芻議鋁合金材料加工變形控制措施

李旺順（隴西西北鋁加工廠，甘肅　　定西　748111）

芻議鋁合金材料加工變形控制措施

李旺順
（隴西西北鋁加工廠，甘肅定西748111）

摘要：鋁合金材料廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中，但目前我國在加工零件方面的技術(shù)還不夠高，只能使用傳統(tǒng)的加工方法對鋁合金材料進(jìn)行加工，從而在加工過程中導(dǎo)致許多零件變形的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為了提高加工的效果，在實(shí)際操作過程中，常常利用切削液對其進(jìn)行冷卻。本文探討了幾種能夠解決鋁合金變形的方法，分別是加工刀具法、熱處理法和先進(jìn)加工法。

關(guān)鍵詞：鋁合金；變形；加工方法；熱處理

隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，在現(xiàn)代工業(yè)中，鋁合金材料變得越來越重要。鋁合金材料具有導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、重量輕、耐腐蝕、強(qiáng)度極高，可點(diǎn)焊等優(yōu)點(diǎn)。但也存在著某些不足，比如在鋁合金材料經(jīng)過加工之后，它的零件很容易變形。

加工零件出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力變是導(dǎo)致零件加工后變形的主要原因。由于加工零件內(nèi)部微觀或者宏觀的組織產(chǎn)生了不均勻的體積變化，從而形成了零件內(nèi)應(yīng)力。發(fā)生了內(nèi)應(yīng)力變化的零件常處于一個(gè)很活潑的狀態(tài)，其內(nèi)部運(yùn)動比較激烈，都競爭著回到初始的穩(wěn)定狀態(tài)，即使在常溫環(huán)境，零件的運(yùn)動也十分的激烈。在短暫的時(shí)期內(nèi)，無法觀察到已經(jīng)具有內(nèi)應(yīng)力的零件的激烈運(yùn)動，它們通常處于一個(gè)相對平衡狀態(tài)，只有在清除某一些表面之后，才能夠打破這一種平衡，內(nèi)應(yīng)力重新分布位置，最終導(dǎo)致零件變形。零件的變形大大的降低了零件的性能以及使用壽命。

在科學(xué)技術(shù)不發(fā)達(dá)的原始時(shí)期，通常利用傳統(tǒng)的加工方法對鋁合金材料進(jìn)行加工，這時(shí)冷變形和熱變形形成了零件變形的主要原因。在實(shí)際切削加工過程中，切削熱、切削力以及夾緊力是影響零件變形的主要原因。

一、擠壓鋁合金在機(jī)械加工過程中產(chǎn)生變形的主要原因和特點(diǎn)

機(jī)械加工包括車，銑，铇，磨，鏜等。鋁合金在機(jī)械加工過程中產(chǎn)生變形的原因主要有：第一，擠壓時(shí)溫度太低，擠壓速度太慢，型材在擠壓機(jī)的出口溫度達(dá)不到溶固狀態(tài)，導(dǎo)致不能起到溶固強(qiáng)化效果；第二，型材位置的通風(fēng)效果不好，風(fēng)量不夠，導(dǎo)致在加工過程中冷卻速度比較慢，從而使擠壓鋁合金產(chǎn)生變形；第三，時(shí)效工藝不恰當(dāng)，熱風(fēng)循環(huán)不暢，導(dǎo)致時(shí)效不充分；牽引機(jī)發(fā)生周期性上下跳動，使得型材表面發(fā)生局部彎折；第四，沒有科學(xué)合理的方法來設(shè)計(jì)模具，使得模具設(shè)計(jì)不合理，在擠壓作用下發(fā)生顫抖導(dǎo)致型材出現(xiàn)波紋。在機(jī)械加工過程中鋁型材擠壓加工的特點(diǎn)如下：有優(yōu)良的可機(jī)加工性，可成形性，可鍛性等等，鋁型材經(jīng)過擠壓加工后可產(chǎn)生斷面形狀比較簡單的棒、管、線、型等產(chǎn)品，這些東西可以用來生產(chǎn)形狀和斷面變化很復(fù)雜的管材以及型材，例如逐漸變斷面型材、帶異性加強(qiáng)筋的整體壁板型材、形狀很復(fù)雜的空心型材和多空型材等。

