رسومات التصميم الخاصة بكأدوات صناعة الألومنيوميجب أن تكون متكاملة بشكل وثيق مع خصائص عملية التصنيع لتجنب صعوبات التشكيل أو فقدان القالب أو عيوب الأداء الناجمة عن التصميم الهيكلي غير المعقول.فيما يلي تحليل للعناصر الهيكلية، التسامحات الأبعاد، وتحديد العملية والأبعاد الأخرى جنبا إلى جنب معصياغة سبائك الألومنيومالخصائص:
I. القدرة على التكيف مع العمليات في التصميم الهيكلي
1تجنب الخصائص الهيكلية المتطرفة
| هيكل المحرمات | إظهار المخاطر | خطة تحسين |
| حفرة عميقة (عمق حفرة / قطر حفرة > 5:1) | من السهل أن ينحني والكسر، والجدار الحفرة ليست مليئة تماما | استخدام حفرة خطوة قطعة تشكيل احتياطية لخصم الحفر اللاحق |
| الأضلاع العالية (ارتفاع الأضلاع / سمك الجدار > 3:1) | يتم حجب تدفق المعدن، وجزء الضلع يفتقر إلى ملء | تصميم الأضلاع المتدرجة لزيادة منحدر الانتقال |
| جدار رقيق (سمك الجدار < 2 ملم) | تبريد سريع أثناء التصنيع ، سهلة الطي | تكثيف جزئي إلى 3-4 ملم ، والتهليل التالي للآلات |
القضية: رسم التصميمالألومنيومتحتوي علبة محرك السبائك على ثقب عميق Φ10mm (عمق الثقب 55mm) ، فقد تعرضت اللقطة للكسوف الشديد أثناء التصنيع ، لذلك تم تغييرها لاحقًا إلى ثقب عميق Φ10mm × 30mm +Φ8mm × 25mm.ارتفعت نسبة التأهيل من 40% إلى 92%.
2تصميم متباين لزاوية السحب
الزوايا المقابلة لسلسلة السبائك:
السلسلة 6 (6061/6082): الجدار الخارجي 5°-7°، الجدار الداخلي 7°-10° (بلاستيكية جيدة، زاوية أصغر قليلاً).
السلسلة 7 (7075/7A04): الجدار الخارجي 7°-10°، الجدار الداخلي 10°-15° (ميل قوي إلى التخفيف، يجب زيادة الزاوية لمنع التشنج).
السلسلة 2 (2024/2A12): الجدار الخارجي 6°-8°، الجدار الداخلي 8°-12° (تجنب إزالة الشقوق الناجمة عن الزاوية الصغيرة جداً).
تحسين الهيكل: بالنسبة لهياكل تجويف عميقة (مثل غرف البطارية) ، يتم اعتماد تصميم زاوية متغيرة: 10 درجة للجزء العلوي ، 8 درجة للجزء الأوسط ، و 5 درجة للجزء السفلي ،مع آلية طرد للمساعدة في إزالة الشكل.
3. التطابق الميكانيكي لقطر الشريط
حساب الحد الأدنى لقطر الشريط (Rmin):
Rmin = 0.2 × سمك الجدار + 2mm (يتم تطبيقه على سلسلة 6) ؛
Rmin = 0.3 × سمك الجدار + 3mm (منطبق على سلسلة 7 / سلسلة 2).
مثال: بالنسبة للصقاقات 7075 ذات سمك الجدار 5 ملم ، يجب أن تكون الزاوية R ≥0.3 × 5 + 3 = 4.5 ملم لتجنب تشقق تركيز الإجهاد عند R < 3 ملم.
معالجة الأجزاء الخاصة: يتم استخدام الانتقال الإهليلسي في الاتصال بين الأضلاع والشبكات (المحور الطويل على طول اتجاه تدفق المعدن) ،مثل تصميم R8 × R12 اللفافة البيضاوية في اتصال الأضلاع من دعامة معينة للحد من خطر طي التزييف.
