鋁合金加工變形影響因素和控制策略分析

馬琦

摘 要 隨著制造業的不斷發展，鋁合金制品逐漸成為了人們日常生活與工作中經常使用的產品，但由于現階段所使用的零件加工技術仍然沒有達到理想的成熟狀態，因此鋁合金材料在加工過程中很容易出現變形問題，不僅會影響到鋁合金材料的加工質量，還會影響到加工效率。只有針對鋁合金加工材料的變形影響因素進行分析，并制定出具有可行性的控制策略，才能使得鋁合金加工變得更符合當下社會的需求。

關鍵詞 鋁合金加工 變形影響因素 形變控制

中圖分類號：TF11 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）03-0010-03

隨著人們物質文化生活水平的提升，導致對鋁合金材料的需求量呈現出了不斷加大的趨勢。相比較其他材料而言，鋁合金材料具有較為明顯的優勢，它不僅能夠適應高溫作業的環境，還擁有較為優秀的導電性能。因此解決鋁合金材料加工過程中容易出現的形變問題顯得尤為重要，只有進一步的解決形變問題，才能促使鋁合金制品在人們的生產生活中發揮最大的作用。

鋁合金的材料具有非常強的耐高溫性能，可適應高溫下各種環境，有非常強的導電功能，并且對施工的環境要求并不是很高。但是安裝應用鋁合金材料的時候，也有很多的問題，在溫度合適的時候，鋁合金的材料內部變化非常大，在這種情況下就不能對正在進行變化的鋁合金材料內部進行查看[1]。一般來說鋁合金的材料出現應力值變化，就會一直保持在這個狀態，適當地清理鋁合金材料以后，才能改變內部應力值的變化，讓內部的應力位置從新改變，讓鋁合金材料出現變形等嚴重問題[2]。

社會生產的快速發展，對制造行業來說，其中的部件加工會遇到各種各樣的問題。在制造的時候鋁合金的材料被廣泛運用，但要是零部件變形，就會對質量產生一定的影響，所以提升制造鋁合金材料的加工控制變形，已經是現在該行業的重點研究內容?，F在建筑行業不斷發展，人們對原本的材料質量要求也會非常高，所以專業人員就得不停地去改善，使原材料性能更加完善。鋁合金材料的耐腐蝕性是非常高的，并且有很好的導熱性，現代制造業也被廣泛地利用起來，成為建筑建筑行業與現代工業中必不可少的材料。鋁合金材料的研究一直在增加，對此有研究說明，鋁合金材料在高溫和高熱的情況下有非常好的適應能力。但是現實生活中，該材料在加工的時候會出現材料變形等情況。在加工的時候，不能對鋁合金材料里面的應力值進行檢測，無法在短的時間內采取措施并預防，清除鋁合金材料之后，內應力值發生變化會造成鋁合金材料也發生變形。

1 鋁合金材料加工概述

鋁合金材料相比較其他材料而言，具有得天獨厚的優勢。首先，比較其他材料而言，鋁合金材料重量較輕，具有極強的導熱性能。同樣的溫度條件下，鋁合金材料的化學性能和物理性能顯得更為穩定。因此，倘若技術人員需要進行高溫作業，不妨使用鋁合金材料來進行工具的制備。除此之外，相比較其他材料而言，鋁合金材料擁有更為良好的抗腐蝕性能，因此在工業生產和加工過程中得到了較為廣泛地使用。但相比較其他材料來說，鋁合金材料也并非全無缺點，鋁合金材料加工過程中很容易出現形變，這或許與加工部件在組織結構方面沒能達到理想狀態有一定的關聯，因此當內部的壓力出現較為明顯變化時，部件內部組織結構的平衡狀態就會由于壓力的存在而被迫打破[3]，最終影響到鋁合金材料形狀的維持。

實際上鋁合金材料一旦產生形變，不僅會對其使用質量造成十分嚴重的影響，還會縮短其使用期限。鋁合金材料原本就有非常大的優勢，如比較輕、耐高溫、耐腐蝕以及導熱性強等性能。對鋁合金材料的材質進行分析和研究可以知道這個材料耐高溫的性能非常強，各種各樣的高溫環境它都能適應。在對鋁合金材料進行加工時，也會出現一些問題，比如鋁合金的變形等。鋁合金材料里面壓力若發生一定的變化，該部件的內部結構間的平衡就會不均勻，部件里的組織結構也會出現很大的變化。如果受到外部的影響，也可能會使鋁合金材料出現變形，影響鋁合金材料的質量，使用的年限也會降低。

