Gambar desain dari tempa paduan aluminium yang disesuaikan harus diintegrasikan secara 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 lainnya yang dikombinasikan dengan karakteristik tempa paduan aluminium:
I. Kemampuan adaptasi proses dari desain struktural
1. Hindari fitur struktural ekstrem
| Struktur tabu | Manifestasi risiko | Rencana perbaikan |
| Lubang dalam (kedalaman lubang / diameter lubang > 5:1) | Pukulan mudah bengkok dan patah, dan dinding lubang tidak terisi penuh | Gunakan pembentukan bertahap lubang tersegmentasi untuk menyimpan tunjangan pengeboran selanjutnya |
| Rusuk tinggi (tinggi rusuk / ketebalan dinding > 3:1) | Aliran logam terhalang, dan bagian rusuk kekurangan pengisian | Desain rusuk bertahap untuk meningkatkan kemiringan transisi |
| Dinding tipis (ketebalan dinding < 2mm) | Pendinginan cepat selama penempaan, mudah dilipat | Penebalan sebagian menjadi 3-4mm, penipisan pemesinan selanjutnya |
Kasus: Gambar desain dari aluminium rumah motor paduan memiliki lubang dalam Φ10mm (kedalaman lubang 55mm). Pukulan sangat aus selama penempaan, sehingga kemudian diubah menjadi lubang buta Φ10mm×30mm + lubang bertahap Φ8mm×25mm. Tingkat kualifikasi pembentukan meningkat dari 40% menjadi 92%.
2. Desain sudut draf yang berbeda
Sudut yang sesuai dari 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 pendinginan yang kuat, sudut perlu ditingkatkan untuk mencegah kemacetan);
Seri 2 (2024/2A12): dinding luar 6°-8°, dinding dalam 8°-12° (hindari retakan 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 dari 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 konsentrasi tegangan retak ketika R＜3mm.
Perawatan bagian khusus: Transisi elips digunakan pada sambungan antara rusuk dan jaring (sumbu panjang sejajar dengan arah aliran logam), seperti desain fillet elips R8×R12 pada sambungan rusuk dari braket tertentu untuk mengurangi risiko lipatan penempaan.
II. Toleransi dimensi dan desain tunjangan pemesinan
1. Adaptasi proses penempaan dari pita toleransi
Toleransi dimensi linier (mengacu pada GB/T 15826.7-2012):
| Rentang Ukuran (mm) | Akurasi Normal Seri 6 (mm) | Nilai Presisi Aeries 7 (mm) |
| ≤50 | ±0,5 | ±0,3 |
| 50-120 | ±0,8 | ±0,5 |
| 120-260 | ±1,2 | ±0,8 |
Kontrol toleransi geometris: kerataan ≤ 0,5mm/100mm, vertikalitas ≤ 0,8mm/100mm, bagian berdinding tipis (ketebalan dinding < 5mm) perlu dikencangkan ke 1/2 nilai standar.
2. Distribusi tiga dimensi dari tunjangan pemesinan
Tunjangan radial: 3-5mm (penempaan bebas), 1,5-3mm (penempaan mati) untuk permukaan silinder luar; 4-6mm (penempaan bebas), 2-4mm (penempaan mati) untuk permukaan lubang dalam.
Tunjangan aksial: 2-4mm dibiarkan pada setiap permukaan ujung. Untuk bagian poros dengan rasio aspek > 3, tunjangan anti-warping 1-2mm perlu ditambahkan di bagian tengah.
Kompensasi tunjangan: Untuk tempa seri 7, karena deformasi pendinginan yang besar, tunjangan ukuran kunci perlu ditingkatkan sebesar 20%-30%, seperti tunjangan diameter dalam dari 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 kunci (seperti area lubang baut hub).
Desain terlarang: Hindari arah tegangan penempaan yang tegak lurus dengan arah serat (seperti ketika arah gigi roda gigi tegak lurus dengan serat, kekuatan lentur berkurang sebesar 30%).
2. Desain permukaan perpisahan dan bos proses
Prinsip pemilihan permukaan perpisahan:
Terletak di penampang maksimum penempaan untuk menghindari ketidaksejajaran yang disebabkan oleh perpisahan asimetris;
Kekasaran permukaan perpisahan dari tempa seri 7 adalah Ra≤1,6μm untuk mencegah duri yang disebabkan oleh robekan flash.
Desain bos proses: Untuk tempa asimetris (seperti braket berbentuk L), bos proses Φ10-15mm perlu dirancang untuk penentuan posisi. Bos selanjutnya dikerjakan dan dihapus, 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 penempaan 2024 memerlukan status T4, itu harus ditandai sebagai "perlakuan solusi + penuaan alami".
