एल्यूमीनियम मिश्र धातु फोर्जिंग को अनुकूलित करते समय, ड्राइंग डिजाइन में किन प्रक्रिया संबंधी मुद्दों पर ध्यान देना चाहिए?
कस्टम एल्यूमीनियम मिश्र धातु फोर्जिंग के डिजाइन चित्र को फोर्जिंग प्रक्रिया की विशेषताओं के साथ बारीकी से एकीकृत किया जाना चाहिए ताकि अनुचित संरचनात्मक डिजाइन के कारण होने वाली कठिनाइयों, मोल्ड के नुकसान या प्रदर्शन दोषों से बचा जा सके। एल्यूमीनियम मिश्र धातु फोर्जिंग विशेषताओं के साथ संयुक्त संरचनात्मक तत्वों, आयामी सहनशीलता, प्रक्रिया पहचान और अन्य आयामों के विश्लेषण के बाद निम्नलिखित है:
I. संरचनात्मक डिजाइन की प्रक्रिया अनुकूलनशीलता
1. चरम संरचनात्मक विशेषताओं से बचें
| वर्जित संरचना | जोखिम प्रकटीकरण | सुधार योजना |
| गहरा छेद (छेद की गहराई / छेद का व्यास > 5:1) | पंच आसानी से झुक जाता है और टूट जाता है, और छेद की दीवार पूरी तरह से भरी नहीं होती है | बाद में ड्रिलिंग भत्ता आरक्षित करने के लिए सीढ़ीदार छेद खंडित निर्माण का उपयोग करें |
| उच्च रिब (रिब की ऊंचाई / दीवार की मोटाई > 3:1) | धातु का प्रवाह अवरुद्ध हो जाता है, और रिब भाग भरने में कमी होती है | सीढ़ीदार रिब डिजाइन संक्रमण ढलान बढ़ाने के लिए |
| पतली दीवार (दीवार की मोटाई < 2 मिमी) | फोर्जिंग के दौरान तेजी से ठंडा होना, फोल्ड करना आसान | आंशिक रूप से 3-4 मिमी तक मोटा करना, बाद में मशीनिंग द्वारा पतला करना |
केस: एल्यूमीनियम मिश्र धातु मोटर हाउसिंग के डिजाइन चित्र में एक Φ10 मिमी गहरा छेद (छेद की गहराई 55 मिमी) है। फोर्जिंग के दौरान पंच गंभीर रूप से घिस गया था, इसलिए इसे बाद में Φ10 मिमी × 30 मिमी ब्लाइंड होल + Φ8 मिमी × 25 मिमी सीढ़ीदार छेद में बदल दिया गया था। निर्माण योग्यता दर 40% से बढ़कर 92% हो गई।
2. ड्राफ्ट कोण का विभेदित डिजाइन
मिश्र धातु श्रृंखला के लिए संबंधित कोण:
6 श्रृंखला (6061/6082): बाहरी दीवार 5°-7°, आंतरिक दीवार 7°-10° (अच्छी प्लास्टिसिटी, थोड़ा छोटा कोण);
7 श्रृंखला (7075/7A04): बाहरी दीवार 7°-10°, आंतरिक दीवार 10°-15° (मजबूत शमन प्रवृत्ति, जाम को रोकने के लिए कोण बढ़ाने की आवश्यकता है);
2 श्रृंखला (2024/2A12): बाहरी दीवार 6°-8°, आंतरिक दीवार 8°-12° (बहुत छोटे कोण के कारण डीमोल्डिंग दरार से बचें)।
संरचनात्मक अनुकूलन: गहरे गुहा संरचनाओं (जैसे बैटरी हाउसिंग) के लिए, चर कोण डिजाइन अपनाया जाता है: ऊपरी खंड के लिए 10°, मध्य खंड के लिए 8°, और निचले खंड के लिए 5°, डीमोल्डिंग में सहायता के लिए इजेक्शन तंत्र के साथ।
3. फिलेट त्रिज्या का यांत्रिक मिलान
न्यूनतम फिलेट त्रिज्या (Rmin) की गणना:
Rmin = 0.2 × दीवार की मोटाई + 2 मिमी (6 श्रृंखला के लिए लागू);
Rmin = 0.3 × दीवार की मोटाई + 3 मिमी (7 श्रृंखला / 2 श्रृंखला के लिए लागू)।