التصميم المتعلق بالتسامحات الأبعاد والمساحات المسموح بها في التصنيع
1عملية التجديف تكييف نطاق التسامح
معدل التسامح بين الأبعاد الخطية (راجع GB/T 15826.7-2012):
| نطاق الحجم (ملم) | الدقة الطبيعية للسلسلة 6 (ملم) | 7 درجة الدقة في الهواء (ملم) |
| ≤50 | ± 0.5 | ± 0.3 |
| 50-120 | ± 0.8 | ± 0.5 |
| 120-260 | ± 12 | ± 0.8 |
التحكم في التسامح الهندسي: السطوح ≤ 0.5mm/100mm ، الرأسية ≤ 0.8mm/100mm ، يجب تشديد الأجزاء ذات الجدران الرقيقة (سمك الجدار < 5mm) إلى 1/2 القيمة القياسية.
2التوزيع الثلاثي الأبعاد لخصم التصنيع
الحد الأقصى للإشعاع: 3-5 ملم (التصنيع الحر) ، 1.5-3 ملم (التصنيع المقطوع) للسطح الأسطواني الخارجي ؛ 4-6 ملم (التصنيع الحر) ، 2-4 ملم (التصنيع المقطوع) لسطح الثقب الداخلي.
الحد الأقصى للقوة المحورية: 2-4 ملم على كل سطح نهائي. بالنسبة لأجزاء العمود ذات نسبة الجانب > 3 ، يجب إضافة 1-2 ملم من الحد الأقصى لمكافحة التشوه في القسم الأوسط.
تعويضات الحجم: بالنسبة لسلسلة 7 من الصقاقات ، بسبب تشوه التخفيف الكبير ، يجب زيادة الحجم المسموح به بنسبة 20٪ إلى 30٪ ،مثل الحد المسموح به للقطر الداخلي للشريط 7075 من 3mm إلى 4mm.
تحديد العملية والمتطلبات الخاصة
1علامة إلزامية لتوجيه تدفق الألياف
طريقة العلامة: استخدم الأسهم للإشارة إلى اتجاه الألياف في الرؤية الشعبية.يجب أن تكون الزاوية بين اتجاه الألياف واتجاه الإجهاد الرئيسي ≤15 درجة في الأجزاء الرئيسية التي تحمل الإجهاد (مثل منطقة ثقب محور الكهرباء).
التصميم المحظور: تجنب اتجاه الإجهاد في التكليف عموديًا على اتجاه الألياف (مثل عندما يكون اتجاه أسنان العدادات عموديًا على الألياف ،قوة الانحناء تنخفض بنسبة 30٪).
2تصميم سطح الانفصال و رئيس العملية
مبدأ اختيار سطح الانفصال:
يقع في أقصى مقطع عرضي للصناعة الصناعية لتجنب عدم المواءمة الناجمة عن الانفصال غير المتماثل.
وقاحة سطح الانفصال من سلسلة 7 صناعة الصقل هو Ra≤1.6μm لمنع burrs الناجمة عن تمزيق من فلاش.
تصميم رأس العملية: بالنسبة للصناعات الذهبية غير المتماثلة (مثل أقواس L) ، يجب تصميم رأس العملية Φ10-15mm لتحديد الموقع. يتم بعد ذلك معالجة الرأس وإزالته ،ويتم اختيار الموقف في منطقة عدم الإجهاد.
3حالة المعالجة الحرارية ومتطلبات الكشف عن العيوب
تحديد الحالة: يجب أن يشير شريط عنوان الرسم إلى حالة T6 / T74 / T651 وما إلى ذلك. على سبيل المثال عندما يتطلب صياغة 2024 حالة T4 ،يجب أن يكون عليها علامة "معالجة محلول + شيخوخة طبيعية".
شروط الاختبار غير المدمرة:
أجزاء مهمة (مثل أجزاء الهيكل): الكشف عن عيوب بالموجات فوق الصوتية بنسبة 100٪ (مستوى القبول ≥ GB/T 6462-2017 II level) ؛
صناعات الصناعة الجوية: إضافة اختبار اختراق الفلورسنت (مستوى الحساسية ≥ مستوى ASME V 2).
IV - حالات الفشل النموذجية وخطط التحسين
1القضية: 6061 انفجار ذراع التحكم في السيارات
مشكلة التصميم الأصلية: تتغير سمك جدار الشبكة في منتصف جسم الذراع فجأة (من 8 ملم إلى 3 ملم) ، ويكون نصف قطر الانتقال R2 ملم ، ويتشقق عند التغيير المفاجئ بعد التزوير.
تصميم محسن: يتغير سمك الجدار تدريجياً (8mm→5mm→3mm) ، ويتم تعيين منطقة الانتقال بزاوية R8mm+45 ° ، وتختفي مشكلة الشقوق.
