鋁合金鍛件的設(shè)計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、流動性等延展性指標對鍛件的結(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)計總體上與鋼鍛件的設(shè)計基本相似,但某些鍛造結(jié)構(gòu)件的設(shè)計也有其特殊性,其中流線分布為
鋁合金鍛件結(jié)構(gòu)元件設(shè)計的一個重要特點,特別是對應(yīng)力腐蝕敏感的短橫向流線方向的設(shè)計。
目前,僅對鋁合金模鍛件的結(jié)構(gòu)要素設(shè)計特點進行簡要描述。
1.分型線(面)的設(shè)計特點
高強度鋁合金對應(yīng)力腐蝕特別敏感,飛邊上流線型外露端會加速應(yīng)力腐蝕。因此,在設(shè)計這種鋁合金鍛件的分型面及其模具時,應(yīng)充分注意流線型的外露端。應(yīng)特別注意對應(yīng)力腐蝕敏感的短橫向流線方向的設(shè)計。
2.模鍛斜度的設(shè)計特點
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,模鍛傾角可減小到0.5°~1°。
3.圓角半徑的設(shè)計特點
鋁合金的流動性比鋼差,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.肋和凸臺的設(shè)計特點
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;凸臺設(shè)計也要遵循同樣的規(guī)則。
5.腹板設(shè)計特點
腹板厚度的設(shè)計與鋼鍛件基本相同。特別是當鋁合金鍛件的投影面積小于1000cm2時,鍛件的腹板厚度可以與鋼鍛件相同。然而,當鍛件的投影面積大于1000cm2時,它可以小于鋼鍛件的投影面積。
6.型腔、凹槽和孔的設(shè)計特點
腔、槽、孔(帶皮沖孔)的設(shè)計與鋼鍛件基本相同。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
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,模鍛時的放置方向,分型面(線)的位置,模具結(jié)構(gòu),鍛造工藝,潤滑和加熱的均勻性,甚至打擊的嚴重程度。
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)計比鋼鍛件更重要,尤其是對應(yīng)力腐蝕特別敏感的高強度鋁合金。因此,在設(shè)計鋁合金鍛件及其模具時,要充分了解各種因素對流線分布和方向的影響;應(yīng)特別注意對應(yīng)力腐蝕敏感的短橫向流線方向。此外,還應(yīng)注意流線暴露端會加速飛邊剪切面的應(yīng)力腐蝕。