浅析铝合金材料加工变形控制措施

2018-01-30王纪来杨晓东

世界有色金属 2018年3期

王纪来，杨晓东，陈刚

（山西航天清华装备有限责任公司，山西长治 046012）

现如今，随着我国经济及工业领域的快速发展，人们对铝合金制品的需求量也是越来越多，这就促进了我国铝合金制品行业的发展，在国内出现了很多加工铝合金零件的大小工厂。通过对铝合金材料的详细分析与研究，我们发现铝合金材料非常适应高温度环境，耐高温性能极强，且还具有非同一般的导电性能，能够适应各种恶劣的施工环境，在对其进行加工的时候还可以直接进行焊接工作，不过在安装或应用铝合金材料的时候还存在着很多严重的问题，在温度适宜的环境下，铝合金材料内部的应力值活动也是非常激烈，在这期间，不能对产生应力值变化的铝合金材料内部进行观察，出现内应力变化的铝合金材料一般情况下都会一直保持这种状态，只有在清除一些铝合金材料后，才会打破这一现象，内应力值重新分布位置，最终导致铝合金零件出现变形的现象。

1 铝合金加工变形因素

导致铝合金材料在加工的过程中出现变形情况的因素有很多，其中主要有机床、夹具、切削参数、刀具以及切割技术等外界因素，还有温度、通风等自然因素，此外，来有一部分因素是来自于铝合金材料自身，铝合金材料的自身质量不合格也是导致其在加工时出现变形情况的主要原因导致其出现变形的原因主要有定位精度以及刚度，其中定位与精度给铝合金材料带来的影响要远远高于刚度；夹具因素给铝合金材料带来的影响主要有夹具的尺寸不合理、夹紧力过高等，这两种情况都会导致铝合金材料出现变形的现象；刀具因素导致铝合金材料出现变形情况的原因有很多，其中主要原因有刀具的各种形状参数、刀具的材质、刚性以及平衡性等等，通过对这一因素的详细研究与分析，我们发现刀具的开忍度、圆角以及耐用性是导致铝合金材料变形的主要原因；切削参数是导致铝合金材料在加工过程中出现变形情况最为严重的一种因素[1,2]。以上这些都是导致铝合金材料在加工的过程中出现变形情况的主要原因，要想使铝合金材料在加工过程中出现变形情况的几率大幅下降，就必须要加强对以上因素的重视，尽可能的避免其给铝合金材料的加工带来影响。

2 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

（1）铝合金在机械加工过程中产生变形的主要原因。通过实践与研究我们发现，在对铝合金材料进行切削加工的时候，如果切削时温度过高或者切削强度过大，也会导致铝合金零件出现变形的现象，在对铝合金零件进行生产加工的时候，由于按压速度太慢，导致材料在挤压机出口时的温度过高，远远达不到零件凝固的温度要求，使零件一直处于半凝固状态，如果这时的通风不好，零件温度得不到降低的话，会很容易导致零件出现变形的现象。高温以及通风环境合理与否也是导致铝合金材料在加工过程中出现变形情况的重要原因。

（2）铝合金在机械加工过程中产生变形的特点。在使用铝合金材料来进行零件的生产与加工时，在采用中铝型材在挤压加工之后可以生产出较为简单的铝合金型材，如棒、管、线等基础型材，这些产品可以被应用在加工形状较为复杂的管材与型材上。

3 解决铝合金加工变形的控制措施

（1）先进的加工技术解决铝合金的加工变形。现如今，采用更先进、更科学的铝合金材料加工技术来对铝合金零件进行加工，能够有效的减少其在加工的时候出现变形的现象，确保铝合金零件生产加工质量。我们需要加强对先进加工技术的应用，并不断对其进行完善，防止零件在加工过程中出现变形情况。

（2）利用切削刀具解决铝合金的变形。切削刀能够有效减少其在切削过程中所产生的切削力，加快铝合金材料的加工速度，避免了铝合金材料出现温度过高或加工速度过慢的现象，从而有效防止铝合金零件在生产中及生产后出现变形的现象。要加强对切削刀的应用，使其在防止零件变形的工作上发挥出最大的作用。

（3）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。相较于热处理方式，冷处理方式对防止铝合金材料加工时变形所起到的作用要大很多，在对铝合金材料进行加工时，我们可以根据加工现场的实际情况来选择最合适的处理方式以减少零件变形现象的出现。

（4）利用热处理解决铝合金的加工变形。在对铝合金材料进行加工的时候，加工所产生的应力会直接影响到整个零件的加工质量；为了使加工精准度及质量得到有效的保障，必须要采取相应的防护措施来减少或消除应力，避免其影响到零件的加工质量。热处理方式具有多样性的特点，它可以分为很多种操作方式，因此，在选择热处理方式来处理加工铝合金材料所产生的应力之前，需要对加工零件的形态及特性等进行全方位考虑，然后再选择一个最有效的热处理方式。零件不同，其选择的热处理方式也会有一定的差别，对于那些整体结构及外形比较复杂的零件来说，其加工过程通常也会存在一些深化的特征，而对于那些对精密度要求极高的零件来说，其结构会更加复杂，如果出现操作方式的选择不合理，将很可能导致其在安装及运用过程中出现严重的质量问题。严格按照加工零件的性质来选择热处理操作方式，防止零件在加工完成后出现变形的情况。

（5）解决铝合金硬铝板料变形的实例。淬火技术是材料加工过程中常用的技术之一，铝合金硬铝板料在此过程中内部应力会大为增加，而且内应力与板材的厚度之间成正比例关系也即当厚度增加，内应力则会同样增加。在加工过程中放任内应力的存在，那么在使用过程中不可避免的会发生板材变形的现象。