2القضية: 7075 حجم مفصل الطيران خارج التسامح
الإعداد الأصلي للتسامح: قطر Φ50mm±0.3mm (التصنيع بالموت) ، وبلغ معدل عدم التسامح بسبب تقلص التخفيف في الإنتاج الفعلي 50٪.
خطة التحسين: علامة "4 ملم إعفاء معالجة بعد التصنيع الساخن، والتحويل الدقيق إلى Φ50 ± 0.05 ملم بعد التخفيف" ويزيد معدل المؤهل إلى 98٪.
أدوات التصميم والمراجع القياسية
1التصميم بمساعدة محاكاة CAE
استخدم Deform-3D لمحاكاة تدفق المعدن وتحسين زاوية السحب والفيل: على سبيل المثال،يظهر محاكاة قشرة معقدة أن فرق معدل تدفق المعدن في شرائح R5mm من التصميم الأصلي هو 20%، ويتم تقليل فرق معدل التدفق إلى 5٪ بعد تغيير إلى R8mm.
2المراجع القياسية للصناعة
المحلي: GB/T 15826-2012 "معايير التصنيع والتسامح في صناعات الصلب المقطعة على المطرقة".
الدولية: ISO 8492:2011 "تسامحات صياغة الألومنيوم وسبائك الألومنيوم".
باختصار، يجب أن تصميم رسومات سبيكة الألومنيوم صناعة الصناعات المعدنية إلى حد بعيد ربط خصائص المواد (مثل حساسية التخفيف من السلسلة 7) ،عمليات التصنيع (مثل قوانين تدفق المعادن في التصنيع) والوظائف الهيكلية، وضمان قابلية تصنيع وأداء الصفائح من خلال زوايا مسودة معقولة ، نصف قطرها ، تخصيص الحصة وتحديد العملية.يوصى بالتعاون مع مصنعي التصنيع في مرحلة التصميم وتجنب مخاطر العملية مقدما من خلال تحليل DFM (التصميم من أجل القدرة على التصنيع).
البريد الإلكتروني:cast@ebcastings.com
رسومات التصميم الخاصة بكأدوات صناعة الألومنيوميجب أن تكون متكاملة بشكل وثيق مع خصائص عملية التصنيع لتجنب صعوبات التشكيل أو فقدان القالب أو عيوب الأداء الناجمة عن التصميم الهيكلي غير المعقول.فيما يلي تحليل للعناصر الهيكلية، التسامحات الأبعاد، وتحديد العملية والأبعاد الأخرى جنبا إلى جنب معصياغة سبائك الألومنيومالخصائص:
I. القدرة على التكيف مع العمليات في التصميم الهيكلي
1تجنب الخصائص الهيكلية المتطرفة
| هيكل المحرمات | إظهار المخاطر | خطة تحسين |
| حفرة عميقة (عمق حفرة / قطر حفرة > 5:1) | من السهل أن ينحني والكسر، والجدار الحفرة ليست مليئة تماما | استخدام حفرة خطوة قطعة تشكيل احتياطية لخصم الحفر اللاحق |
| الأضلاع العالية (ارتفاع الأضلاع / سمك الجدار > 3:1) | يتم حجب تدفق المعدن، وجزء الضلع يفتقر إلى ملء | تصميم الأضلاع المتدرجة لزيادة منحدر الانتقال |
| جدار رقيق (سمك الجدار < 2 ملم) | تبريد سريع أثناء التصنيع ، سهلة الطي | تكثيف جزئي إلى 3-4 ملم ، والتهليل التالي للآلات |
القضية: رسم التصميمالألومنيومتحتوي علبة محرك السبائك على ثقب عميق Φ10mm (عمق الثقب 55mm) ، فقد تعرضت اللقطة للكسوف الشديد أثناء التصنيع ، لذلك تم تغييرها لاحقًا إلى ثقب عميق Φ10mm × 30mm +Φ8mm × 25mm.ارتفعت نسبة التأهيل من 40% إلى 92%.
2تصميم متباين لزاوية السحب
الزوايا المقابلة لسلسلة السبائك:
السلسلة 6 (6061/6082): الجدار الخارجي 5°-7°، الجدار الداخلي 7°-10° (بلاستيكية جيدة، زاوية أصغر قليلاً).
