutivo:
Partes importantes (como partes do chassi): detecção de falhas por ultra-som a 100% (nível de aceitação ≥ nível GB/T 6462-2017 II);
Forja de qualidade aeroespacial: adicionar ensaio de penetração fluorescente (nível de sensibilidade ≥ nível ASME V 2).
IV. Casos típicos de falhas e planos de melhoria
1Caso: 6061 craqueamento do braço de comando do automóvel
Problema de projeto original: A espessura da parede da teia no meio do corpo do braço muda repentinamente (de 8 mm→3 mm), o raio de transição é R2 mm e rachaduras na mudança repentina após a forja.
Design melhorado: A espessura da parede muda gradualmente (8mm→5mm→3mm), e a zona de transição é definida com um ângulo de R8mm+45°, e o problema de rachaduras desaparece.
2Caso: 7075 dimensão da articulação da aviação fora de tolerância
Configuração original da tolerância: diâmetro Φ50 mm±0,3 mm (forja a óleo), a taxa de exclusão da tolerância devido ao encolhimento por amortecimento na produção real atingiu 50%.
Plano de melhoria: marcar "4 mm de tolerância de usinagem após forja a quente, torneamento fino para Φ50 ± 0,05 mm após amortecimento", e a taxa qualificada é aumentada para 98%.
V. Ferramentas de conceção e referências normalizadas
1. Projeto assistido por simulação CAE
Use o Deform-3D para simular o fluxo de metal e otimizar o ângulo de rasto e o filete: por exemplo,A simulação de uma casca complexa mostra que a diferença de caudal do metal no filete R5mm do projeto original é de 20%, e a diferença de caudal é reduzida para 5% após a mudança para R8mm.
2Referências de normas industriais
Doméstico: GB/T 15826-2012 "Permissão de usinagem e tolerância das forjas a óleo de aço a martelo";
Internacional: ISO 8492:2011 "Tolerâncias de forja de alumínio e ligas de alumínio".
Em resumo, a concepção dos desenhos de forja de liga de alumínio precisa de acoplar profundamente as propriedades do material (como a sensibilidade ao apagamento da série 7),Processos de forja (tais como as leis de fluxo de metais da forja a óleo) e funções estruturais, e garantir a fabricabilidade e o desempenho das forjas através de ângulos de projeto razoáveis, raios de filete, atribuição de licenças e identificação do processo.Recomenda-se colaborar com os fabricantes de forja na fase de concepção e evitar os riscos do processo com antecedência através da análise DFM (design for manufacturability).
Email:cast@ebcastings.com
