В днешно време олекотеният дизайн не е просто нещо хубаво--да има в инженерството; това е задължително поради правилата за емисиите и икономията на гориво, както и поради необходимостта от по-тежки товари в самолети, автомобили и индустриално оборудване. Задачата е да се намали теглото, без да се засяга функцията на конструкцията. Този проблем се решава директно от части за горещо коване, което позволява на инженерите да използват метали с висока-производителност в по-малки секции и по-строги форми, отколкото би било позволено с отлети или формовани части. Термомеханичната обработка, която се случва по време на горещо коване, подобрява механичните качества на материала и отстранява всички вътрешни дефекти. Това означава, че е необходим по-малко метал за носене на същия товар. Тази част говори за това как частите за горещо коване помагат за постигане на олекотени дизайнерски цели през целия инженерен процес, от избора на материала до използването му.
Как горещото коване подобрява съотношенията-към-тегло
Механичното предимство на кованата микроструктура
Микроструктурата е основната причина, поради която горещо кованите части имат по-добро съотношение на якост-към-тегло, отколкото частите, които са отлети или направени. Когато металът се обработва при висока температура, дебелата зърнеста структура на входната заготовка се разрушава. На негово място има фини, равномерно разположени зърна, които са разпръснати по цялата част. Това подобрение повишава едновременно границата на провлачване и крайната якост на опън. Това означава, че горещо{6}}кованите части могат да носят по-голяма тежест на единица напречно-сечение, отколкото частите, които са отлети. Това директно означава по-тънки стени, по-малки напречни-сечения и по-ниска маса на компонентите без загуба на структурно пространство за олекотена програма за проектиране.
Близо до -Net-формообразуване и материална ефективност
Частите за горещо коване се изработват в матрици, които оформят метала близо до крайната форма. Това намалява количеството метал, което трябва да бъде отстранено по време на следващите стъпки на рязане. Тъй като създателят не трябва да добавя материал, за да отчете маржовете на рязане, тази функция с почти-нетна-форма намалява както отпадъците от материал, така и теглото на компонентите. В леки ситуации, където всеки грам е от значение, като скоби за самолети, рамена за окачване на EV и състезателни части, възможността да направите част до почти окончателни измервания запазва целта на дизайна непокътната. Когато инженерите използват почти{6}}net-коване на формата и анализ на крайни елементи заедно, те могат точно да поставят материала там, където е физически необходим, и да го отстранят от други области.
Елиминиране на излишната маса чрез свобода на дизайна
Много инженери не осъзнават това в началоточасти за горещо кованедайте им повече физическа свобода, отколкото си мислят. В един процес на коване могат да бъдат направени сложни три{1}}измерни форми, комбинирани издатини, ребра и фланци. Това премахва необходимостта от различни под-възли, които трябва да бъдат свързани или прикрепени заедно, което добавя тегло и създава възможни точки на повреда. Дизайнерите намаляват броя на частите, строителната работа и общото тегло, като комбинират множество функции в една част за горещо коване. Този метод на комбиниране на дизайни обикновено се използва в самолетни и автомобилни приложения, където теглото на спецификацията трябва да бъде внимателно контролирано. Това е възможно само защото процесът на коване може да се справи със сложните физически изисквания.
Избор на материал и стратегии за проектиране при горещо коване
Алуминиеви сплави за максимално спестяване на тегло
За леки структурни приложения алуминиевите сплави са един от най-разпространените материали, които се правят. Сплави като 6061, 7075 и 2024 работят много добре с процеса на горещо коване. Те могат да достигнат якост на опън, близка до тази на меката стомана, като същевременно са само около една-от плътността. Например, тези метали се използват за направата на горещо{7}}ковани части за рамки на самолетни конструкции, рамена за управление на автомобили, части за велосипеди и електронни корпуси-навсякъде, където се изисква ниско тегло и висока якост. Като направи дебела повърхност-без дупки,метод на горещо кованесъщо така прави металните части по-устойчиви на ръжда. Тези части могат да издържат на външни повреди без допълнителни покрития.
Титан и -стомана с висока якост в критични конструкции
Титановите метали са дори по-здрави от алуминия, но струват повече и е по-вероятно да ръждясват. Те се използват най-добре в ситуации, когато здравината на алуминия не е достатъчна. Части, направени от Ti-6Al-4V, които са горещо ковани, обикновено се използват в медицински импланти, части на колесника и болтове на самолети. Високоякостните нисколегирани (HSLA) стомани също печелят много от горещото коване. Те могат да достигнат нива на издръжливост и устойчивост на износване, които позволяват намаляване на дебелината на стените в структурни части за автомобили и фабрики. Зачасти за горещо коване, изборът на правилния материал означава балансиране на механични цели, характеристики на формоване, реакция на топлинна обработка и обща цена. Това се прави най-добре с помощта на експерт по коване, който познава както процеса, така и областта, където ще се използват частите.
