عند تخصيص صناعات الصقل من سبائك الألومنيوم، ما هي قضايا العملية التي يجب الانتباه إليها في تصميم الرسم؟
يجب أن تكون رسومات التصميم لسبائك الألومنيوم المطروقة المخصصة متكاملة بشكل وثيق مع خصائص عملية الطرق لتجنب صعوبات التشكيل، أو فقدان القالب، أو عيوب الأداء الناتجة عن التصميم الهيكلي غير المعقول. فيما يلي تحليل للعناصر الهيكلية، والتفاوتات الأبعاد، وتحديد العمليات، والأبعاد الأخرى بالاقتران مع خصائص سبائك الألومنيوم المطروقة:
أولاً. قابلية التصميم الهيكلي للعملية
1. تجنب الميزات الهيكلية المتطرفة
| هيكل محظور | مظاهر الخطر | خطة التحسين |
| ثقب عميق (عمق الثقب / قطر الثقب > 5:1) | سهولة انحناء وكسر المثقاب، وعدم امتلاء جدار الثقب بالكامل | استخدام تشكيل مقسم للثقب المتدرج لحجز سماحية الحفر اللاحقة |
| ضلع مرتفع (ارتفاع الضلع / سمك الجدار > 3:1) | انسداد تدفق المعدن، ونقص في امتلاء جزء الضلع | تصميم ضلع متدرج لزيادة منحدر الانتقال |
| جدار رقيق (سمك الجدار< 2 مم) | تبريد سريع أثناء الطرق، سهولة التجعد | تثخين جزئي إلى 3-4 مم، ثم تخفيف بالآلة لاحقًا |
حالة: رسم تصميم لغطاء محرك من سبائك الألومنيوم يحتوي على ثقب عميق بقطر 10 مم (عمق الثقب 55 مم). تعرض المثقاب لتآكل شديد أثناء الطرق، لذلك تم تغييره لاحقًا إلى ثقب أعمى بقطر 10 مم × 30 مم + ثقب متدرج بقطر 8 مم × 25 مم. زاد معدل تأهيل التشكيل من 40% إلى 92%.
2. تصميم زاوية السحب التفاضلي
الزوايا المقابلة لسلسلة السبائك:
سلسلة 6 (6061/6082): الجدار الخارجي 5 درجة - 7 درجة، الجدار الداخلي 7 درجة - 10 درجة (لدونة جيدة، زاوية أصغر قليلاً)؛
سلسلة 7 (7075/7A04): الجدار الخارجي 7 درجة - 10 درجة، الجدار الداخلي 10 درجة - 15 درجة (اتجاه تبريد قوي، تحتاج الزاوية إلى زيادة لمنع التعليق)؛
سلسلة 2 (2024/2A12): الجدار الخارجي 6 درجة - 8 درجة، الجدار الداخلي 8 درجة - 12 درجة (تجنب تشققات إزالة القالب الناتجة عن زاوية صغيرة جدًا).
تحسين الهيكل: بالنسبة لهياكل التجويف العميق (مثل أغلفة البطاريات)، يتم اعتماد تصميم زاوية متغيرة: 10 درجة للجزء العلوي، و 8 درجات للجزء الأوسط، و 5 درجات للجزء السفلي، مع آلية إخراج للمساعدة في إزالة القالب.
3. المطابقة الميكانيكية لنصف قطر الزاوية
حساب الحد الأدنى لنصف قطر الزاوية (Rmin):
Rmin = 0.2 × سمك الجدار + 2 مم (ينطبق على سلسلة 6)؛
Rmin = 0.3 × سمك الجدار + 3 مم (ينطبق على سلسلة 7 / سلسلة 2).
مثال: بالنسبة لسبائك 7075 المطروقة بسمك جدار 5 مم، يجب أن تكون زاوية R ≥ 0.3 × 5 + 3 = 4.5 مم لتجنب تشقق تركيز الإجهاد عندما تكون R < 3 مم.
معالجة الأجزاء الخاصة: يتم استخدام انتقال بيضاوي عند الاتصال بين الأضلاع والشبكات (المحور الطويل على طول اتجاه تدفق المعدن)، مثل تصميم زاوية بيضاوية R8 مم × R12 مم عند اتصال أضلاع دعامة معينة لتقليل خطر تجعد الطرق.
ثانياً. التفاوتات الأبعاد وتصميم سماحية الآلة
1. قابلية عملية الطرق لنطاق التفاوت
تفاوت الأبعاد الخطية (راجع GB/T 15826.7-2012):
| نطاق الحجم (مم) | سلسلة 6 دقة عادية (مم) | سلسلة 7 درجة دقة (مم) |
| ≤50 | ±0.5 | ±0.3 |
| 50-120 | ±0.8 | ±0.5 |
| 120-260 | ±1.2 | ±0.8 |
التحكم في التفاوت الهندسي: التسطيح ≤ 0.5 مم / 100 مم، الرأسية ≤ 0.8 مم / 100 مم، الأجزاء ذات الجدران الرقيقة (سمك الجدار< 5 مم) تحتاج إلى تشديد إلى 1/2 القيمة القياسية.
2. توزيع سماحية الآلة ثلاثي الأبعاد
سماحية شعاعية: 3-5 مم (طرق حر) ، 1.5-3 مم (طرق بالقالب) لسطح الأسطوانة الخارجي؛ 4-6 مم (طرق حر) ، 2-4 مم (طرق بالقالب) لسطح الثقب الداخلي.
سماحية محورية: يتم ترك 2-4 مم على كل سطح طرفي. بالنسبة لأجزاء العمود التي تكون نسبة الطول إلى العرض فيها > 3، يلزم إضافة سماحية مضادة للالتواء بمقدار 1-2 مم في المقطع الأوسط.