鋁合金加工導致變形的影響非常多，其中包括機床、夾具、刀具、切削參數、切削工藝、材料自身性質和溫度、通風、振動等很多的隨機性因素。機床影響有很多，其中定位的精準度以及剛度，這中間定位的精準度影響比剛度的影響更大。夾具的尺寸及夾緊力度對加工變形有很大的影響，通過模擬得到的結果，可以很大程度降低夾緊力造成的變形。刀具導致變形的因素有很多，比如：刀具前角、后角、螺旋角、刃數等參數，刀具材質和刀具剛性、動平衡性等性能。目前，刀具刃數、圓角和耐用度對變形影響顯著;材料自身性質包括材質、硬度、剛度、內應力、塑性等，其中剛度和內應力對加工變形影響顯著;切削參數對加工變形影響最大，其對切削力和加工過程中的振動產生直接影響，當參數設置不合理時，被加工零件在工作臺上極易振動，使零件表面形成振紋，導致加工精度降低;零件裝夾方式、刀具路徑、切削液、定位等工藝均對加工變形會產生影響[4]。

2 鋁合金材料加工過程中產生形變的重要因素及分析

在鋁合金材料生產加工過程中，導致形變出現的因素有很多。鋁合金材料自身的性質以及切削工藝，或切削時所使用的工具等，都會在一定程度上影響到鋁合金材料外部形狀的穩定。除了這些因素之外，譬如通風震動等難以控制的外界因素，也很可能會對鋁合金材料加工過程中的形狀維持產生一定的負面影響。實際上鋁合金材料在加工過程中，對外部環境的要求較為嚴格。其所使用溫度一定要在許可范圍內，倘若溫度過高，那么鋁合金內部的應力值便會由于溫度的變化而產生較為密集的活動，并且一直保持著密集活動的應力值狀態。

除此之外，機床也會對鋁合金材料的形狀維持產生重要的影響，大部分鋁合金材料在制作過程中都需要先進行精度和高度的定位，如若其在進行精度定位的過程中，沒能達到理想的精準狀態，加工過程中就很容易出現失誤或偏差，進而導致鋁合金材料出現形變問題。除了機床，夾具在尺寸精度以及其所使用的力度方面倘若出現了偏差，也很容易導致鋁合金材料出現較為明顯的形變。當然最容易導致鋁合金材料出現形變的因素，還是與其所使用的刀具有關。刀具本身的前角后角參數等一旦出現較為明顯的變化，都會對鋁合金加工的最終質量結果造成影響。為此技術人員在進行刀具使用之前，會通過不斷地試驗分析來進行刀具參數的確認，以便調試到最適宜進行鋁合金材料加工的圓角參數和刃數參數，以確保在切削過程中不會使鋁合金材料發生形變。在進行切削的過程中，如果參數設置不符合當前的實際狀態和實際效果，就很容易使得工具在使用過程中發生震動現象，進而影響到最終鋁合金材料的加工精度。

通過上述幾項原因的分析不難發現，鋁合金材料在加工過程中是很容易出現形變的，為了盡量地降低鋁合金材料加工過程中出現形變的可能性，技術人員需要對可能導致鋁合金材料在加工過程中出現形變的各種不良因素進行充分地分析與探究，只有如此才能夠有效地提升鋁合金材料加工的效率。

在傳統的鋁合金材料加工過程中，需要花費較長的加工時間才能夠達到更為理想的加工效果，但對于技術人員而言，加工時間越長，就意味著鋁合金材料在加工過程中發生形變的概率越大，因此從這個方面來看，在鋁合金材料加工過程中所耗費時間長短是影響鋁合金材料產生形變概率的重要因素。除了這個因素之外，在進行切削過程中的切削溫度也會影響到鋁合金出現形變的可能性。具體說來，如若在切削過程中溫度過高，或者所使用力度超出了警戒值，那么鋁合金材料就很可能會由于受不了過高的溫度或過大的切削力度而出現形變現象。因此除時間之外，切削過程中的力度把控和溫度把控，也是導致鋁合金產生形變的重要因素。在鋁合金零件的機械加工過程中，需要使用到各類工藝，這些工藝在使用過程中如若出現了微小的誤差，都很可能會導致鋁合金材料發生形變的概率進一步的提升，因此進行相應材料機械加工時對各個流程的精準控制也顯得尤為重要。

