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Small Aluminum Alloy Die Forgings
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小さなアルミニウム合金が忘れられます

オートバイ小規模アルミニウム合金ダイは、モーターサイクルのパフォーマンス、耐久性、および全体的な効率を果たす重要な役割を果たす精密設計コンポーネント.これらの鍛造品は、ダイアミニウム合金を燃やしているfired fient fient fient esturs {} {.のプロセスを通じて生成されます。密な穀物構造、高い機械的強度、優れた寸法精度を持っています.

 

1.マテリアルの概要と製造プロセス

 

小さなアルミニウム合金死亡誤りは、ダイ鍛造プロセスを通じて生成されたアルミニウム合金成分を指します。これは、サイズが比較的小さく(通常、数十グラムから数キログラムまでの重量があります)、複雑な形または高い機械的特性要件を持っています。多孔性、収縮)、および形成され、連続繊維の流れ線.これにより、材料の機械的特性、特に強度、靭性、疲労寿命、耐衝撃性.一般的に使用されるアルミニウム合金グレードには、6061、6082、および7075が含まれます。

一般的なアルミニウム合金グレードとその特性:6061合金(Al-Mg-Siシリーズ):

特性:中筋強度、優れた腐食抵抗、良好な溶接性、および機械性.最も汎用性が高く広く使用されている汎用合金の1つ.

一次合金要素:マグネシウム(Mg)、シリコン(SI)、銅(Cu)、クロム(Cr).

6082合金(Al-Mg-Siシリーズ):

特性:6061よりも高い強度、特に厚いセクションのより良い機械的特性、良好な腐食抵抗と溶接性.

一次合金要素:マグネシウム(Mg)、シリコン(SI)、マンガン(MN).

7075合金(al-zn-mg-cuシリーズ):

特性:超高強度、高降伏強度、優れた疲労性能.航空宇宙で一般的に使用される高強度合金ですが、T6気性のストレス腐食亀裂に敏感です.

一次合金要素:亜鉛(Zn)、マグネシウム(mg)、銅(Cu)、クロム(cr).

基本材料:

アルミニウム(AL):バランス

制御不純物:

鉄、シリコン、マンガン、チタンなどの不純物の含有量は、特定の合金グレードに従って厳密に制御され、パフォーマンスを最適化する{.

製造プロセス(小さなダイの忘却のため):小さなアルミニウム合金の生産プロセスは、1つ以上のダイ形成ステップ.を使用して、優れた機械的特性を備えたネット形状コンポーネントを取得することを目指して、精度と効率を強調しています。

原材料の準備と切断:

高品質のインゴットまたは押し出しバーは、ビレットとして選択されます{.材料は、厳密な化学組成分析と必要な内部欠陥検査を受ける必要があります({2}} g .、ultrasonic).}

ビレットの長さと重量は、鍛造寸法、形状、および材料利用要件に応じて正確に切断されます.

加熱:

ビレットは、プラスチック変形温度範囲に正確に制御された鍛造炉で均一に加熱されます{.異なる合金は、.}を避けながら、十分なプラスチックの変形性を確保し、十分なプラスチックの変形性を確保するために異なる最適な鍛造温度を持っています。

鍛造フォーメーションのダイ:

鍛造ハンマー、油圧プレス、またはスクリュープレスを使用して、加熱されたビレットは事前に設計されたダイに配置され、1つ以上の正確なストライク/圧力/圧力.によって形成されます。

マルチパス鍛造:複雑な形状の小さな部品の場合、焦げ目と仕上げの鍛造、またはマルチステージのダイの鍛造でさえ、希望の形状を徐々に達成するために必要になる場合があります.

ネットの形状に近い:die鍛造の目的は、ネットに近い形成を達成し、その後の加工手当を最小化する.

トリミング:

鍛造後、鍛造の周辺の周りの過剰な閃光が.を削除します

熱処理:

ソリューション熱処理:鍛造は特定の温度に加熱され、合金要素が固形溶液に溶解できるように十分な時間保持されます.

消光:超飽和固体溶液を保持するために、通常は水消光またはポリマー消光による溶液温度からの急速な冷却.

老化治療:

人工老化(T6気性):最適な強度と硬度を提供.

過小評価またはオーバーアッシング(e . g .、t73、t76テンパー):強度がわずかに減少しているが、特定の合金のストレス腐食亀裂と剥離抵抗を改善するために使用される.