Интегриране на оптимизация на топология с дизайн на коване
Софтуерът за оптимизиране на топологията се използва в съвременни инструменти за лек дизайн, за да разбере къде материалът е физически важен и къде може да бъде отрязан. Органичните форми, които се правят, след това се използват за изработване на неща чрез горещо коване от инженерни екипи, които познават дизайна на матрицата, ъглите на наклона и потока на зърното. Когато комбинирате компютърно-подпомогнато проектиране с традиционно разбиране на процеса на коване, получавате горещо{3}}ковани части, които са оптимизирани както за най-леко тегло, така и за най-добра структурна икономия. С AutoCAD, Pro-Engineering и Solidworks, харесват доставчицитеУелонгможе да оформи резултатите от оптимизацията от клиентите и да ги превърне в ковашки дизайни, които могат да бъдат направени. Това свързва инструментите за цифров дизайн с физическото производство.
Приложения на горещо ковани компоненти в лекото инженерство
Аерокосмически структурни и вторични компоненти
От ранните дни на полета самолетната индустрия разчита на части за горещо коване за структурни цели. Тази връзка само се засили, тъй като ограниченията на теглото бяха по-строги. Изковките често се използват за направата на лонжерони на крила, рамки на фюзелажа, фитинги за прегради и панти за врати, защото са здрави, леки и могат да бъдат напълно проследени обратно до суровините. Това е така, защото изковките отговарят на нуждите от одобрение на органите за полети. Все повече и повече второстепенни структурни части като скоби, скоби и свързващи фитинги се определят като части за горещо коване, когато теглото на много малки части се добавя към значително количество от празното тегло на самолета. През целия живот на самолета всеки килограм, спестен при изграждането, директно се прехвърля в повече товар или по-малко използване на гориво.
Задвижвания за автомобили и електрически превозни средства
Една от най-големите технически трудности при преминаването към електрически превозни средства е да ги направи по-леки. Батерийните пакети добавят много тегло и възстановяването на това тегло чрез олекотен дизайн на конструкцията е важно за запазване на обхвата и способността за шофиране. Системите за окачване на електромобили, кормилните накрайници, главините на колелата и корпусите на моторите често използват горещо{2}}ковани части. Тези части трябва да бъдат както леки, така и достатъчно здрави, за да се справят с натоварването на пътя през целия живот на превозното средство. Горещо{5}}кованите части не трябва да се развалят, когато се товарят и разтоварват милиони пъти през целия живот на превозното средство. Всички автомобилни компании в Азия, Европа и Северна Америка използват отлети части като стандарт за тези употреби, а глобални източници като Китай ги правят. Welong работи с тези клиенти повече от 20 години.
Индустриално оборудване и компоненти на енергийния сектор
Освен самолети и автомобили,части за горещо кованесъщо се използват много в индустриалното оборудване, за да го направят по-леко, което улеснява придвижването, намалява натоварването върху основата или просто намалява цената на материалите, когато се правят много от тях. Коването помага да се запази структурната стабилност на телата на клапаните, работните колела на помпите и компонентите на устието на кладенците в нефтената и газовата промишленост, като същевременно запазва теглото на частите, годни за монтаж и поддръжка. Когато става въпрос за зелена енергия,лети конструктивни частиза слънчеви системи за проследяване и гондоли на вятърни турбини помагат да се направят настройките по-леки и по-евтини. Welong изпращашеперсонализирани ковани частина повече от 100 клиенти в Обединеното кралство, САЩ, Германия, Франция, Италия, Австралия и други страни от 2001 г. насам. Тези клиенти са в петролните сондажи, промишленото производство и свързаните с тях области. Welong е сертифициран по ISO 9001:2015 и предлага пълна инженерна поддръжка.
Заключение
Когато става въпрос за поддържане на олекотени дизайнерски цели, частите за горещо коване са най-добрите, защото предлагат по-добро съотношение-към-тегло, ефективност на производството с близка до-чиста-форма и възможности за намаляване на дизайна, които никой друг процес не може напълно да имитира. Независимо дали е за използване в самолети, автомобили или фабрики, коването позволява на инженерите да използват по-малко материал, без да намаляват производителността. China Welong е в бизнеса повече от 20 години и има клиенти по целия свят. Те предлагатперсонализирани решения за горещо кованес управлението на качеството и инженерните умения, от които се нуждаят леките дизайнерски проекти. Намирането на правилния партньор за коване е първата стъпка към направата на детайл, който е по-лек и по-здрав.
