Les dessins de conception personnaliséspièces de forgeage en alliage d'aluminiumdoivent être étroitement intégrées aux caractéristiques du procédé de forgeage afin d'éviter les difficultés de formation, la perte de moule ou les défauts de performance causés par une conception structurelle déraisonnable.Voici une analyse des éléments structurels, les tolérances dimensionnelles, l'identification du procédé et d'autres dimensions combinées avec leforgeage d'alliages d'aluminiumcaractéristiques:
I. Adaptabilité des procédés à la conception structurelle
1. Évitez les caractéristiques structurelles extrêmes
| Structure du tabou | Manifestation du risque | Plan d'amélioration |
| Profondeur du trou (profondeur du trou / diamètre du trou > 5:1) | Le poinçon est facile à plier et à casser, et la paroi du trou n'est pas complètement remplie | Utilisez le formage segmenté par trous à étapes pour réserver la perte de forage ultérieure |
| Coefficient d'élasticité de l'eau | L'écoulement du métal est bloqué, et la partie de la côte manque de remplissage | Conception de côtes en degrés pour augmenter la pente de transition |
| Paroi mince (épaisseur de paroi < 2 mm) | Refroidissement rapide pendant le forgeage, pliage facile | Épaississement partiel à 3-4 mm, éclaircissement par usinage ultérieur |
Cas: Le dessin de conception d'unde l'aluminiumLe boîtier du moteur en alliage a un trou de Φ10 mm de profondeur (profondeur de trou 55 mm).Le taux de qualification formative est passé de 40% à 92%.
2. Conception différenciée de l'angle de tirage
Angles correspondants des séries d'alliages:
Série 6 (6061/6082): paroi extérieure 5°-7°, paroi intérieure 7°-10° (bonne plasticité, angle légèrement inférieur);
Série 7 (7075/7A04): paroi extérieure 7°-10°, paroi intérieure 10°-15° (tendance forte à l'extinction, angle à augmenter pour éviter le blocage);
Série 2 (2024/2A12): paroi extérieure 6°-8°, paroi intérieure 8°-12° (éviter les fissures de démontage causées par un angle trop faible).
Optimisation de la structure: pour les structures à cavité profonde (comme les boîtiers de batteries), une conception à angle variable est adoptée: 10° pour la section supérieure, 8° pour la section intermédiaire et 5° pour la section inférieure,d'une épaisseur n'excédant pas 1 mm.
3- Matching mécanique du rayon du filet
Calcul du rayon minimum du filet (Rmin):
Rmin = 0,2 × épaisseur de paroi + 2 mm (applicable à la série 6);
Rmin = 0,3 × épaisseur de paroi + 3 mm (applicable à la série 7 / série 2).
Exemple: pour les pièces forgées 7075 d'une épaisseur de paroi de 5 mm, l'angle R doit être ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 mm afin d'éviter la fissuration de la concentration de contrainte lorsque R < 3 mm.
Traitement des pièces spéciales: la transition elliptique est utilisée à la connexion entre les côtes et les toiles (l'axe long est le long de la direction du débit métallique),comme la conception de filets elliptiques R8×R12 à la connexion des côtes d'un certain support pour réduire le risque de pliage de forgeage.
II. Tolérances dimensionnelles et conception des limites d'usinage
1- Adaptation de la bande de tolérance par le procédé de forge
Tolérance de dimension linéaire (voir GB/T 15826.7-2012):
| Plage de taille (mm) | Série 6 Précision normale (mm) | 7 Grade de précision aérienne (mm) |
| ≤ 50 | ± 0.5 | ± 0.3 |
| 50 à 120 | ± 0.8 | ± 0.5 |
| 120 à 260 | ± 12 | ± 0.8 |
Contrôle des tolérances géométriques: la planéité ≤ 0,5 mm/100 mm, la verticalité ≤ 0,8 mm/100 mm, les pièces à paroi mince (épaisseur de paroi < 5 mm) doivent être resserrées à 1/2 de la valeur standard.
2Distribution tridimensionnelle de la capacité d'usinage
Distances radiales: 3-5 mm (forge libre), 1,5-3 mm (forge sous pression) pour la surface cylindrique extérieure; 4-6 mm (forge libre), 2-4 mm (forge sous pression) pour la surface du trou intérieur.
Pour les pièces d'arbre dont le rapport d'aspect est supérieur ou égal à 3, il convient d'ajouter une limite anti-déformation de 1 à 2 mm dans la section centrale.
