鋁合金鍛件的設(shè)計(jì)不僅與零件的形狀和結(jié)構(gòu)有關(guān),而且材料的變形抗力、流動(dòng)性等延展性指標(biāo)對(duì)鍛件的結(jié)構(gòu)要素也有很大影響。雖然鋁合金是一種良好的常用可鍛鍛造材料,但鋁合金鍛件的設(shè)計(jì)總體上與鋼鍛件的設(shè)計(jì)基本相似,但某些鍛造結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)也有其特殊性,其中流線分布為
鋁合金鍛件結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)的一個(gè)重要特點(diǎn),特別是對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的短橫向流線方向的設(shè)計(jì)。
目前,僅對(duì)鋁合金模鍛件的結(jié)構(gòu)要素設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。
1.分型線(面)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
高強(qiáng)度鋁合金對(duì)應(yīng)力腐蝕特別敏感,飛邊上流線型外露端會(huì)加速應(yīng)力腐蝕。因此,在設(shè)計(jì)這種鋁合金鍛件的分型面及其模具時(shí),應(yīng)充分注意流線型的外露端。應(yīng)特別注意對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的短橫向流線方向的設(shè)計(jì)。
2.模鍛斜度的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
鋁合金的摩擦系數(shù)比鋼大,容易粘模,所以模鍛斜度要比鋼鍛件略大。一般外模鍛斜度應(yīng)為3°~5°,內(nèi)模鍛斜度應(yīng)為7°~10°。使用頂出器時(shí),模鍛傾角可減小到0.5°~1°。
3.圓角半徑的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
鋁合金的流動(dòng)性比鋼差,摩擦系數(shù)比鋼大,所以鋁合金鍛件的圓角要比鋼鍛件略大。
4.肋和凸臺(tái)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
肋的厚度和高度與鋼鍛件基本相同。延展性好的鋁合金鍛件的筋寬也可以略小于鋼鍛件;凸臺(tái)設(shè)計(jì)也要遵循同樣的規(guī)則。
5.腹板設(shè)計(jì)特點(diǎn)
腹板厚度的設(shè)計(jì)與鋼鍛件基本相同。特別是當(dāng)鋁合金鍛件的投影面積小于1000cm2時(shí),鍛件的腹板厚度可以與鋼鍛件相同。然而,當(dāng)鍛件的投影面積大于1000cm2時(shí),它可以小于鋼鍛件的投影面積。
6.型腔、凹槽和孔的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
腔、槽、孔(帶皮沖孔)的設(shè)計(jì)與鋼鍛件基本相同。但延展性好的鋁合金鍛件的型腔、槽、孔(沖孔皮)直徑小,可略小于鋼鍛件。
7.公差和容差
全鋁輕合金鋁合金在鍛造和加熱過程中表面氧化不明顯,與鋼相比不會(huì)產(chǎn)生脫碳等缺陷,所以加工余量和公差可以略小于鋼鍛件。
8.流線型設(shè)計(jì)
流線的存在使得鋁合金鍛件的性能各向異性。影響流線分布的因素很多,比如毛坯的形狀和尺寸,模鍛時(shí)的放置方向,分型面(線)的位置,模具結(jié)構(gòu),鍛造工藝,潤(rùn)滑和加熱的均勻性,甚至打擊的嚴(yán)重程度。
流線方向和分布是影響抗應(yīng)力腐蝕的重要因素之一。鋁合金模鍛件的流線型設(shè)計(jì)比鋼鍛件更重要,尤其是對(duì)應(yīng)力腐蝕特別敏感的高強(qiáng)度鋁合金。因此,在設(shè)計(jì)鋁合金鍛件及其模具時(shí),要充分了解各種因素對(duì)流線分布和方向的影響;應(yīng)特別注意對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的短橫向流線方向。此外,還應(yīng)注意流線暴露端會(huì)加速飛邊剪切面的應(yīng)力腐蝕。