矯正とストレス緩和(必要な場合):

寸法を修正して形状.を修正するために、消光後に機械的矯正が必要になる場合があります

特定の高精度部品またはその後の広範な機械加工、引張または圧縮応力緩和を必要とする部品(E {. g .、T651/T7351テンパー)を実行して、残留応力を軽減し、機械加工の歪み.を最小限に抑えることができます。

仕上げと検査:

討論、ショットピーニング(表面疲労性能の向上)、寸法検査、表面品質チェック.

最後に、包括的な非破壊試験(E {. g .、浸透剤、超音波)および機械的特性テストが実行され、製品が仕様を満たすように{.}

 

 

 

2.小さなアルミニウム合金の機械的特性は忘れられます

 

小アルミニウム合金の機械的特性は、特定の合金グレードと熱処理の温度によって異なりますが、一般に鋳物と同じグレードの多くの錬金術産物を上回る.

 

プロパティタイプ

6061- t6典型的な値

6082- t6典型的な値

7075- t6典型的な値

7075- t7351典型的な値

テスト方向

標準

究極の引張強度(UTS)

290-330 mpa

310-340 mpa

550-590 mpa

480-520 mpa

縦方向(l)

ASTM B557

降伏強度(0.2%YS)

240-290 mpa

260-290 mpa

480-520 mpa

410-450 mpa

縦方向(l)

ASTM B557

伸長(2インチ)

10-18%

9-14%

8-12%

10-15%

縦方向(l)

ASTM B557

ブリネルの硬度

95-105 hb

95-105 hb

160-175 hb

135-150 hb

N/A

ASTM E10

疲労強度(10℃)

95-115 mpa

100-120 mpa

150-180 mpa

140-170 mpa

N/A

ASTM E466

破壊靭性k1c

25-35mpa√m

N/A

25-30mpa√m

28-35mpa√m

N/A

ASTM E399

せん断強度

190-220 mpa

210-230 mpa

310-340 mpa

280-310 mpa

N/A

ASTM B769

 

特性の均一性と異方性:

ダイの鍛造プロセスは、部品の輪郭に沿って粒の流れを整列させ、メインの荷重方向に優れた特性をもたらします{.

プレートや押し出しと比較して、鍛造は通常、より良い横方向(主な変形方向に垂直)特性を示し、全体的に異方性が少ない.

 

 

 

3.微細構造特性

 

小アルミニウム合金の微細構造は、それらの優れた機械的特性の基本的な理由です.

主要な微細構造の特徴:

洗練された密な穀物構造:

鍛造プロセスは、粗いas-cast粒子を徹底的に分解し、金属フローラインに沿って細かく、均一で密な等軸粒と細長い変形粒子を形成します.は、材料の延性、靭性、疲労寿命を大幅に改善し、鋳造欠陥を排除します.

最適化された連続的な穀物の流れ:

これは、金属がダイキャビティ内で流れるため、ダイファーミングの最も重要な特徴と利点です{.粒粒は細長く、部品のジオメトリ. . .に密接に適合する連続繊維流線を形成します。重要な領域での抵抗(e . g .、角、穴の端).

強化段階の均一な分布(沈殿物):

溶液の熱処理と老化後、強化段階(E {. g .、6xxxシリーズのmg₂si、7xxxシリーズのmgzn₂)は、アルミニウムマトリックス{{4} {4} {{4} {{4}.の微細な浸透粒子として均一に沈殿します。硬度.

老化プロセスの正確な制御により、有害な連続粒界降水を回避しながら、沈殿物の最適なサイズと分布が保証され、良好な腐食抵抗が確保されます{.

高い冶金学的清潔さ:

ダイの鍛造は内部的に密度が高く、鋳造欠陥(収縮、気孔率、粗除数など){.原材料の不純物の厳密な制御を通じて、材料の靭性と疲労抵抗はさらに改善されます.

 

 

 

4.次元仕様と公差

 

小さなアルミニウム合金が死んで、生産で高精度と複雑な形状を達成できます.

 

パラメーター

典型的なサイズの範囲

商業鍛造耐性

精密機械加工耐性

テスト方法

最大長/直径

20 - 500 mm

±0.5%または±1 mm

±0.05 -±0.2 mm

CMM/キャリパー

最小壁の厚さ

2 - 25 mm

±0.5 mm

±0.1 -±0.2 mm

CMM/厚さゲージ

重量範囲

0.01 - 10 kg

±5%

N/A

電子スケール

表面粗さ(偽造)

ra 6.3 - 25μm

N/A

ra 1.6 - 6.3μm

プロファイロメーター

平坦さ

N/A

0.2 mm/100mm

0.05 mm/100mm

フラットネスゲージ/cmm

垂直

N/A

0.5度

0.1度

角度ゲージ/cmm

 

カスタマイズ機能:

ダイのデザインと生産は、詳細な顧客CADモデルとエンジニアリング図面に基づいて実行でき、高度にカスタマイズされた鍛造.を可能にします

事前形成、仕上げの鍛造、トリミング、熱処理、ラフ/仕上げの機械加工などのサービスを提供できます.