Compensation de taille: pour les pièces forgées de la série 7, en raison de la grande déformation de séchage, la taille de clé doit être augmentée de 20% à 30%,par exemple, le diamètre intérieur admissible d'une bride 7075 augmenté de 3 mm à 4 mm.
III. Identification des procédés et exigences particulières
1Marquage obligatoire de la direction du débit des fibres
Méthode de marquage: utiliser des flèches pour indiquer la direction de la fibre dans la vue transversale.L'angle entre la direction de la fibre et la direction de la contrainte principale doit être de ≤ 15° dans les parties clé supportant la contrainte (par exemple la zone de trou du boulon du moyeu)..
Conception interdite: éviter que la direction de contrainte de la forge soit perpendiculaire à la direction de la fibre (par exemple lorsque la direction de la dent d'engrenage est perpendiculaire à la fibre,la résistance à la flexion diminue de 30%).
2. Conception de la surface de séparation et du chef de processus
Principe de sélection de la surface de séparation:
"Système de détection de la résistance à l'écoulement" (1)
La rugosité de la surface de séparation des pièces forgées de la série 7 est de Ra≤1,6 μm afin d'éviter les écailles causées par la déchirure du flash.
Conception du boss du procédé: pour les forgures asymétriques (comme les supports en forme de L), un boss du procédé Φ10-15 mm doit être conçu pour le positionnement.et la position est sélectionnée dans la zone sans stress.
3. Statut du traitement thermique et exigences de détection des défauts
Identification de l'état: la barre de titre du dessin doit indiquer l'état de T6/T74/T651, etc. Par exemple, lorsque la forge 2024 nécessite l'état de T4,il doit être indiqué "traitement par solution + vieillissement naturel".
Conditions d'essais non destructifs:
Parties importantes (telles que les pièces du châssis): détection de défaut par ultrasons à 100% (niveau d'acceptation ≥ niveau GB/T 6462-2017 II);
Forges de qualité aérospatiale: ajouter des essais de pénétration fluorescente (niveau de sensibilité ≥ niveau ASME V 2).
IV. Cas d'échec typiques et plans d'amélioration
1- Cas 6061: fissuration du bras de commande automobile
Problème de conception d'origine: L'épaisseur de paroi de la toile au milieu du corps du bras change soudainement (de 8 mm→3 mm), le rayon de transition est de R2 mm et se fissure au changement soudain après la forge.
Amélioration de la conception: l'épaisseur de la paroi change progressivement (8 mm→5 mm→3 mm), la zone de transition est réglée avec un angle de R8 mm+45° et le problème de fissuration disparaît.
2- Cas: 7075 taille de joint d'aviation dépassant les tolérances
Réglage de la tolérance initiale: diamètre Φ50 mm±0,3 mm (forgeage sous pression), le taux de dépassement de la tolérance dû au rétrécissement par étanchéité dans la production réelle a atteint 50%.
Plan d'amélioration: marquer "4 mm d'outillage après forgeage à chaud, finition à Φ50 ± 0,05 mm après trempe", et le taux qualifié est porté à 98%.
V. Outils de conception et références standard
1. Conception assistée par simulation CAE
Utilisez Deform-3D pour simuler le débit métallique et optimiser l'angle de tir et le filet: par exemple,la simulation d'une coquille complexe montre que la différence de débit métallique au fillet R5mm de la conception originale est de 20%, et la différence de débit est réduite à 5% après changement à R8mm.
2. Références aux normes de l'industrie
Pour les pièces d'acier en acier sous pression, la valeur maximale de la valeur maximale de la valeur maximale de la valeur maximale de la valeur maximale de la valeur maximale de la valeur maximale maximale de la valeur maximale maximale de la valeur maximale maximale maximale maximale de la valeur maximale maximale maximale maximale de la valeur maximale maximale maximale maximale maximale de la valeur maximale maximale maximale maximale maximale de la valeur maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale max
La norme internationale ISO 8492:2011 "Tolérances de forgeage de l'aluminium et des alliages d'aluminium"
En résumé, la conception des dessins de forgeage d'alliage d'aluminium doit couper profondément les propriétés du matériau (telles que la sensibilité à l'éteinte de la série 7),procédés de forgeage (comme les lois de débit des métaux de la forgeage sous pression) et fonctions structurelles, et assurer la fabrication et les performances des pièces forgées grâce à des angles de tirage raisonnables, des rayons de filetage, de l'attribution des quotas et de l'identification du procédé.Il est recommandé de collaborer avec les fabricants de forgeage au stade de la conception et d'éviter les risques liés au processus à l'avance par l'analyse du DFM (design for manufacturability).
Votre adresse électronique:Je vous en prie.