二、解決鋁合金加工變形的控制措施

（一）利用先進(jìn)的加工技術(shù)解決鋁合金的加工變形

由于先進(jìn)的加工技術(shù)合理的控制了零件加工過程中零件的切削力、夾緊力以及切削熱，所以它能夠有效的控制鋁合金材料加工過程中零件變形數(shù)量。所以應(yīng)該采取先進(jìn)的技術(shù)對鋁合金材料進(jìn)行加工，比如利用電流變技術(shù)、激光加工技術(shù)、高速切削技術(shù)等。

（二）利用切削刀具解決鋁合金的變形

與其它金屬相比較，利用鋁合金作為材料，可以降低切削過程中的切削力，增加切削的速度，但也存在著不足，在此過程中，容易增加其與刀具的黏度，形成不易清理的積屑瘤。鋁合金材料具有較高的導(dǎo)熱導(dǎo)電能力，在切削過程中會產(chǎn)生大量的熱量（這些熱量來源于切屑和零件），因此刀具比較耐用，使用周期長，但是由于零件本身的溫度上升速度特別快，導(dǎo)致零件容易變形。因此，為了降低切削熱以及切削力，我們不僅要選用合適的道具材料，而且在此基礎(chǔ)之上，要選擇一個(gè)符號要求的刀具角度，同時(shí)還要提高刀具表面的粗糙程度。

（三）利用熱處理解決鋁合金的加工變形

消除鋁合金材料加工應(yīng)力的方法有很多，其中最重要的、最普遍使用的方法就是熱處理，該方法主要包括：再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火、均勻化退火、時(shí)效性等。對于不同的零件應(yīng)采用不同的處理方法，針對那些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件，工藝路線基本上是：粗加工——熱處理——精加工。針對那些精確度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工件，為了保證零件在安裝、配置、運(yùn)用過程中能夠發(fā)生微小的尺寸改變，在粗加工和半加工的同時(shí)應(yīng)安排好熱處理工序，在零件完成精加工之后，再穩(wěn)定零件的內(nèi)應(yīng)力。

（四）利用冷處理解決鋁合金的加工變形

人工冷校形和振動時(shí)效是解決鋁合金加工變形中冷處理的主要方法之一。振動時(shí)效基本原理是通過機(jī)械的方式使零件產(chǎn)生振動現(xiàn)象，在振動過程中因受到力的作用，從而松弛或者重新分布位置以達(dá)到尺寸的穩(wěn)定。與熱處理進(jìn)行比較，振動時(shí)效具有生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)成本低、節(jié)約資源等優(yōu)點(diǎn)。人工冷校形是指零件在加工過程中出現(xiàn)變形現(xiàn)象后，人為的對零件進(jìn)行校形。一種方式是通過施加外力對零件校形，另一種方式是通過持續(xù)的施加外力實(shí)現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力向外釋放的目的。

（五）解決鋁合金硬鋁板料變形的實(shí)例

鋁合金硬鋁板料在淬火后內(nèi)部會產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力。通常情況下，隨著板料厚度的增加，其殘余應(yīng)力就會相應(yīng)的提高。如果不采取措施及時(shí)清理這種殘余力，隨著時(shí)間的推移會發(fā)現(xiàn)板料翹曲特別嚴(yán)重。更嚴(yán)重的是，殘余應(yīng)力將會加劇機(jī)械加工時(shí)的變形。

結(jié)語

針對鋁合金在加工過程中產(chǎn)生的變形現(xiàn)象，找到了先進(jìn)的技術(shù)方法來解決加工過程中零件的變形，從而提高了加工水平，彌補(bǔ)了鋁合金某些方面的不足。通過研究分析得出：保持加工余量不變的條件下，每次加工的余量越少，反轉(zhuǎn)次數(shù)越多，零件加工后變形的數(shù)量就會大大降低。

參考文獻(xiàn)

[1]張利軍，申偉．消除薄壁鋁合金加工變形工藝技術(shù)研究[J]．工具技術(shù)，2013，47 （05）．

[2]單秀慶．消除薄壁鋁合金加工變形工藝技術(shù)研究[J]．科技創(chuàng)業(yè)家，2013（22）．

[3]畢運(yùn)波，柯映林，董輝躍．航空鋁合金薄壁件加工變形有限元仿真與分析[J]．浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2008，42（03）．[4]王光宇，吳運(yùn)新，閆鵬飛，等．航空鋁合金薄壁件銑削加工變形的預(yù)測模型[J]．中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，43（05）．

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