Saat menyesuaikan tempa paduan aluminium, masalah proses apa yang harus diperhatikan dalam desain gambar?

Gambar desain tempa paduan aluminium yang disesuaikan harus terintegrasi erat dengan karakteristik proses penempaan untuk menghindari kesulitan pembentukan, kehilangan cetakan, atau cacat kinerja yang disebabkan oleh desain struktural yang tidak masuk akal. Berikut adalah analisis elemen struktural, toleransi dimensi, identifikasi proses, dan dimensi lain yang dikombinasikan dengan karakteristik penempaan paduan aluminium:

I. Kemampuan proses desain struktural

1. Hindari fitur struktural ekstrem

Studi Kasus: Gambar desain rumah motor paduan aluminium memiliki lubang dalam Φ10mm (kedalaman lubang 55mm). Pukulan aus parah selama penempaan, sehingga kemudian diubah menjadi lubang buta Φ10mm×30mm + lubang bertingkat Φ8mm×25mm. Tingkat kelulusan pembentukan meningkat dari 40% menjadi 92%.

2. Desain sudut kemiringan yang berbeda
Sudut yang sesuai untuk seri paduan:
Seri 6 (6061/6082): dinding luar 5°-7°, dinding dalam 7°-10° (plastisitas baik, sudut sedikit lebih kecil);
Seri 7 (7075/7A04): dinding luar 7°-10°, dinding dalam 10°-15° (kecenderungan pengerasan yang kuat, sudut perlu ditingkatkan untuk mencegah macet);
Seri 2 (2024/2A12): dinding luar 6°-8°, dinding dalam 8°-12° (hindari retak pelepasan cetakan yang disebabkan oleh sudut yang terlalu kecil).
Optimasi struktural: Untuk struktur rongga dalam (seperti rumah baterai), desain sudut variabel diadopsi: 10° untuk bagian atas, 8° untuk bagian tengah, dan 5° untuk bagian bawah, dengan mekanisme ejeksi untuk membantu pelepasan cetakan.

3. Pencocokan mekanis radius fillet
Perhitungan radius fillet minimum (Rmin):
Rmin = 0,2× ketebalan dinding + 2mm (berlaku untuk seri 6);
Rmin = 0,3× ketebalan dinding + 3mm (berlaku untuk seri 7 / seri 2).
Contoh: Untuk tempa 7075 dengan ketebalan dinding 5mm, sudut R harus ≥0,3×5+3=4,5mm untuk menghindari retak konsentrasi tegangan ketika R＜3mm.
Penanganan bagian khusus: Transisi elips digunakan pada sambungan antara rusuk dan web (sumbu panjang searah aliran logam), seperti desain fillet elips R8×R12 pada sambungan rusuk braket tertentu untuk mengurangi risiko lipatan tempa.

II. Toleransi dimensi dan desain kelonggaran pemesinan
1. Kemampuan proses penempaan pita toleransi

Toleransi dimensi linier (lihat GB/T 15826.7-2012):

Kontrol toleransi geometris: kerataan ≤ 0,5mm/100mm, vertikalitas ≤ 0,8mm/100mm, bagian berdinding tipis (ketebalan dinding < 5mm) perlu diperketat hingga 1/2 nilai standar.

2. Distribusi tiga dimensi kelonggaran pemesinan
Kelonggaran radial: 3-5mm (penempaan bebas), 1,5-3mm (penempaan cetakan) untuk permukaan silinder luar; 4-6mm (penempaan bebas), 2-4mm (penempaan cetakan) untuk permukaan lubang dalam.
Kelonggaran aksial: 2-4mm ditinggalkan pada setiap permukaan ujung. Untuk bagian poros dengan rasio aspek > 3, kelonggaran anti-warping 1-2mm perlu ditambahkan di bagian tengah.
Kompensasi kelonggaran: Untuk tempa seri 7, karena deformasi pengerasan yang besar, kelonggaran ukuran kunci perlu ditingkatkan sebesar 20%-30%, seperti kelonggaran diameter dalam flensa 7075 meningkat dari 3mm menjadi 4mm.