السلسلة 7 (7075/7A04): الجدار الخارجي 7°-10°، الجدار الداخلي 10°-15° (ميل قوي إلى التخفيف، يجب زيادة الزاوية لمنع التشنج).
السلسلة 2 (2024/2A12): الجدار الخارجي 6°-8°، الجدار الداخلي 8°-12° (تجنب إزالة الشقوق الناجمة عن الزاوية الصغيرة جداً).
تحسين الهيكل: بالنسبة لهياكل تجويف عميقة (مثل غرف البطارية) ، يتم اعتماد تصميم زاوية متغيرة: 10 درجة للجزء العلوي ، 8 درجة للجزء الأوسط ، و 5 درجة للجزء السفلي ،مع آلية طرد للمساعدة في إزالة الشكل.
3. التطابق الميكانيكي لقطر الشريط
حساب الحد الأدنى لقطر الشريط (Rmin):
Rmin = 0.2 × سمك الجدار + 2mm (يتم تطبيقه على سلسلة 6) ؛
Rmin = 0.3 × سمك الجدار + 3mm (منطبق على سلسلة 7 / سلسلة 2).
مثال: بالنسبة للصقاقات 7075 ذات سمك الجدار 5 ملم ، يجب أن تكون الزاوية R ≥0.3 × 5 + 3 = 4.5 ملم لتجنب تشقق تركيز الإجهاد عند R < 3 ملم.
معالجة الأجزاء الخاصة: يتم استخدام الانتقال الإهليلسي في الاتصال بين الأضلاع والشبكات (المحور الطويل على طول اتجاه تدفق المعدن) ،مثل تصميم R8 × R12 اللفافة البيضاوية في اتصال الأضلاع من دعامة معينة للحد من خطر طي التزييف.
التصميم المتعلق بالتسامحات الأبعاد والمساحات المسموح بها في التصنيع
1عملية التجديف تكييف نطاق التسامح
معدل التسامح بين الأبعاد الخطية (راجع GB/T 15826.7-2012):
| نطاق الحجم (ملم) | الدقة الطبيعية للسلسلة 6 (ملم) | 7 درجة الدقة في الهواء (ملم) |
| ≤50 | ± 0.5 | ± 0.3 |
| 50-120 | ± 0.8 | ± 0.5 |
| 120-260 | ± 12 | ± 0.8 |
التحكم في التسامح الهندسي: السطوح ≤ 0.5mm/100mm ، الرأسية ≤ 0.8mm/100mm ، يجب تشديد الأجزاء ذات الجدران الرقيقة (سمك الجدار < 5mm) إلى 1/2 القيمة القياسية.
2التوزيع الثلاثي الأبعاد لخصم التصنيع
الحد الأقصى للإشعاع: 3-5 ملم (التصنيع الحر) ، 1.5-3 ملم (التصنيع المقطوع) للسطح الأسطواني الخارجي ؛ 4-6 ملم (التصنيع الحر) ، 2-4 ملم (التصنيع المقطوع) لسطح الثقب الداخلي.
الحد الأقصى للقوة المحورية: 2-4 ملم على كل سطح نهائي. بالنسبة لأجزاء العمود ذات نسبة الجانب > 3 ، يجب إضافة 1-2 ملم من الحد الأقصى لمكافحة التشوه في القسم الأوسط.
تعويضات الحجم: بالنسبة لسلسلة 7 من الصقاقات ، بسبب تشوه التخفيف الكبير ، يجب زيادة الحجم المسموح به بنسبة 20٪ إلى 30٪ ،مثل الحد المسموح به للقطر الداخلي للشريط 7075 من 3mm إلى 4mm.
تحديد العملية والمتطلبات الخاصة
1علامة إلزامية لتوجيه تدفق الألياف
طريقة العلامة: استخدم الأسهم للإشارة إلى اتجاه الألياف في الرؤية الشعبية.يجب أن تكون الزاوية بين اتجاه الألياف واتجاه الإجهاد الرئيسي ≤15 درجة في الأجزاء الرئيسية التي تحمل الإجهاد (مثل منطقة ثقب محور الكهرباء).
التصميم المحظور: تجنب اتجاه الإجهاد في التكليف عموديًا على اتجاه الألياف (مثل عندما يكون اتجاه أسنان العدادات عموديًا على الألياف ،قوة الانحناء تنخفض بنسبة 30٪).