ЧЗВ
Кои материали са най-подходящи за производство на леки части за горещо коване?
Алуминиевите сплави (6061, 7075, 2024), титаниеви сплави (Ti-6Al-4V) и високо-ниско{9}}легираните стомани са най-честият избор за леки части за горещо коване. Алуминият предлага най-доброто спестяване на тегло за приложения с умерена{10}}якост, титанът се отличава там, където се изисква максимално съотношение-качество към тегло, а стоманите HSLA осигуряват икономичен вариант за автомобилни структурни части от голям обем.
Как процесът на горещо коване подобрява живота на умора в сравнение с леенето?
Частите за горещо коване се възползват от рафинирана, еднородна зърнеста структура с непрекъснат поток на зърното, подравнен към пътищата на напрежението на компонента. Тази микроструктура по своята същност е по-устойчива на възникване и разпространение на пукнатини от умора, отколкото грубата, сегрегирана структура, типична за отливките. Кованите компоненти постоянно показват по-дълъг живот на умора при сравнителни тестове, често с коефициент два или повече при приложения с висок -цикл.
Могат ли части за горещо коване да бъдат произведени със сложни геометрии за леки конструкции?
да Модерното затворено-коване в горещо състояние може да произведе сложни три{2}}измерни геометрии с интегрирани ребра, издатини и фланци в една операция. Когато се комбинира с резултати за оптимизиране на топологията, горещото коване позволява производство на почти -чиста-форма на структурно ефективни геометрии, които минимизират теглото, като същевременно отговарят на всички структурни изисквания. Опитни доставчици като Welong могат да работят от клиентски чертежи или файлове за оптимизиране на топологията, за да разработят технологични дизайни на коване.
Какво е типичното време за изпълнение на частите за горещо коване по поръчка?
Времето за доставка зависи от сложността на частта, необходимия материал и обема на поръчката. За нови инструменти първоначалните проби обикновено са налични в рамките на 4 до 8 седмици след одобрението на чертежа. Сроковете за производство на готови части обикновено са по-кратки. Доставчиците с-вътрешни инженерни възможности - включително CAD проектиране и бързо разработване на инструменти - могат значително да съкратят сроковете в сравнение с доставчиците, които възлагат тези функции на външни изпълнители.
Как частите за горещо коване допринасят за целите за устойчивост в производството?
Части за горещо кованеподдържат устойчивостта по два начина. Първо, производството с почти -нетна-форма минимизира материалните отпадъци в сравнение с машинната обработка от твърда заготовка. Второ, превъзходното съотношение -към-тегло на кованите компоненти намалява общото съдържание на материал в завършените възли, намалявайки вградения въглерод в продукта. В автомобилните и аерокосмическите приложения по-леките компоненти също намаляват разхода на гориво и емисиите през целия експлоатационен живот на продукта.
Започнете своя проект за лек дизайн с Welong - Свържете се с нас днес
Ако разработвате компоненти, при които теглото, здравината и надеждността са от значение,Уелонге готов да подкрепи вашите изисквания за горещо коване. С над 20 години опит в доставката на персонализирани ковани метални части на клиенти в САЩ, Обединеното кралство, Германия, Франция, Италия, Австралия и други, ние комбинираме прецизно инженерство със строг контрол на качеството на всеки етап. Нашият екип работи по вашите чертежи или може да разработи проекти с помощта на AutoCAD, Pro-Engineering и SolidWorks. Сертифициран по ISO 9001:2015 и глобално надежден - нека изградим нещо по-леко заедно. Свържете се с нас наmetal@welongpost.com.
Референции
1. Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2014). Производствена техника и технология (7-мо издание). Pearson Education, Горна река Садъл, Ню Джърси.
2. ASM International. (2005). Наръчник на ASM, том 14A: Металообработване: Обемно формоване. ASM International, Materials Park, Охайо.
3. Ашби, MF (2011). Избор на материали в механичния дизайн (4-то издание). Бътъруърт-Хайнеман, Оксфорд.
4. Dieter, GE, & Schmidt, LC (2009). Инженерен дизайн (4-то издание). McGraw-Hill, Ню Йорк.
5. Benedyk, JC (2010). Алуминиеви сплави за леки автомобилни конструкции. В PK Mallick (Ed.), Материали, дизайн и производство за леки превозни средства. Woodhead Publishing, Кеймбридж.
6. Totten, GE, & MacKenzie, DS (Eds.). (2003). Наръчник по алуминий, том 1: Физическа металургия и процеси. Марсел Декер, Ню Йорк.