تعويض السماحية: بالنسبة لسبائك السلسلة 7 المطروقة، بسبب تشوه التبريد الكبير، يلزم زيادة سماحية الحجم الرئيسي بنسبة 20٪ - 30٪، مثل زيادة سماحية القطر الداخلي لشفة 7075 من 3 مم إلى 4 مم.
ثالثاً. تحديد العملية والمتطلبات الخاصة
1. علامة إلزامية لاتجاه تدفق الألياف
طريقة العلامة: استخدم أسهمًا للإشارة إلى اتجاه الألياف في المقطع العرضي. يُشترط أن تكون الزاوية بين اتجاه الألياف واتجاه الإجهاد الرئيسي ≤ 15 درجة في الأجزاء الحاملة للإجهاد الرئيسية (مثل منطقة ثقب مسمار المحور).
تصميم محظور: تجنب أن يكون اتجاه إجهاد الجزء المطروق عموديًا على اتجاه الألياف (مثل عندما يكون اتجاه سن الترس عموديًا على الألياف، تنخفض قوة الانحناء بنسبة 30٪).
2. تصميم سطح الفصل والنتوءات العملية
مبدأ اختيار سطح الفصل:
يقع في أقصى مقطع عرضي للجزء المطروق لتجنب عدم المحاذاة بسبب الفصل غير المتماثل؛
خشونة سطح الفصل لسبائك السلسلة 7 هي Ra ≤ 1.6 ميكرومتر لمنع النتوءات الناتجة عن تمزق الوميض.
تصميم النتوءات العملية: بالنسبة للأجزاء المطروقة غير المتماثلة (مثل الأقواس على شكل حرف L)، يلزم تصميم نتوء عملي بقطر 10-15 مم لتحديد الموضع. يتم تشغيل النتوء وإزالته لاحقًا، ويتم اختيار الموضع في منطقة غير الإجهاد.
3. حالة المعالجة الحرارية ومتطلبات الكشف عن العيوب
تحديد الحالة: يجب أن يشير شريط عنوان الرسم إلى حالة T6/T74/T651، إلخ. على سبيل المثال، عندما تتطلب سبائك 2024 المطروقة حالة T4، يجب تمييزها على أنها "معالجة محلول + تقادم طبيعي".
مصطلحات الاختبار غير الإتلافي:
الأجزاء الهامة (مثل أجزاء الهيكل): كشف عيوب بالموجات فوق الصوتية بنسبة 100٪ (مستوى القبول ≥ GB/T 6462-2017 المستوى الثاني)؛
سبائك الألومنيوم المطروقة بدرجة الطيران والفضاء: إضافة اختبار اختراق فلوري (مستوى الحساسية ≥ ASME V المستوى 2).
رابعاً. حالات الفشل النموذجية وخطط التحسين
1. حالة: تشقق ذراع التحكم للسيارة من سبائك 6061
مشكلة التصميم الأصلية: يتغير سمك جدار الشبكة في منتصف جسم الذراع فجأة (من 8 مم ← 3 مم)، ونصف قطر الانتقال هو 2 مم، وتظهر تشققات عند التغيير المفاجئ بعد الطرق.
التصميم المحسن: يتغير سمك الجدار تدريجيًا (8 مم → 5 مم → 3 مم)، ويتم تعيين منطقة الانتقال بزاوية R8 مم + 45 درجة، وتختفي مشكلة التشقق.
2. حالة: حجم وصلة الطيران 7075 خارج التفاوت
إعداد التفاوت الأصلي: القطر 50 مم ± 0.3 مم (طرق بالقالب)، ووصل معدل الخروج عن التفاوت بسبب انكماش التبريد في الإنتاج الفعلي إلى 50٪.
خطة التحسين: وضع علامة "4 مم سماحية آلة بعد الطرق الساخن، تشغيل دقيق إلى 50 مم ± 0.05 مم بعد التبريد"، وزيادة معدل التأهيل إلى 98٪.
خامساً. أدوات التصميم والمراجع القياسية
1. التصميم بمساعدة محاكاة CAE
استخدام Deform-3D لمحاكاة تدفق المعدن وتحسين زاوية السحب ونصف قطر الزاوية: على سبيل المثال، تظهر محاكاة غلاف معقد أن فرق معدل تدفق المعدن عند زاوية R5 مم في التصميم الأصلي هو 20٪، ويتم تقليل فرق معدل التدفق إلى 5٪ بعد التغيير إلى R8 مم.
2. مراجع المعايير الصناعية
محلي: GB/T 15826-2012 "سماحية الآلة وتفاوت سبائك الألومنيوم المطروقة بالقالب على المطرقة"؛
دولي: ISO 8492:2011 "تفاوتات سبائك الألومنيوم والألومنيوم المطروقة".
باختصار، يتطلب تصميم رسومات سبائك الألومنيوم المطروقة اقترانًا عميقًا بخصائص المواد (مثل حساسية التبريد للسلسلة 7)، وعمليات الطرق (مثل قوانين تدفق المعدن للطرق بالقالب)، والوظائف الهيكلية، وضمان قابلية التصنيع وأداء الأجزاء المطروقة من خلال زوايا السحب المناسبة، ونصف قطر الزوايا، وتخصيص السماحية، وتحديد العمليات. يوصى بالتعاون مع مصنعي الأجزاء المطروقة في مرحلة التصميم وتجنب مخاطر العمليات مسبقًا من خلال تحليل DFM (التصميم من أجل قابلية التصنيع).
البريد الإلكتروني:cast@ebcastings.com
