铝合金锻件设计不仅与零件形状和结构有关,材料的变形抗力和流动性等可锻性指标对锻件结构要素也具有巨大影响。尽管在常用锻件材料中,铝合金属于可锻性较好的材料,从总体上看,铝合金锻件设计与钢锻件基本相似,但某些锻件结构要素的设计也有其特殊性,其中流线分布就是
铝合金锻件结构要素设计的一个重要特点,尤其是对应力腐蚀敏感的短横向流线方向设计。
现仅对铝合金模锻件结构要素设计的特点作简要叙述。
1.分模线(面)设计特点
高强铝合金对应力腐蚀特别敏感,飞边上的流线末端外露将会加速应力腐蚀。因此,在设计这种铝合金锻件及其模具的分模面时应充分注意流线末端外露问题。特别要注意对应力腐蚀敏感的短横向流线方向设计。
2.模锻斜度设计特点
铝合金的摩擦系数比钢大,且容易粘模,因而模锻斜度应比钢锻件稍大,一般外模锻斜度应取3°~5°,内模锻斜度应取7°~10°;当采用顶出装置时,模锻斜度可减小至0.5°~1°。
3.圆角半径设计特点
铝合金的流动性比钢差,摩擦系数比钢大,因而铝合金锻件的圆角应比钢锻件稍大。
4.肋和凸台设计特点
肋的厚度和高度的设计与钢锻件基本一致。可锻性好的铝合金锻件的肋宽也可以稍小于钢锻件;凸台设计也应该遵守同样的规则。
5.腹板设计特点
腹板厚度的设计与钢锻件的设计基本一致。尤其是当铝合金锻件投影面积小于1000cm2时,锻件腹板厚度可以与钢锻件取相同的值;但当锻件投影面积大于1000cm2时,则可以取小于钢锻件的值。
6.凹腔、凹槽和孔设计特点
凹腔、凹槽和孔(冲孔连皮)的设计基本上和钢锻件一致。但可锻性好的铝合金锻件的凹腔、凹槽和孔(冲孔连皮)的小直径可以稍小于钢锻件。
7.公差和余量
全铝轻合金铝合金在锻造加热过程中表面氧化不明显,与钢相比,也不会产生脱碳等缺陷,因而机械加工余量和公差可比钢锻件的稍小一些。
8.流线设计
流线的存在使铝合金锻件的性能产生各向异性。影响流线分布的因素很多,如毛坯形状和尺寸以及模锻时的放置方向、分模面(线)位置、模具结构、锻造工艺方法、润滑和加热的均匀性乃至打击的轻重等。
流线方向和分布是影响抗应力腐蚀的重要因素之一,铝合金模锻件的流线设计比钢锻件更加重要,对应力腐蚀特别敏感的高强度铝合金尤为突出。因此,在设计铝合金锻件及其模具时应充分了解各种因素对流线分布及流线方向的影响;特别要注意对应力腐蚀敏感的短横向流线方向。此外在飞边的剪切面上流线末端外露将加速应力腐蚀这点也应重视。
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