Ketentuan pengujian non-destruktif:
Bagian penting (seperti bagian sasis): deteksi cacat ultrasonik 100% (tingkat penerimaan ≥ GB/T 6462-2017 tingkat II);
Tempa kelas kedirgantaraan: Tambahkan pengujian penetrasi fluoresen (tingkat sensitivitas ≥ tingkat ASME V 2).
IV. Kasus kegagalan tipikal dan rencana perbaikan
1. Kasus: Retak lengan kontrol mobil 6061
Masalah desain asli: Ketebalan dinding jaring di tengah badan lengan berubah tiba-tiba (dari 8mm→3mm), radius transisi adalah R2mm, dan retak pada perubahan tiba-tiba setelah penempaan.
Desain yang ditingkatkan: Ketebalan dinding berubah secara bertahap (8mm→5mm→3mm), dan zona transisi diatur dengan sudut R8mm+45°, dan masalah retak menghilang.
2. Kasus: Ukuran sambungan penerbangan 7075 di luar toleransi
Pengaturan toleransi asli: diameter Φ50mm±0,3mm (penempaan mati), tingkat di luar toleransi karena penyusutan pendinginan dalam produksi aktual mencapai 50%.
Rencana perbaikan: tandai "tunjangan pemesinan 4mm setelah penempaan panas, pembalikan halus ke Φ50±0,05mm setelah pendinginan", dan tingkat yang memenuhi syarat meningkat menjadi 98%.
V. Alat desain dan referensi standar
1. Desain berbantuan simulasi CAE
Gunakan Deform-3D untuk mensimulasikan aliran logam dan mengoptimalkan sudut draf 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 berubah menjadi R8mm.
2. Referensi standar industri
Domestik: GB/T 15826-2012 "Tunjangan pemesinan dan toleransi tempa mati baja pada palu";
Internasional: ISO 8492:2011 "Toleransi penempaan aluminium dan paduan aluminium".
Singkatnya, desain gambar tempa paduan aluminium perlu menggabungkan secara mendalam sifat material (seperti sensitivitas pendinginan dari seri 7), proses penempaan (seperti hukum aliran logam dari penempaan mati) dan fungsi struktural, dan memastikan kemampuan manufaktur dan kinerja tempa melalui sudut draf yang masuk akal, radius fillet, alokasi tunjangan, dan identifikasi proses. Disarankan untuk berkolaborasi dengan produsen penempaan pada tahap desain dan menghindari risiko proses terlebih dahulu melalui analisis DFM (desain untuk kemampuan manufaktur).
Email: cast@ebcastings.com
Gambar desain dari tempa paduan aluminium yang disesuaikan harus diintegrasikan secara 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 lainnya yang dikombinasikan dengan karakteristik tempa paduan aluminium:
I. Kemampuan adaptasi proses dari desain struktural
1. Hindari fitur struktural ekstrem
| Struktur tabu | Manifestasi risiko | Rencana perbaikan |
| Lubang dalam (kedalaman lubang / diameter lubang > 5:1) | Pukulan mudah bengkok dan patah, dan dinding lubang tidak terisi penuh | Gunakan pembentukan bertahap lubang tersegmentasi untuk menyimpan tunjangan pengeboran selanjutnya |
| Rusuk tinggi (tinggi rusuk / ketebalan dinding > 3:1) | Aliran logam terhalang, dan bagian rusuk kekurangan pengisian | Desain rusuk bertahap untuk meningkatkan kemiringan transisi |
| Dinding tipis (ketebalan dinding < 2mm) | Pendinginan cepat selama penempaan, mudah dilipat | Penebalan sebagian menjadi 3-4mm, penipisan pemesinan selanjutnya |
Kasus: Gambar desain dari aluminium rumah motor paduan memiliki lubang dalam Φ10mm (kedalaman lubang 55mm). Pukulan sangat aus selama penempaan, sehingga kemudian diubah menjadi lubang buta Φ10mm×30mm + lubang bertahap Φ8mm×25mm. Tingkat kualifikasi pembentukan meningkat dari 40% menjadi 92%.
2. Desain sudut draf yang berbeda
Sudut yang sesuai dari 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 pendinginan yang kuat, sudut perlu ditingkatkan untuk mencegah kemacetan);
Seri 2 (2024/2A12): dinding luar 6°-8°, dinding dalam 8°-12° (hindari retakan 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 dari 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 konsentrasi tegangan retak ketika R＜3mm.
Perawatan bagian khusus: Transisi elips digunakan pada sambungan antara rusuk dan jaring (sumbu panjang sejajar dengan arah aliran logam), seperti desain fillet elips R8×R12 pada sambungan rusuk dari braket tertentu untuk mengurangi risiko lipatan penempaan.