उदाहरण: 5 मिमी की दीवार की मोटाई वाले 7075 फोर्जिंग के लिए, कोने R ≥0.3 × 5 + 3 = 4.5 मिमी होना चाहिए ताकि R < 3 मिमी होने पर तनाव एकाग्रता दरार से बचा जा सके।
विशेष भागों का उपचार: रिब और वेब के कनेक्शन पर अण्डाकार संक्रमण का उपयोग किया जाता है (लंबी धुरी धातु प्रवाह दिशा के साथ है), जैसे कि फोर्जिंग फोल्डिंग के जोखिम को कम करने के लिए एक निश्चित ब्रैकेट की रिब के कनेक्शन पर R8 × R12 अण्डाकार फिलेट का डिजाइन।
II. आयामी सहनशीलता और मशीनिंग भत्ता डिजाइन
1. सहनशीलता बैंड की फोर्जिंग प्रक्रिया अनुकूलनशीलता
रैखिक आयाम सहनशीलता (GB/T 15826.7-2012 देखें):
| आकार सीमा (मिमी) | 6 श्रृंखला सामान्य सटीकता (मिमी) | 7 श्रृंखला परिशुद्धता ग्रेड (मिमी) |
| ≤50 | ±0.5 | ±0.3 |
| 50-120 | ±0.8 | ±0.5 |
| 120-260 | ±1.2 | ±0.8 |
ज्यामितीय सहनशीलता नियंत्रण: समतलता ≤ 0.5 मिमी/100 मिमी, लंबवतता ≤ 0.8 मिमी/100 मिमी, पतली-दीवार वाले भागों (दीवार की मोटाई < 5 मिमी) को 1/2 मानक मान तक कसने की आवश्यकता है।
2. मशीनिंग भत्ते का त्रि-आयामी वितरण
त्रिज्यीय भत्ता: बाहरी बेलनाकार सतह के लिए 3-5 मिमी (मुक्त फोर्जिंग), 1.5-3 मिमी (डाई फोर्जिंग); आंतरिक छेद सतह के लिए 4-6 मिमी (मुक्त फोर्जिंग), 2-4 मिमी (डाई फोर्जिंग)।
अक्षीय भत्ता: प्रत्येक अंतिम सतह पर 2-4 मिमी छोड़ा जाता है। पहलू अनुपात > 3 वाले शाफ्ट भागों के लिए, मध्य खंड में 1-2 मिमी एंटी-वार्पिंग भत्ता जोड़ने की आवश्यकता है।
भत्ता मुआवजा: 7 श्रृंखला फोर्जिंग के लिए, बड़े शमन विरूपण के कारण, प्रमुख आकार भत्ते को 20% -30% तक बढ़ाने की आवश्यकता है, जैसे कि 7075 फ्लैंज के आंतरिक व्यास भत्ते को 3 मिमी से 4 मिमी तक बढ़ाना।
III. प्रक्रिया पहचान और विशेष आवश्यकताएं
1. फाइबर प्रवाह दिशा की अनिवार्य अंकन
अंकन विधि: क्रॉस-सेक्शनल दृश्य में फाइबर दिशा को इंगित करने के लिए तीरों का उपयोग करें। फाइबर दिशा और मुख्य तनाव दिशा के बीच का कोण प्रमुख तनाव-वहन करने वाले भागों (जैसे हब बोल्ट छेद क्षेत्र) में ≤15° होना आवश्यक है।
निषिद्ध डिजाइन: फोर्जिंग की तनाव दिशा को फाइबर दिशा के लंबवत होने से बचाएं (जैसे जब गियर टूथ दिशा फाइबर के लंबवत हो, तो झुकने की ताकत 30% कम हो जाती है)।
2. विभाजन सतह और प्रक्रिया बॉस का डिजाइन
विभाजन सतह चयन सिद्धांत:
फोर्जिंग के अधिकतम क्रॉस-सेक्शन पर स्थित ताकि असममित विभाजन के कारण मिसलिग्न्मेंट से बचा जा सके;
7 श्रृंखला फोर्जिंग की विभाजन सतह की खुरदरापन Ra≤1.6 μm होनी चाहिए ताकि फ्लैश के फटने के कारण होने वाले बर्र से बचा जा सके।
प्रक्रिया बॉस डिजाइन: असममित फोर्जिंग (जैसे एल-आकार के ब्रैकेट) के लिए, पोजिशनिंग के लिए Φ10-15 मिमी प्रक्रिया बॉस डिजाइन करने की आवश्यकता है। बॉस को बाद में मशीनिंग करके हटा दिया जाता है, और स्थिति को गैर-तनाव क्षेत्र में चुना जाता है।