III. Identifikasi proses dan persyaratan khusus
1. Penandaan wajib arah aliran serat
Metode penandaan: Gunakan panah untuk menunjukkan arah serat dalam tampilan penampang. Sudut antara arah serat dan arah tegangan utama diperlukan ≤15° di bagian penahan tegangan utama (seperti area lubang baut hub).
Desain terlarang: Hindari arah tegangan tempa tegak lurus terhadap arah serat (misalnya, ketika arah gigi roda gigi tegak lurus terhadap serat, kekuatan lentur berkurang 30%).
2. Desain permukaan pemisahan dan boss proses
Prinsip pemilihan permukaan pemisahan:
Terletak pada penampang terbesar tempa untuk menghindari ketidaksejajaran akibat pemisahan asimetris;
Kekasaran permukaan pemisahan tempa seri 7 adalah Ra≤1,6μm untuk mencegah gerinda akibat robekan flash.
Desain boss proses: Untuk tempa asimetris (seperti braket berbentuk L), boss proses Φ10-15mm perlu dirancang untuk pemosisian. Boss selanjutnya dimesin dan dilepas, dan posisinya dipilih di area non-tegangan.
3. Status perlakuan panas dan persyaratan deteksi cacat
Identifikasi status: Bilah judul gambar harus menunjukkan status T6/T74/T651, dll. Misalnya, ketika tempa 2024 memerlukan status T4, harus ditandai sebagai "perlakuan larutan + penuaan alami".

Istilah pengujian non-destruktif:
Bagian penting (seperti bagian sasis): 100% deteksi cacat ultrasonik (tingkat penerimaan ≥ GB/T 6462-2017 tingkat II);
Tempa kelas kedirgantaraan: Tambahkan pengujian penetran fluoresen (tingkat sensitivitas ≥ ASME V 2 tingkat).

IV. Studi kasus kegagalan tipikal dan rencana perbaikan
1. Studi Kasus: Lengan kontrol mobil 6061 retak
Masalah desain asli: Ketebalan dinding web di tengah badan lengan berubah tiba-tiba (dari 8mm→3mm), radius transisi adalah R2mm, dan retakan pada perubahan mendadak setelah penempaan.
Desain yang ditingkatkan: Perubahan ketebalan dinding bertahap (8mm→5mm→3mm), dan zona transisi diatur dengan sudut R8mm+45°, dan masalah retakan menghilang.
2. Studi Kasus: Sambungan penerbangan 7075 ukuran di luar toleransi
Pengaturan toleransi asli: diameter Φ50mm±0,3mm (penempaan cetakan), tingkat di luar toleransi karena penyusutan pengerasan dalam produksi aktual mencapai 50%.
Rencana perbaikan: tandai "kelonggaran pemesinan 4mm setelah penempaan panas, pemesinan halus menjadi Φ50±0,05mm setelah pengerasan", dan tingkat kelulusan meningkat menjadi 98%.

V. Alat desain dan referensi standar
1. Desain berbantuan simulasi CAE
Gunakan Deform-3D untuk mensimulasikan aliran logam dan mengoptimalkan sudut kemiringan dan fillet: Misalnya, simulasi cangkang kompleks menunjukkan bahwa perbedaan laju aliran logam pada fillet R5mm dari desain asli adalah 20%, dan perbedaan laju aliran berkurang menjadi 5% setelah diubah menjadi R8mm.
2. Referensi standar industri
Domestik: GB/T 15826-2012 "Kelonggaran pemesinan dan toleransi tempa cetakan baja pada palu";
Internasional: ISO 8492:2011 "Toleransi tempa aluminium dan paduan aluminium".

Singkatnya, desain gambar tempa paduan aluminium perlu mengintegrasikan sifat material (seperti sensitivitas pengerasan seri 7), proses penempaan (seperti hukum aliran logam penempaan cetakan), dan fungsi struktural secara mendalam, serta memastikan kemampuan manufaktur dan kinerja tempa melalui sudut kemiringan yang masuk akal, radius fillet, alokasi kelonggaran, dan identifikasi proses. Disarankan untuk berkolaborasi dengan produsen tempa pada tahap desain dan menghindari risiko proses di muka melalui analisis DFM (desain untuk kemampuan manufaktur).

Email: cast@ebcastings.com