Les dessins de conception personnaliséspièces de forgeage en alliage d'aluminiumdoivent être étroitement intégrées aux caractéristiques du procédé de forgeage afin d'éviter les difficultés de formation, la perte de moule ou les défauts de performance causés par une conception structurelle déraisonnable.Voici une analyse des éléments structurels, les tolérances dimensionnelles, l'identification du procédé et d'autres dimensions combinées avec leforgeage d'alliages d'aluminiumcaractéristiques:
I. Adaptabilité des procédés à la conception structurelle
1. Évitez les caractéristiques structurelles extrêmes
| Structure du tabou | Manifestation du risque | Plan d'amélioration |
| Profondeur du trou (profondeur du trou / diamètre du trou > 5:1) | Le poinçon est facile à plier et à casser, et la paroi du trou n'est pas complètement remplie | Utilisez le formage segmenté par trous à étapes pour réserver la perte de forage ultérieure |
| Coefficient d'élasticité de l'eau | L'écoulement du métal est bloqué, et la partie de la côte manque de remplissage | Conception de côtes en degrés pour augmenter la pente de transition |
| Paroi mince (épaisseur de paroi < 2 mm) | Refroidissement rapide pendant le forgeage, pliage facile | Épaississement partiel à 3-4 mm, éclaircissement par usinage ultérieur |
Cas: Le dessin de conception d'unde l'aluminiumLe boîtier du moteur en alliage a un trou de Φ10 mm de profondeur (profondeur de trou 55 mm).Le taux de qualification formative est passé de 40% à 92%.
2. Conception différenciée de l'angle de tirage
Angles correspondants des séries d'alliages:
Série 6 (6061/6082): paroi extérieure 5°-7°, paroi intérieure 7°-10° (bonne plasticité, angle légèrement inférieur);
Série 7 (7075/7A04): paroi extérieure 7°-10°, paroi intérieure 10°-15° (tendance forte à l'extinction, angle à augmenter pour éviter le blocage);
Série 2 (2024/2A12): paroi extérieure 6°-8°, paroi intérieure 8°-12° (éviter les fissures de démontage causées par un angle trop faible).
Optimisation de la structure: pour les structures à cavité profonde (comme les boîtiers de batteries), une conception à angle variable est adoptée: 10° pour la section supérieure, 8° pour la section intermédiaire et 5° pour la section inférieure,d'une épaisseur n'excédant pas 1 mm.
3- Matching mécanique du rayon du filet
Calcul du rayon minimum du filet (Rmin):
Rmin = 0,2 × épaisseur de paroi + 2 mm (applicable à la série 6);
Rmin = 0,3 × épaisseur de paroi + 3 mm (applicable à la série 7 / série 2).
Exemple: pour les pièces forgées 7075 d'une épaisseur de paroi de 5 mm, l'angle R doit être ≥ 0,3 × 5 + 3 = 4,5 mm afin d'éviter la fissuration de la concentration de contrainte lorsque R < 3 mm.
Traitement des pièces spéciales: la transition elliptique est utilisée à la connexion entre les côtes et les toiles (l'axe long est le long de la direction du débit métallique),comme la conception de filets elliptiques R8×R12 à la connexion des côtes d'un certain support pour réduire le risque de pliage de forgeage.
II. Tolérances dimensionnelles et conception des limites d'usinage
1- Adaptation de la bande de tolérance par le procédé de forge
Tolérance de dimension linéaire (voir GB/T 15826.7-2012):
| Plage de taille (mm) | Série 6 Précision normale (mm) | 7 Grade de précision aérienne (mm) |
| ≤ 50 | ± 0.5 | ± 0.3 |
| 50 à 120 | ± 0.8 | ± 0.5 |
| 120 à 260 | ± 12 | ± 0.8 |
Contrôle des tolérances géométriques: la planéité ≤ 0,5 mm/100 mm, la verticalité ≤ 0,8 mm/100 mm, les pièces à paroi mince (épaisseur de paroi < 5 mm) doivent être resserrées à 1/2 de la valeur standard.
2Distribution tridimensionnelle de la capacité d'usinage
Distances radiales: 3-5 mm (forge libre), 1,5-3 mm (forge sous pression) pour la surface cylindrique extérieure; 4-6 mm (forge libre), 2-4 mm (forge sous pression) pour la surface du trou intérieur.
Pour les pièces d'arbre dont le rapport d'aspect est supérieur ou égal à 3, il convient d'ajouter une limite anti-déformation de 1 à 2 mm dans la section centrale.