3. गर्मी उपचार की स्थिति और दोष का पता लगाने की आवश्यकताएं
स्थिति पहचान: ड्राइंग टाइटल बार में T6/T74/T651 आदि की स्थिति इंगित की जानी चाहिए। उदाहरण के लिए, जब 2024 फोर्जिंग को T4 स्थिति की आवश्यकता होती है, तो इसे "समाधान उपचार + प्राकृतिक एजिंग" के रूप में चिह्नित किया जाना चाहिए।
गैर-विनाशकारी परीक्षण शब्द:
महत्वपूर्ण भाग (जैसे चेसिस भाग): 100% अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाना (स्वीकृति स्तर ≥ GB/T 6462-2017 II स्तर);
एयरोस्पेस-ग्रेड फोर्जिंग: फ्लोरोसेंट प्रवेश परीक्षण जोड़ें (संवेदनशीलता स्तर ≥ ASME V 2 स्तर)।
IV. विशिष्ट विफलता मामले और सुधार योजनाएं
1. केस: 6061 ऑटोमोबाइल कंट्रोल आर्म क्रैकिंग
मूल डिजाइन समस्या: आर्म बॉडी के बीच में वेब की दीवार की मोटाई अचानक बदल जाती है (8 मिमी → 3 मिमी से), संक्रमण त्रिज्या R2 मिमी है, और फोर्जिंग के बाद अचानक परिवर्तन पर दरारें पड़ जाती हैं।
सुधारित डिजाइन: दीवार की मोटाई धीरे-धीरे बदलती है (8 मिमी → 5 मिमी → 3 मिमी), और संक्रमण क्षेत्र को R8 मिमी + 45° के कोण के साथ सेट किया गया है, और क्रैकिंग की समस्या गायब हो जाती है।
2. केस: 7075 विमानन जोड़ आकार से बाहर
मूल सहनशीलता सेटिंग: व्यास Φ50 मिमी ±0.3 मिमी (डाई फोर्जिंग), वास्तविक उत्पादन में शमन संकुचन के कारण आकार से बाहर की दर 50% तक पहुंच गई।
सुधार योजना: "गर्म फोर्जिंग के बाद 4 मिमी मशीनिंग भत्ता, शमन के बाद Φ50 ±0.05 मिमी तक फाइन टर्निंग" को चिह्नित करें, और योग्य दर 98% तक बढ़ गई।
V. डिजाइन उपकरण और मानक संदर्भ
1. CAE सिमुलेशन-सहायता प्राप्त डिजाइन
धातु प्रवाह का अनुकरण करने और ड्राफ्ट कोण और फिलेट को अनुकूलित करने के लिए Deform-3D का उपयोग करें: उदाहरण के लिए, एक जटिल शेल का सिमुलेशन दिखाता है कि मूल डिजाइन के R5 मिमी फिलेट पर धातु प्रवाह दर अंतर 20% है, और R8 मिमी में बदलने के बाद प्रवाह दर अंतर 5% तक कम हो गया।
2. उद्योग मानक संदर्भ
घरेलू: GB/T 15826-2012 "स्टील डाई फोर्जिंग के लिए मशीनिंग भत्ता और सहनशीलता";
अंतर्राष्ट्रीय: ISO 8492:2011 "एल्यूमीनियम और एल्यूमीनियम मिश्र धातु फोर्जिंग सहनशीलता"।
संक्षेप में, एल्यूमीनियम मिश्र धातु फोर्जिंग ड्राइंग के डिजाइन को सामग्री गुणों (जैसे 7 श्रृंखला की शमन संवेदनशीलता), फोर्जिंग प्रक्रियाओं (जैसे डाई फोर्जिंग के धातु प्रवाह कानून) और संरचनात्मक कार्यों को गहराई से युग्मित करने की आवश्यकता है, और उचित ड्राफ्ट कोण, फिलेट त्रिज्या, भत्ता आवंटन और प्रक्रिया पहचान के माध्यम से फोर्जिंग की निर्माण क्षमता और प्रदर्शन सुनिश्चित करना है। डिजाइन चरण में फोर्जिंग निर्माताओं के साथ सहयोग करने और DFM (डिजाइन फॉर मैन्युफैक्चरिबिलिटी) विश्लेषण के माध्यम से प्रक्रिया जोखिमों को पहले से टालने की सिफारिश की जाती है।
ईमेल: cast@ebcastings.com
