鋁合金材料加工變形控制措施研究

黨志南

摘 要：銘合金材料是重要的加工材料之一，在社會(huì)生活與生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用，但是變形問(wèn)題是制約其廣泛利用的主要障礙。本文基于分析銘合金材料變形原因與特點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，從熱處理與冷處理等方面提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：銘合金；變形加工方法；熱處理

鋁合金材料因具備重量較小、耐腐性性高、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)勢(shì)，使之在當(dāng)今的社會(huì)生活與生產(chǎn)中得到了極大的運(yùn)用，已經(jīng)成為了當(dāng)今重要的建筑材料以及生活器件加工材料。然而，任何材料均非是完美無(wú)缺的，鋁合金材料同樣如此，變形問(wèn)題的出現(xiàn)直接影響到了銷(xiāo)售與使用效果。導(dǎo)致變形的原因是多方面的，但主要出現(xiàn)在加工環(huán)節(jié)階段，在加工過(guò)程中由于加工零件內(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)力變化的零件時(shí)常會(huì)處于激烈的內(nèi)部變化狀態(tài)，在各種內(nèi)外力的交織作用下競(jìng)相于穩(wěn)定的狀態(tài)。鋁合金材料即使在環(huán)境較為適宜的常溫狀態(tài)下，其內(nèi)部同樣存在激烈的運(yùn)動(dòng)，在一定時(shí)間內(nèi)這種運(yùn)動(dòng)尚不足以破壞其內(nèi)部的平衡，從外面觀察依然保持著完好。然而，當(dāng)達(dá)到一定時(shí)間之后，如果清除某一表面即可發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部平衡已經(jīng)被打破，在內(nèi)應(yīng)力的作用下導(dǎo)致鋁合金材料發(fā)生變形變形，直接影響使用用途以及使用壽命。

一、鋁合金材料發(fā)現(xiàn)變形原因和特點(diǎn)

（一）原因

鋁合金在機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生變形的原因主要有：

其一，鋁合金材料在加工過(guò)程中，對(duì)于擠壓速度與溫度有一定的要求，如果擠壓速度與溫度達(dá)不到相應(yīng)的技術(shù)要求，則難以實(shí)現(xiàn)溶固強(qiáng)化的效果，加工質(zhì)量大打折扣；

其二，鋁合金材料加工過(guò)程中選擇的位置不當(dāng)，在缺乏足夠通風(fēng)量的情況下延緩了板材冷卻的速度，致使在擠壓過(guò)程中產(chǎn)生了變形；

其三，為充分掌控好加工的時(shí)效，當(dāng)熱風(fēng)循環(huán)受到阻礙之后，板材表面受力不均導(dǎo)致變形乃至彎曲；

其四，板材加工模具設(shè)計(jì)不夠合理，當(dāng)擠壓環(huán)節(jié)中因各類(lèi)因素的綜合作用導(dǎo)致顫抖現(xiàn)象進(jìn)而導(dǎo)致板材表面出現(xiàn)波紋。

（二）特點(diǎn)

鋁合金材料在擠壓加工過(guò)程中具有以下特點(diǎn)：其一，加工性強(qiáng)；其二，成形性高、其三，可鍛性高等。鋁合金材料在擠壓加工過(guò)程中即可形成了棒、管、線等產(chǎn)品進(jìn)而用于加工更加復(fù)雜的產(chǎn)品，用于各行業(yè)之中，發(fā)揮出更大的功效。

二、解決鋁合金加工變形的控制措施

（一）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(guò)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(guò)程中零件變形數(shù)量。所以應(yīng)該采取先進(jìn)的技術(shù)對(duì)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）切削刀其解決鋁合金的變形

相比其他金屬而言，銘合金材料的硬度相對(duì)較低，因此在切割過(guò)程中降低了切削力，提升了切削的工作效率，但如此亦帶來(lái)另一個(gè)問(wèn)題也即容易產(chǎn)生的積屑瘤，在一定程度上影響到其最終的成型質(zhì)量。

同時(shí)，又要鋁材料具備較強(qiáng)的導(dǎo)熱性能，在切割過(guò)程中能夠產(chǎn)生巨大的熱量，處理不當(dāng)容易導(dǎo)致零件在高溫的長(zhǎng)期影響下發(fā)生變形。為此，在加工過(guò)程中要綜合材料的特性以及加工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境等因素，確定一個(gè)最佳的刀具角度，以最大程度上減少切削環(huán)節(jié)帶來(lái)的熱量，避免材料發(fā)生變形，進(jìn)而達(dá)到提升材料質(zhì)量的目的，同時(shí)又能延長(zhǎng)板材的使用壽命。

（三）冷處理解決鋁合金的加工變形

人工冷校形和振動(dòng)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(dòng)時(shí)效基本原理是通過(guò)機(jī)械的方式使零件產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，在振動(dòng)過(guò)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。相比熱處理方法而言，冷處理的優(yōu)勢(shì)較為明顯，主要體現(xiàn)在成本低、生產(chǎn)周期短、資源耗費(fèi)少等方面。此外，人工冷校形顧名思義則是當(dāng)零件發(fā)生一定程度上變形之后通過(guò)一定的措施進(jìn)行糾正，使之恢復(fù)到原來(lái)的形態(tài)。一般而言，人工冷校形有兩種方式，其一為借助外力直接進(jìn)行校正，其二為通過(guò)不斷施加外力迫使內(nèi)應(yīng)力向外釋放以達(dá)到校正的目的。不論是采用哪種方式，均需要合理控制好力度，避免用力過(guò)度或用力不足。

（四）熱處理解決鋁合金的加工變形

隨著科技的發(fā)展當(dāng)前對(duì)于鋁合金材料加工的方法較多，但是熱處理依然上較為常用的方法，發(fā)揮出的作用亦是較為理想的，同時(shí)通過(guò)運(yùn)用不同的處理方式能夠應(yīng)對(duì)不同的材料。例如，針對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋁合金材料加工，則適應(yīng)采用在粗加工的基礎(chǔ)之上進(jìn)行熱處理，繼而到精加工的；對(duì)于注重精確度的零件加工而言，適宜采用在粗加工的與半加工的基礎(chǔ)之上進(jìn)行熱處理，繼而達(dá)到精加工的目的，同時(shí)進(jìn)一步對(duì)零件內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力加以鞏固，以為后續(xù)安裝環(huán)節(jié)提供基礎(chǔ)，提供小角度范圍的“變形”以順利的安裝。

（五）解決鋁合金硬鋁板料變形的實(shí)例

淬火技術(shù)是材料加工過(guò)程中常用的技術(shù)之一，鋁合金硬鋁板料在此過(guò)程中內(nèi)部應(yīng)力會(huì)大為增加，而且內(nèi)應(yīng)力與板材的厚度之間成正比例關(guān)系也即當(dāng)厚度增加，內(nèi)應(yīng)力則會(huì)同樣增加。因此，如果在加工過(guò)程中放任內(nèi)應(yīng)力的存在，那么在使用過(guò)程中不可避免的會(huì)發(fā)生板材變形的現(xiàn)象。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋁合金材料變形在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中較為常見(jiàn)，導(dǎo)致鋁合金材料變形的原因是多樣化的，既有加工因素亦有環(huán)境因素，但前者是主要因素所在。為此，在當(dāng)前以及未來(lái)鋁合金材料加工過(guò)程中要不斷優(yōu)化加工技術(shù)以彌補(bǔ)材料本身的不足，最大程度上的減少鋁合金材料變形的概率。

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