Compensation de taille: pour les pièces forgées de la série 7, en raison de la grande déformation de séchage, la taille de clé doit être augmentée de 20% à 30%,par exemple, le diamètre intérieur admissible d'une bride 7075 augmenté de 3 mm à 4 mm.
III. Identification des procédés et exigences particulières
1Marquage obligatoire de la direction du débit des fibres
Méthode de marquage: utiliser des flèches pour indiquer la direction de la fibre dans la vue transversale.L'angle entre la direction de la fibre et la direction de la contrainte principale doit être de ≤ 15° dans les parties clé supportant la contrainte (par exemple la zone de trou du boulon du moyeu)..
Conception interdite: éviter que la direction de contrainte de la forge soit perpendiculaire à la direction de la fibre (par exemple lorsque la direction de la dent d'engrenage est perpendiculaire à la fibre,la résistance à la flexion diminue de 30%).
2. Conception de la surface de séparation et du chef de processus
Principe de sélection de la surface de séparation:
"Système de détection de la résistance à l'écoulement" (1)
La rugosité de la surface de séparation des pièces forgées de la série 7 est de Ra≤1,6 μm afin d'éviter les écailles causées par la déchirure du flash.
Conception du boss du procédé: pour les forgures asymétriques (comme les supports en forme de L), un boss du procédé Φ10-15 mm doit être conçu pour le positionnement.et la position est sélectionnée dans la zone sans stress.
3. Statut du traitement thermique et exigences de détection des défauts
Identification de l'état: la barre de titre du dessin doit indiquer l'état de T6/T74/T651, etc. Par exemple, lorsque la forge 2024 nécessite l'état de T4,il doit être indiqué "traitement par solution + vieillissement naturel".
Conditions d'essais non destructifs:
Parties importantes (telles que les pièces du châssis): détection de défaut par ultrasons à 100% (niveau d'acceptation ≥ niveau GB/T 6462-2017 II);
Forges de qualité aérospatiale: ajouter des essais de pénétration fluorescente (niveau de sensibilité ≥ niveau ASME V 2).
IV. Cas d'échec typiques et plans d'amélioration
1- Cas 6061: fissuration du bras de commande automobile
Problème de conception d'origine: L'épaisseur de paroi de la toile au milieu du corps du bras change soudainement (de 8 mm→3 mm), le rayon de transition est de R2 mm et se fissure au changement soudain après la forge.
Amélioration de la conception: l'épaisseur de la paroi change progressivement (8 mm→5 mm→3 mm), la zone de transition est réglée avec un angle de R8 mm+45° et le problème de fissuration disparaît.
2- Cas: 7075 taille de joint d'aviation dépassant les tolérances
Réglage de la tolérance initiale: diamètre Φ50 mm±0,3 mm (forgeage sous pression), le taux de dépassement de la tolérance dû au rétrécissement par étanchéité dans la production réelle a atteint 50%.
Plan d'amélioration: marquer "4 mm d'outillage après forgeage à chaud, finition à Φ50 ± 0,05 mm après trempe", et le taux qualifié est porté à 98%.
V. Outils de conception et références standard
1. Conception assistée par simulation CAE
Utilisez Deform-3D pour simuler le débit métallique et optimiser l'angle de tir et le filet: par exemple,la simulation d'une coquille complexe montre que la différence de débit métallique au fillet R5mm de la conception originale est de 20%, et la différence de débit est réduite à 5% après changement à R8mm.
2. Références aux normes de l'industrie
Pour les pièces d'acier en acier sous pression, la valeur maximale de la valeur maximale de la valeur maximale de la valeur maximale de la valeur maximale de la valeur maximale de la valeur maximale maximale de la valeur maximale maximale de la valeur maximale maximale maximale maximale de la valeur maximale maximale maximale maximale de la valeur maximale maximale maximale maximale maximale de la valeur maximale maximale maximale maximale maximale de la valeur maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale maximale max
La norme internationale ISO 8492:2011 "Tolérances de forgeage de l'aluminium et des alliages d'aluminium"
En résumé, la conception des dessins de forgeage d'alliage d'aluminium doit couper profondément les propriétés du matériau (telles que la sensibilité à l'éteinte de la série 7),procédés de forgeage (comme les lois de débit des métaux de la forgeage sous pression) et fonctions structurelles, et assurer la fabrication et les performances des pièces forgées grâce à des angles de tirage raisonnables, des rayons de filetage, de l'attribution des quotas et de l'identification du procédé.Il est recommandé de collaborer avec les fabricants de forgeage au stade de la conception et d'éviter les risques liés au processus à l'avance par l'analyse du DFM (design for manufacturability).
Votre adresse électronique:Je vous en prie.