 

 

 

5.気性の指定と熱処理オプション

 

アルミニウム合金の特性は、熱処理気性に大きく依存しています.

 

気性コード

プロセスの説明

典型的なアプリケーション

重要な特性

O

完全にアニールされ、軟化します

さらに処理する前の中間状態

最大延性、最低強度、冷たい作業に簡単です

T4

溶液熱処理、その後自然に老化します

中程度の強度、良好な延性

通常、一時的な気性または低強度アプリケーションの場合

T6

溶液熱処理、その後人工的に老化します

一般的な高強度構造成分

最大強度、高い硬度、良好な腐食抵抗(6xxxシリーズ)

T73/T7351

溶液熱処理、その後人為的に老化し、ストレスを緩和します

航空宇宙、高いSCC抵抗

高強度、最適な応力腐食亀裂抵抗、低残留応力(7xxxシリーズ)

T76/T7651

溶液熱処理、その後人為的に老化し、ストレスを緩和します

優れた剥離腐食抵抗、中程度のSCC耐性

良好な剥離抵抗、高強度(7xxxシリーズ)

 

気性選択ガイダンス:

6061/6082合金:通常、T6気性を使用して、強度と腐食抵抗の最適な組み合わせを取得します.

7075合金:SCCに対するアプリケーションの感度(応力腐食亀裂)に応じて、T6(最高強度、SCC感受性)またはT7351/T7651(わずかに低下しますが、優れたSCCおよび剥離腐食抵抗)を選択します.

 

 

 

6.機械加工と製造特性

 

小さなアルミニウム合金が死んで、一般的に良好な機密性がありますが、溶接性は合金グレード.によって異なります

 

手術

ツール材料

推奨されたパラメーター

コメント

旋回

炭化物、HSS

vc =100-400 m/min、f =0.1-0.8 mm/rev

チップ管理、アンチビルドアップエッジ

ミリング

炭化物、HSS

vc =150-600 m/min、fz =0.05-0.5 mm

高剛性、高速、熱散逸への注意

掘削

炭化物、HSS

vc =40-120 m/min、f =0.05-0.2 mm/rev

鋭い切断エッジ、大きなヘリックス角度、クーリントスルークーラントが好む

溶接

Mig/Tig(6xxxシリーズ)

6xxxシリーズは優れた溶接性を備えており、7xxxシリーズは溶接性が低く、融合溶接は推奨されていません

7075などの場合、.、機械的結合またはソリッドステート溶接が推奨されます

表面処理

陽極酸化、変換コーティング

陽極酸化は、色が濃く、硬く、耐摩耗性があり、耐性耐性があります

広く適用され、審美的で保護的なニーズを満たしています

 

製造ガイダンス:

加工性:T6/T7351テンパーのほとんどのアルミニウム合金鍛造品は、良好な機密性を持ち、表面の品質と寸法精度が高い部品を可能にします.

溶接性:6xxxシリーズ合金(e {. g .、6061、6082)は優れた溶接性を持ち、. .を従来溶接することができますが、7xxxシリーズ合金(e .} g {.} .、7075)があります。したがって、関節強度の亀裂と重度の損失{.したがって、融合溶接は一般的に推奨されず、機械的結合または高度な固体溶接技術(E . g {.、摩擦溶接、摩擦攪拌溶接FSW)が優先順位付けされるはずです

残留応力:クエンチングされた鍛造には、特に精密機械加工された部分では、残留応力.があり、TXX51(ストレス緩和を含む)テンパーを考慮する必要があり、. .を使用する適切な機械加工パスを考慮する必要があります。

 

 

 

7.腐食抵抗と保護システム

 

小さなアルミニウム合金の耐性の腐食抵抗は、合金グレードと熱処理促進によって異なりますが、一般的に、適切な保護対策を介してアプリケーション要件を満たすことができます{.