除此之外，在進行鋁合金材料加工過程中，其所達到的通風狀況會直接影響到鋁合金材料的質量。倘若在鋁合金材料加工過程中，其所處位置無法獲得良好的通風，那么該材料的冷卻時間或許會由于通風情況而受到影響。風量較低時鋁合金材料就需要花費更多的時間來進行冷卻，在這一過程中，鋁合金材料一旦受到擠壓，就很容易發生形變。因此通風量也是影響鋁合金材料生產加工過程中出現形變的主要因素。當然在進行鋁合金材料加工時，需要使用到各類模具，如果選擇的模具不夠科學合理，或是模具設計的方式不符合現階段鋁合金材料加工的實際情況，那么就很容易導致模具在使用過程中發生抖動，這樣一來，技術工作人員所加工出的鋁合金材料就容易出現波紋，這也屬于形變的一種產生方式。

3 鋁合金材料加工過程中形變控制的策略分析

3.1 先進的加工技術

想要讓鋁合金材料在加工過程中減少形變現象出現的可能性，就需要不斷地研發更為先進的加工技術來進行鋁合金材料的加工和生產。只有運用更為先進的加工生產技術才能夠在鋁合金材料的加工過程中，盡最大可能規避可能導致其出現形變現象的影響因素。這樣一來，在日常的鋁合金材料生產加工過程中，其生產質量和生產效率就能夠獲得進一步的提升。如果不進行更為先進的加工技術的應用，那么鋁合金材料的生產加工質量很可能就會呈現出止步不前的態勢。

3.2 熱處理方式

技術研究人員在鋁合金材料的加工過程中發現，在加工時所產生的應力倘若不加以控制，會直接在鋁合金材料上發揮作用，最終影響到鋁合金材料的加工質量。為了使得最終加工的精準程度達到理想狀態，在進行鋁合金材料加工時，需要采取各類保護措施來減少應力在鋁合金材料方面的作用，只有如此才能夠達到更為良好的加工效果。相比較其他的保護措施而言，熱處理方式能夠起到最為明顯的效果。但需要注意的是，如若工作人員選擇使用熱處理方式來進行鋁合金材料加工過程中應力的處理控制，就必須要在熱處理之前進行相應準備工作的展開。

3.3 冷處理方式

除了熱處理之外，冷處理方式的使用也能在一定程度上對鋁合金材料的形變產生概率進行控制。冷處理技術的使用原理是通過振動應力消除的方式，在震動過程中將可能出現的能量使用效率進一步提升，通過能量的驅動來促使加工部件進行更進一步的運行，這樣一來，鋁合金材料內部構建的穩定性就能夠得到進一步的保障。相比較熱處理方式而言，冷處理解決方法操作更為方便，準入門檻更低，且不需要花費太過高昂的操作成本。因此相比較而言，冷處理方式的適用范圍更廣，可以在進行資源成本節約的情況下進行運用?，F階段所使用的冷處理方式大體可以分成兩種：一是通過進行施加力的使用方式，確保鋁合金內部的應力能夠得到完全釋放;二是通過進行應力效應增加的方式來使零件形狀進一步校準。這兩種方式都能夠很好地對鋁合金材料形變產生概率控制的效果。

3.4 切削刀具的合理使用

如若在進行鋁合金材料加工過程中，技術人員能夠使用性能更為良好的切削刀具，就能夠有效地減少切削力，這樣一來鋁合金材料的加工時間就能夠得到有效的縮減，原本由于加工時間過長而導致鋁合金材料出現形變的問題，就能因此而得到進一步地避免。但需要注意的是，如若想要在鋁合金材料的切削過程中進行切削力和熱度的最終控制，僅僅依靠材料和道具的使用是遠遠不夠的，還需要進行能夠滿足各類加工需求支撐件的應用。因此在進行加工的過程中，工作人員需要對刀具的粗糙度進行更為深入的改進，只有如此，才能夠最大限度地解決鋁合金材料在加工過程中出現形變問題。這是技術工作人員在進行切削刀具使用過程中務必要重視的改進環節。

4 結語

總而言之，在鋁合金加工過程中，想要使其發生變形的概率得到進一步的控制，就需要使用更具可行性的方法與措施來進行形變影響因素的控制。只有如此，才能夠進一步地提升鋁合金加工材料的質量和效率，讓鋁合金材料發生形變的問題得到快速糾正，使得鋁合金加工材料在人們的日常生活中發揮出更多的作用。

參考文獻：

[1] 王麗娟.鋁合金材料加工變形控制對策的分析[J].世界有色金屬，2018，513（21）：165，167.

[2] 吳慶鋒.鋁合金加工變形分析與控制研究[J].黑龍江科學，2018（24）：68-69.

[3] 喬楠楠.鋁合金薄壁件加工中變形的因素分析與控制方法[J].知識文庫，2017（10）：116.

[4] 耿小云.鋁合金加工變形分析與控制[J].世界有色金屬，2017（15）：284.