刍议铝合金材料加工变形控制措施

2015-12-23李旺顺陇西西北铝加工厂甘肃定西748111

中国新技术新产品 2015年15期

李旺顺（陇西西北铝加工厂，甘肃　　定西　748111）

刍议铝合金材料加工变形控制措施

李旺顺
（陇西西北铝加工厂，甘肃定西748111）

摘要：铝合金材料广泛应用于现代工业中，但目前我国在加工零件方面的技术还不够高，只能使用传统的加工方法对铝合金材料进行加工，从而在加工过程中导致许多零件变形的现象时有发生。为了提高加工的效果，在实际操作过程中，常常利用切削液对其进行冷却。本文探讨了几种能够解决铝合金变形的方法，分别是加工刀具法、热处理法和先进加工法。

关键词：铝合金；变形；加工方法；热处理

随着制造业的不断发展与进步，在现代工业中，铝合金材料变得越来越重要。铝合金材料具有导电导热性好、重量轻、耐腐蚀、强度极高，可点焊等优点。但也存在着某些不足，比如在铝合金材料经过加工之后，它的零件很容易变形。

加工零件出现内应力变是导致零件加工后变形的主要原因。由于加工零件内部微观或者宏观的组织产生了不均匀的体积变化，从而形成了零件内应力。发生了内应力变化的零件常处于一个很活泼的状态，其内部运动比较激烈，都竞争着回到初始的稳定状态，即使在常温环境，零件的运动也十分的激烈。在短暂的时期内，无法观察到已经具有内应力的零件的激烈运动，它们通常处于一个相对平衡状态，只有在清除某一些表面之后，才能够打破这一种平衡，内应力重新分布位置，最终导致零件变形。零件的变形大大的降低了零件的性能以及使用寿命。

在科学技术不发达的原始时期，通常利用传统的加工方法对铝合金材料进行加工，这时冷变形和热变形形成了零件变形的主要原因。在实际切削加工过程中，切削热、切削力以及夹紧力是影响零件变形的主要原因。

一、挤压铝合金在机械加工过程中产生变形的主要原因和特点

机械加工包括车，铣，铇，磨，镗等。铝合金在机械加工过程中产生变形的原因主要有：第一，挤压时温度太低，挤压速度太慢，型材在挤压机的出口温度达不到溶固状态，导致不能起到溶固强化效果；第二，型材位置的通风效果不好，风量不够，导致在加工过程中冷却速度比较慢，从而使挤压铝合金产生变形；第三，时效工艺不恰当，热风循环不畅，导致时效不充分；牵引机发生周期性上下跳动，使得型材表面发生局部弯折；第四，没有科学合理的方法来设计模具，使得模具设计不合理，在挤压作用下发生颤抖导致型材出现波纹。在机械加工过程中铝型材挤压加工的特点如下：有优良的可机加工性，可成形性，可锻性等等，铝型材经过挤压加工后可产生断面形状比较简单的棒、管、线、型等产品，这些东西可以用来生产形状和断面变化很复杂的管材以及型材，例如逐渐变断面型材、带异性加强筋的整体壁板型材、形状很复杂的空心型材和多空型材等。

二、解决铝合金加工变形的控制措施

（一）利用先进的加工技术解决铝合金的加工变形

由于先进的加工技术合理的控制了零件加工过程中零件的切削力、夹紧力以及切削热，所以它能够有效的控制铝合金材料加工过程中零件变形数量。所以应该采取先进的技术对铝合金材料进行加工，比如利用电流变技术、激光加工技术、高速切削技术等。

（二）利用切削刀具解决铝合金的变形

与其它金属相比较，利用铝合金作为材料，可以降低切削过程中的切削力，增加切削的速度，但也存在着不足，在此过程中，容易增加其与刀具的黏度，形成不易清理的积屑瘤。铝合金材料具有较高的导热导电能力，在切削过程中会产生大量的热量（这些热量来源于切屑和零件），因此刀具比较耐用，使用周期长，但是由于零件本身的温度上升速度特别快，导致零件容易变形。因此，为了降低切削热以及切削力，我们不仅要选用合适的道具材料，而且在此基础之上，要选择一个符号要求的刀具角度，同时还要提高刀具表面的粗糙程度。

（三）利用热处理解决铝合金的加工变形

消除铝合金材料加工应力的方法有很多，其中最重要的、最普遍使用的方法就是热处理，该方法主要包括：再结晶退火、去应力退火、均匀化退火、时效性等。对于不同的零件应采用不同的处理方法，针对那些结构比较复杂的零件，工艺路线基本上是：粗加工——热处理——精加工。针对那些精确度要求高，结构复杂的工件，为了保证零件在安装、配置、运用过程中能够发生微小的尺寸改变，在粗加工和半加工的同时应安排好热处理工序，在零件完成精加工之后，再稳定零件的内应力。

（四）利用冷处理解决铝合金的加工变形

人工冷校形和振动时效是解决铝合金加工变形中冷处理的主要方法之一。振动时效基本原理是通过机械的方式使零件产生振动现象，在振动过程中因受到力的作用，从而松弛或者重新分布位置以达到尺寸的稳定。与热处理进行比较，振动时效具有生产周期短、生产成本低、节约资源等优点。人工冷校形是指零件在加工过程中出现变形现象后，人为的对零件进行校形。一种方式是通过施加外力对零件校形，另一种方式是通过持续的施加外力实现内应力向外释放的目的。

（五）解决铝合金硬铝板料变形的实例

铝合金硬铝板料在淬火后内部会产生很大的内应力。通常情况下，随着板料厚度的增加，其残余应力就会相应的提高。如果不采取措施及时清理这种残余力，随着时间的推移会发现板料翘曲特别严重。更严重的是，残余应力将会加剧机械加工时的变形。