 

腐食タイプ

6xxxシリーズ(T6)

7075 (T6)

7075 (T7351)

保護システム

大気腐食

素晴らしい

良い

素晴らしい

陽極酸化、または特別な保護は必要ありません

海水腐食

良い

適度

良い

陽極酸化、高性能コーティング、ガルバニック分離

ストレス腐食亀裂(SCC)

非常に低い感度

非常に敏感です

非常に低い感度

特定の気性、またはカソード保護を選択します

剥離腐食

非常に低い感度

適度に敏感です

非常に低い感度

特定の気性、表面コーティングを選択します

顆粒間腐食

非常に低い感度

適度に敏感です

非常に低い感度

熱処理制御

 

腐食保護戦略:

合金と気性の選択:SCCまたは剥離腐食リスク、T7351またはT7651テンパーを使用した7xxxシリーズアプリケーションでは、腐食性環境と強度の要件に基づいて、最も適切な合金グレードと熱処理の温度を選択します.}テンパーは必須です。

表面処理:

陽極酸化:最も一般的で効果的な保護方法、鍛造面に密な酸化物膜を形成し、腐食と耐摩耗性を高める.これには、硫酸陽極化、クロム酸陽極酸化などが含まれます.}

化学変換コーティング:塗料または接着剤の優れたプライマーとして機能し、追加の腐食保護を提供する.

高性能コーティングシステム:腐食耐性コーティングは、非常に腐食性の環境で適用できます.

ガルバニック腐食管理:互換性のない金属と接触する場合、分離測定(e {. g .、ガスケット、絶縁コーティング)を採取する必要があります{.}

 

 

 

8.エンジニアリング設計の物理的特性

 

小さなアルミニウム合金の物理的特性は、設計考慮の重要な側面です.

 

財産

6061- t6値

6082- t6値

7075- t6/t7351値

設計考慮事項

密度

2.70 g/cm³

2.70 g/cm³

2.81 g/cm³

軽量デザイン

融解範囲

582-652程度

555-650程度

477-635程度

熱処理と溶接ウィンドウ

熱伝導率

167 W/m·K

180 W/m·K

130 W/m·K

熱管理、熱散逸設計

電気伝導率

43%IAC

48%IACS

33%IAC

電気伝導率

比熱

896 j/kg・k

900 j/kg・k

960 j/kg・k

熱慣性、熱衝撃応答の計算

熱膨張(CTE)

23.4 ×10⁻⁶/K

23.4 ×10⁻⁶/K

23.6 ×10⁻⁶/K

温度の変動による寸法変化

ヤングモジュラス

68.9 GPA

70 GPA

71 GPA

構造剛性、変形、および振動分析

ポアソンの比率

0.33

0.33

0.33

構造分析パラメーター

 

設計上の考慮事項:

強度と重量の比率:アルミニウム合金鍛造は優れた強度と重量の比率を提供し、軽量のデザインに理想的な選択肢となっています.

信頼性:鍛造プロセスと合金特性の組み合わせにより、パーツが優れた疲労と衝撃耐性を与え、重度の負荷の下で長期的なサービスを確保する.

複雑な形状の統合:ダイ鍛造は、ネット型の近くの複雑な幾何学を生成し、その後の機械加工を大幅に削減し、製造コストとリードタイムを削減する.

汎用性:アルミニウム合金のさまざまなグレードには、異なるパフォーマンス特性があり、特定のアプリケーションニーズに基づいて選択を可能にし、一般産業から航空宇宙{.までの幅広い分野に対応します。

 

 

 

9.品質保証とテスト

 

小アルミニウム合金の品質管理ダイは非常に重要であり、原材料から最終製品までのすべての段階をカバーする.

標準テスト手順:

原材料認証:

AMS、ASTM、ENなどへのコンプライアンスを確保するための化学組成分析.

内部欠陥検査(e . g .、超音波テスト)ビレットが内部欠陥がないことを確認する{.

鍛造プロセス監視:

鍛造温度、圧力、およびダイ条件のリアルタイム監視.

鍛造形状と寸法のプロセスのランダム検査.

熱処理プロセス監視:

炉温度の均一性(AMS 2750Eクラス1または2あたり)と時間制御、特にマルチステージ老化の正確な制御.

メディアの温度と攪拌強度制御を消光.

化学組成分析:

最終忘却のバッチ化学組成の再確認.

機械的プロパティテスト:

引張試験:UTS、YS、EL .をテストするために、代表的な場所とオリエンテーションから取得したサンプル

硬度テスト:全体的な均一性を評価するためのマルチポイント測定.

インパクトテスト:必要に応じてcharpy v-notchインパクトテスト.

破壊靭性テスト:重要なコンポーネントのK1CまたはJICテスト(特に7xxxシリーズにとって重要).

ストレス腐食亀裂(SCC)テスト:

SCC感度テスト(E . g .、C-ringテスト)7xxxシリーズ合金(特にT6気性)のSCC抵抗が要件を満たすことを確認する.}}

非破壊検査(NDT):

超音波検査(UT):毛穴、包含、妄想などを確保するためのすべての重要な鍛造の100%内部欠陥検査.

