应用先进技术提高铝合金加工质量

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇应用先进技术提高铝合金加工质量范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：铝合金材料在现代工业中的应用非常广泛，但是，使用传统的加工方法加工铝合金材料存在零件变形的问题。本文从先进加工方法、加工刀具、热处理方法几个方面探讨了解决铝合金加工变形的方法。在加工余量一定的情况下，每次加工的余量越小，反转的次数越多，则工件加工后变形越小。在加工过程中如果利用切削液进行冷却，效果更好。

关键词：铝合金；变形；加工方法；刀具；热处理

零件的变形直接影响到零件的使用性能。在传统的加工方法中，影响零件变形的因素主要是热变形和冷变形。具体到切削加工中，影响零件变形的主要因素是切削力、切削热和夹紧力。切削热可以引起铝合金材料的热变形，切削过程中施加在零件上的夹紧力可以引起铝合金材料的冷变形，而切削力的大小直接影响到切削热和夹紧力的大小。

1 利用先进的加工技术解决铝合金的加工变形

先进的加工技术之所以能够较好地解决铝合金材料的加工变形问题，主要是先进的加工技术与传统的加工技术相比有效地解决了零件加工过程中零件的切削力、切削热和夹紧力的问题。

1.1 高速切削技术

在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而提高到一定值后，切削温度不但不会上升反而会降低，这个速度值与零件材料的种类有关。一般认为高速切削速度是常规切削速度的5～10倍。铝合金材料高速切削的速度范围在l 500～5 000 m/min。高速切削技术相对传统切削加工技术切削力降低了3O ，留于零件的切削热降低了9O 。使用圆柱铣刀对铝合金材料进行高速铣削时，应选用较大的径向背吃刀量（约为刀具直径的40 ～8O ）和较小的轴向背吃刀量（小于刀具直径的30Y0）。高速铣削铝合金材料时，在金属去除力恒定的情况下，选用较小的轴向背吃刀量和较大的径向背吃刀量更为有利。

1.2 电流变（ER）技术

电流变技术是当代新兴的和有广阔应用前景的高新技术。电流变技术的理论基础是利用某些特殊的液体，在电场作用下产生电流变效应，这种效应的特征即在电场的作用与控制下，液体的粘度立即敏感地变化和快速地增长，直至在某一电场强度下停止流动并达到固化，具有固体的属性，即具有抗剪切能力。

使用电流变技术，液体到固体或者是固体到液体，整个过程可逆、可控。应用电流变液体，可以在不加电场时确定好零件的加工位置，施加电场后，零件就被准确定位和安装。因此，无需夹紧力，变形小，精度高。

1.3 激光加工技术

激光加工技术与传统加工方法相比具有传统加工方法所不具备的特性。激光加工是非接触加工，对零件无直接冲击，加工过程中无“切削力”作用于零件，零件夹紧力很小，基本上无冷变形。激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，对零件不加工区域没有影响，或影响极小，因此其热影响区小，零件热变形小。

1.4 其他先进加工技术

除激光加工技术外，还有其他非接触加工的加工方法。比如，水射流加工技术，超声波加工技术，离子束加工技术，等离子体加工技术，线切割加工技术。与激光加工技术一样，这些加工方法同样具有冷变形和热变形小的特点。

2 利用切削刀具解决铝合金的加工变形

与黑色金属相比，铝合金材料在切削过程中产生的切削力比较小，可以采用较大的切削速度，但容易粘刀，形成积屑瘤。铝合金材料的导热系数高，切削时由切屑和零件传导出去的热量较多，切削区温度较低，所以刀具耐用度较高，但零件本身温升较快，容易引起变形。因此，选用合适的刀具材料，在刀具材料的基础上选择合适的刀具角度，并提高刀具的表面粗糙度要求，对降低切削力和切削热十分有效。

类金刚石碳（DLC）涂层的主要成分为碳，是一种兼有高硬度和优异摩擦性能的非晶体硬质薄膜。在没有剂的情况下，摩擦因数也很低（“一0.005～O.2）。DLC涂层不仅摩擦因数小而且抗粘附性好，硬度高，耐磨性强。DLC涂层刀片与普通硬质合金刀片相比，从轴向分力、径向分力和进给分力来看，DLC涂层刀片均优于未涂层刀片，尤其是轴向分力约降低2/3。

聚晶金刚石（PCD）刀具材质稳定，使用性能可以预测，比天然金刚石刀具更适用于加工铝合金材料。PCD具有目前最高的硬度和耐磨性，可以磨削出锋利的刀刃，有很好的导热性，线膨胀系数很小，摩擦因数也小。采用PCD刀具加工铝合金时，由于PCD刀具表面与金属亲和力小，且刀具一般抛光成镜面，不易产生积屑瘤，加工尺寸稳定，表面质量好。在RaO.02～0.32 lam 的条件下，可获锝5～7级精度。

3 利用冷处理解决铝合金的加工变形

解决铝合金加工变形的冷处理方法主要有振动时效和人工冷校形。振动时效是利用机械方法使零件振动，在振动过程中应力得以松弛或重新分布达到稳定尺寸的目的。与热处理相比，振动时效有节能、生产周期短、生产费用底等优点。人工冷校形是指零件加工变形后，由人工对变形零件进行校形。一方面通过施加外力对零件校形，另一方面，通过不断的施加外力达到内应力释放的目的。

4 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存在很大的内应力。一般而言，板料越厚残余应力越高。这种残余应力如果不消除，经过一段时间后板料会发生严重的翘曲。不仅如此，残余应力还会增加机械加工时的变形。

机柜的面板一般采用厚度在6 mm 以下的LY12一CZ板，面板要求表面美观。通常情况下，面板要进行表面处理。由于硬铝（LY12一CZ）板料表面的包铝层对表面处理（主要指电镀）后面板的美观有一定的影响，因此，面板表面一般不进行机械加工。由于板料可能有一定程度的翘曲，因此一定要进行校平处理。校平采用热校平。所谓热校平就是将面板用上、下2块钢板夹紧，加热到硬铝再结晶退火温度，既达到校平的目的又达到再结晶退火的目的。

硬铝板料在轧制后表面产生压应力，而心部则呈拉应力状态。如对板料表面进行切削加工，由于板料表面拉应力的变化，则可能引起零件翘曲。对于设计精度要求不高的零件（例如垫板、支撑板），也可采用不需热处理的简单方法。即在板料加工余量一定的情况下，采用上下平面去除余量均等的原则，在上平面去除 厚度的余量，然后翻面重新装夹，去除另一面6厚度的余量。加工时采用初加工去除较大的余量，然后梯次减小的原则。在加工余量一定的情况下，每次加工的余量越小，反转的次数越多，则工件加工后变形越小。在加工过程中如果利用切削液进行冷却，效果更好。

参考文献：

[1] 张慧云.铝合金零件高速铣削加工试验[J].机械制造与自动化.2012（02）

[2] 冯晓，孙士俊.铝合金轴箱后盖加工变形原因分析及对策[J].机车车辆工艺.2011（04）