II. Toleransi dimensi dan desain tunjangan pemesinan
1. Adaptasi proses penempaan dari pita toleransi
Toleransi dimensi linier (mengacu pada GB/T 15826.7-2012):
| Rentang Ukuran (mm) | Akurasi Normal Seri 6 (mm) | Nilai Presisi Aeries 7 (mm) |
| ≤50 | ±0,5 | ±0,3 |
| 50-120 | ±0,8 | ±0,5 |
| 120-260 | ±1,2 | ±0,8 |
Kontrol toleransi geometris: kerataan ≤ 0,5mm/100mm, vertikalitas ≤ 0,8mm/100mm, bagian berdinding tipis (ketebalan dinding < 5mm) perlu dikencangkan ke 1/2 nilai standar.
2. Distribusi tiga dimensi dari tunjangan pemesinan
Tunjangan radial: 3-5mm (penempaan bebas), 1,5-3mm (penempaan mati) untuk permukaan silinder luar; 4-6mm (penempaan bebas), 2-4mm (penempaan mati) untuk permukaan lubang dalam.
Tunjangan aksial: 2-4mm dibiarkan pada setiap permukaan ujung. Untuk bagian poros dengan rasio aspek > 3, tunjangan anti-warping 1-2mm perlu ditambahkan di bagian tengah.
Kompensasi tunjangan: Untuk tempa seri 7, karena deformasi pendinginan yang besar, tunjangan ukuran kunci perlu ditingkatkan sebesar 20%-30%, seperti tunjangan diameter dalam dari 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 kunci (seperti area lubang baut hub).
Desain terlarang: Hindari arah tegangan penempaan yang tegak lurus dengan arah serat (seperti ketika arah gigi roda gigi tegak lurus dengan serat, kekuatan lentur berkurang sebesar 30%).
2. Desain permukaan perpisahan dan bos proses
Prinsip pemilihan permukaan perpisahan:
Terletak di penampang maksimum penempaan untuk menghindari ketidaksejajaran yang disebabkan oleh perpisahan asimetris;
Kekasaran permukaan perpisahan dari tempa seri 7 adalah Ra≤1,6μm untuk mencegah duri yang disebabkan oleh robekan flash.
Desain bos proses: Untuk tempa asimetris (seperti braket berbentuk L), bos proses Φ10-15mm perlu dirancang untuk penentuan posisi. Bos selanjutnya dikerjakan dan dihapus, 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 penempaan 2024 memerlukan status T4, itu harus ditandai sebagai "perlakuan solusi + penuaan alami".
Ketentuan pengujian non-destruktif:
Bagian penting (seperti bagian sasis): deteksi cacat ultrasonik 100% (tingkat penerimaan ≥ GB/T 6462-2017 tingkat II);
Tempa kelas kedirgantaraan: Tambahkan pengujian penetrasi fluoresen (tingkat sensitivitas ≥ tingkat ASME V 2).
IV. Kasus kegagalan tipikal dan rencana perbaikan
1. Kasus: Retak lengan kontrol mobil 6061
Masalah desain asli: Ketebalan dinding jaring di tengah badan lengan berubah tiba-tiba (dari 8mm→3mm), radius transisi adalah R2mm, dan retak pada perubahan tiba-tiba setelah penempaan.
Desain yang ditingkatkan: Ketebalan dinding berubah secara bertahap (8mm→5mm→3mm), dan zona transisi diatur dengan sudut R8mm+45°, dan masalah retak menghilang.
2. Kasus: Ukuran sambungan penerbangan 7075 di luar toleransi
Pengaturan toleransi asli: diameter Φ50mm±0,3mm (penempaan mati), tingkat di luar toleransi karena penyusutan pendinginan dalam produksi aktual mencapai 50%.
Rencana perbaikan: tandai "tunjangan pemesinan 4mm setelah penempaan panas, pembalikan halus ke Φ50±0,05mm setelah pendinginan", dan tingkat yang memenuhi syarat meningkat menjadi 98%.
V. Alat desain dan referensi standar
1. Desain berbantuan simulasi CAE
Gunakan Deform-3D untuk mensimulasikan aliran logam dan mengoptimalkan sudut draf 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 berubah menjadi R8mm.
2. Referensi standar industri
Domestik: GB/T 15826-2012 "Tunjangan pemesinan dan toleransi tempa mati baja pada palu";
Internasional: ISO 8492:2011 "Toleransi penempaan aluminium dan paduan aluminium".
Singkatnya, desain gambar tempa paduan aluminium perlu menggabungkan secara mendalam sifat material (seperti sensitivitas pendinginan dari seri 7), proses penempaan (seperti hukum aliran logam dari penempaan mati) dan fungsi struktural, dan memastikan kemampuan manufaktur dan kinerja tempa melalui sudut draf yang masuk akal, radius fillet, alokasi tunjangan, dan identifikasi proses. Disarankan untuk berkolaborasi dengan produsen penempaan pada tahap desain dan menghindari risiko proses terlebih dahulu melalui analisis DFM (desain untuk kemampuan manufaktur).
Email: cast@ebcastings.com