浸透試験(PT):表面破壊欠陥を検出するための100%の表面検査.

渦電流テスト(ET):表面および表面近くの欠陥を検出し、物質的な均一性.

微細構造分析:

粒子サイズ、粒流の連続性、再結晶の程度、沈殿の形態と分布などを評価するための金属学的検査.

寸法および表面の品質検査:

キャリパー、マイクロメートル、座標測定機(CMM)、または光学測定器.を使用した正確な測定

表面粗さ測定.

基準と認定:

ASTM B247(アルミニウム合金鍛造)、EN 15908(アルミニウム合金とアルミニウム合金 - 鍛造)、AMS(航空宇宙材料仕様、E . g .、AMS 4117/4133/4134)、およびその他の関連産業用業界

品質管理システムの認定:ISO 9001、AS9100(航空宇宙セクターの場合).

EN 10204 Type 3 . 1材料テストレポートを提供でき、サードパーティの独立した認証を顧客のリクエストに応じて手配できます。

 

 

 

10.アプリケーションと設計上の考慮事項

 

小さなアルミニウム合金ダイの鍛造は、優れた強度と重量の比率、高い信頼性、製造効率.のために、さまざまな産業部門で広く使用されています。

主要なアプリケーション領域:

自動車産業:サスペンションシステムコンポーネント(e {. g {.、コントロールアーム、ステアリングナックル)、ホイールコンポーネント、エンジンマウント、パワートレインコンポーネント、ブレーキパーツ、体重減少とパフォーマンスの改善.

航空宇宙:航空機構造コンポーネント(E . g .、ブラケット、コネクタ、フラップアタッチメント、着陸装置コンポーネント)、エンジンコンポーネント、クリティカルコネクタ.

自転車とスポーツ用品:高性能の自転車部品(e . g .、クランク、ペダル)、カラビナー、スポーツ用品コネクタ、矢印シャフト.

機械工学:ポンプボディ、バルブボディ、油圧コンポーネント、クランプ、接続ブロック、小さなトランスミッションギア、ベアリングハウジング、ロボットジョイント.

電子機器と電化製品:ヒートシンク、構造サポート、コネクタハウジング.

医療機器:構造フレーム、パーツの接続など.、高次元の精度と表面品質が必要.

防衛と軍事:さまざまな武器システム、ミサイル体の部分、ヒューズコンポーネント、照準システムブラケット.の重要な構造コンポーネント.

一般的なハードウェア:ツールハンドル、ロックコンポーネントなど.

設計上の利点:

高強度と軽量化:大幅な減量を達成しながら高強度を提供し、製品のパフォーマンスとエネルギー効率を向上させます.

高い信頼性:ダイの鍛造プロセスは、キャストの欠陥を排除し、密な内部構造、精製された穀物、連続的な流れをもたらし、疲労寿命と衝撃の靭性を大幅に向上させます.

ネットに近い形状と複雑な幾何学:鍛造は、最終寸法に近い複雑な幾何学を生成する可能性があり、その後の機械加工と材料廃棄物を大幅に削減し、製造コストとリードタイムを削減します.

優れた腐食抵抗:合金の選択に応じて、屋外、湿度、または特定の腐食性環境で長期的に使用できます.

優れた機械性:後続の機械加工と表面処理を促進.

設計の制限:

ダイコスト:小さなバッチの生産の場合、ダイの設計と製造コストは比較的高く、大量またはシリアル化された生産により適しています.

サイズの制限:鍛造寸法は、機器を鍛造することにより制限されます。非常に大きなコンポーネントは、.の一枚で偽造することが困難です

高温性能:すべてのアルミニウム合金の一般的な制限。 150度を超える長期運用環境には適していません(7xxxシリーズで120度).

溶接性(7xxxシリーズ用):7xxxシリーズ合金は溶接性が低いため、非融合溶接接続方法を考慮する必要があります.

経済的および持続可能性の考慮事項:

総ライフサイクル値:ダイファーミングの初期コストはキャストよりも高くなる可能性がありますが、優れたパフォーマンス、サービス寿命が長く、その後の処理コストの削減により、ライフサイクル全体で競争力があります.

リソース利用効率:Die Forgingは、効率的なネットシェーピングプロセスであり、材料廃棄物を減らします.

環境への親しみやすさ:アルミニウム合金は非常にリサイクル可能で、グリーン製造および循環経済の原則に合わせて.

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