2تصميم سطح الانفصال و رئيس العملية
مبدأ اختيار سطح الانفصال:
يقع في أقصى مقطع عرضي للصناعة الصناعية لتجنب عدم المواءمة الناجمة عن الانفصال غير المتماثل.
وقاحة سطح الانفصال من سلسلة 7 صناعة الصقل هو Ra≤1.6μm لمنع burrs الناجمة عن تمزيق من فلاش.
تصميم رأس العملية: بالنسبة للصناعات الذهبية غير المتماثلة (مثل أقواس L) ، يجب تصميم رأس العملية Φ10-15mm لتحديد الموقع. يتم بعد ذلك معالجة الرأس وإزالته ،ويتم اختيار الموقف في منطقة عدم الإجهاد.
3حالة المعالجة الحرارية ومتطلبات الكشف عن العيوب
تحديد الحالة: يجب أن يشير شريط عنوان الرسم إلى حالة T6 / T74 / T651 وما إلى ذلك. على سبيل المثال عندما يتطلب صياغة 2024 حالة T4 ،يجب أن يكون عليها علامة "معالجة محلول + شيخوخة طبيعية".
شروط الاختبار غير المدمرة:
أجزاء مهمة (مثل أجزاء الهيكل): الكشف عن عيوب بالموجات فوق الصوتية بنسبة 100٪ (مستوى القبول ≥ GB/T 6462-2017 II level) ؛
صناعات الصناعة الجوية: إضافة اختبار اختراق الفلورسنت (مستوى الحساسية ≥ مستوى ASME V 2).
IV - حالات الفشل النموذجية وخطط التحسين
1القضية: 6061 انفجار ذراع التحكم في السيارات
مشكلة التصميم الأصلية: تتغير سمك جدار الشبكة في منتصف جسم الذراع فجأة (من 8 ملم إلى 3 ملم) ، ويكون نصف قطر الانتقال R2 ملم ، ويتشقق عند التغيير المفاجئ بعد التزوير.
تصميم محسن: يتغير سمك الجدار تدريجياً (8mm→5mm→3mm) ، ويتم تعيين منطقة الانتقال بزاوية R8mm+45 ° ، وتختفي مشكلة الشقوق.
2القضية: 7075 حجم مفصل الطيران خارج التسامح
الإعداد الأصلي للتسامح: قطر Φ50mm±0.3mm (التصنيع بالموت) ، وبلغ معدل عدم التسامح بسبب تقلص التخفيف في الإنتاج الفعلي 50٪.
خطة التحسين: علامة "4 ملم إعفاء معالجة بعد التصنيع الساخن، والتحويل الدقيق إلى Φ50 ± 0.05 ملم بعد التخفيف" ويزيد معدل المؤهل إلى 98٪.
أدوات التصميم والمراجع القياسية
1التصميم بمساعدة محاكاة CAE
استخدم Deform-3D لمحاكاة تدفق المعدن وتحسين زاوية السحب والفيل: على سبيل المثال،يظهر محاكاة قشرة معقدة أن فرق معدل تدفق المعدن في شرائح R5mm من التصميم الأصلي هو 20%، ويتم تقليل فرق معدل التدفق إلى 5٪ بعد تغيير إلى R8mm.
2المراجع القياسية للصناعة
المحلي: GB/T 15826-2012 "معايير التصنيع والتسامح في صناعات الصلب المقطعة على المطرقة".
الدولية: ISO 8492:2011 "تسامحات صياغة الألومنيوم وسبائك الألومنيوم".
باختصار، يجب أن تصميم رسومات سبيكة الألومنيوم صناعة الصناعات المعدنية إلى حد بعيد ربط خصائص المواد (مثل حساسية التخفيف من السلسلة 7) ،عمليات التصنيع (مثل قوانين تدفق المعادن في التصنيع) والوظائف الهيكلية، وضمان قابلية تصنيع وأداء الصفائح من خلال زوايا مسودة معقولة ، نصف قطرها ، تخصيص الحصة وتحديد العملية.يوصى بالتعاون مع مصنعي التصنيع في مرحلة التصميم وتجنب مخاطر العملية مقدما من خلال تحليل DFM (التصميم من أجل القدرة على التصنيع).
البريد الإلكتروني:cast@ebcastings.com
