3A21—F铝合金板材在数控加工中防止变形的工艺措施

铝合金零件加工变形原因分析及工艺控制对策探讨摘要：基于实际加工需求，如何控制加工变形量，保证产品和加工质量，成为当前发展当中需要深入思考的重要问题。

在实际的加工当中，合理控制加工变形的工艺措施，重点控制力、温度，也就是控制加工过程当中在工件上的力，比如应力、温度等。

关键词：铝合金零件加工；变形原因；工艺控制1铝合金零件的特征由于铝合金零件具备重量轻、结构紧凑等特征，因此广泛运用在各个领域内。

文中以薄壁铝合金零件进行分析，其中铝合金零件由于刚性差、强度低等特征，在实际的加工当中工艺性能非常差，尤其是切削加工当中，很容易产生翘曲变形的情况。

在传统的铣削加工当中，存在热变形力、应力变形情况，加工的时候铝合金零件会发生弹性形变导致扭曲，这样生产出来的零件无法达到设计要求，产品合格率低。

但是在具体的加工过程当中，如果选择合理的刀具、夹具、切削液、铣削方式，合理控制热量、应力变形等，能够取得更好的效果，也能够保证成品合格率。

2产生变形的原因铝合金零件产生变形的原因比较多，经过对实验分析，发现机械加工过程当中产生的原因非常多，比如物理性能影响、零件结构形状、工件装夹、切削过程参数等等这些因素，都会对铝合金零件的性能产生影响，直接导致机械变形。

从根本上来看，存在变形的原因有：（1）应力的综合作用：在加工零件的过程中，切削会改变应力平衡性，导致内部组织状态受到影响。

在加工铝合金的过程中，需要利用刀具切削，沿着切削方向铝合金材料会产生变形问题，同时也会牵制相邻里层，在铝合金材料表面产生残余拉应力，在里层会产能参与压应力，在综合作用的影响下，铝合金零件因此出现变形问题。

（2）残余拉应力：在切削工作中，因为摩擦阻力的影响，引发塑性变形问题，在铝合金表面产生较多的热量，导致材料因此膨胀，如果里层温度比较低，表层发生膨胀问题之后，会阻挡里层材料，导致表层金属产生热应力。

如果热应力超过了铝合金材料屈服极限，将会引发压缩塑性变形问题。

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3A21—F铝合金板材在数控加工中防止变形的工艺措施作者：张昆张丽伟姜大鹏来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2013年第05期摘要：针对3A21-F铝合金板材在数控加工中的变形情况，从材料和零件的结构特点入手，分析了电子工业中的铝合金板材在数控加工中产生变形的原因和机理，提出了一套较为完善的控制铝合金中厚度板加工变形的工艺措施。

关键词：3A21-F铝合金应力变形对称铣削区域加工1 概述电子工业中用于安装印制板的机箱多为板式拼装结构，并且由于電子设备往往有电磁屏蔽的要求，故需采用整体真空钎焊机箱，该种工艺方法要求机箱拼装后的零件间隙小于0.1mm，因此真空钎焊机箱的材料选用钎焊性能最佳的防锈铝合金3A21-F。

这种材料的特点是强度不高，耐蚀性好，焊接性能良好，特别是钎焊性能极佳，但塑性高，可切削性能不良，易粘刀。

且一般由于某些产品的重量要求，该类零件的底部厚度通常为2～3mm，上面有许多安装印制板用的凸台和凹槽，且槽台的方向多为一致，其结构特点如图1所示。

图1 零件的结构外形图由于材料本身的特点和特殊的结构形式，如果加工方法不当，这类零件加工后会出现较大的变形，一般加工1500mm×350mm的零件，其弯曲变形程度可达1～2mm，严重影响了钎焊机箱的拼装精度，焊接质量无法保障。

鉴于以上情况，经过多次的工艺验证，分析出了产生变形的原因和机理，并找到了控制变形的工艺措施，较好地解决了防锈铝合金3A21-F在数控加工中的变形问题，为加工印制板固定板这类零件提供了一套较为完善的工艺方法，可有效地将平面度控制在0.1mm以内，满足了钎焊机箱的整体装配要求。

2 产生变形的主要原因和特点钎焊机箱用的印制板固定板多为15mm厚的轧制铝合金3A21-F，属于中等厚度的板材。

轧制是锭坯依靠摩擦力被拉进旋转的轴辊间，并借助于轴辊施加的压力，使其横断面减小，厚度变薄而长度增加的一种塑性变形过程，如图2所示，图2 轧制成型过程图在金属变形的过程中会产生一定的加工硬化，沿着轧制方向会产生分布不均的组织应力。

铝合金零件加工变形的解决方法摘要:本文主要介绍了铝合金机械的加工变形原因,提出了解决铝合金零件机械加工变形问题的基本方法。

以作者的工作及实践经验,介绍了这些方法在实际机械加工中的应用。

关键字:铝合金型材;加工时变形;残余应力;切削热;切削用量;加工夹具的变形和回弹0 引言在机械加工中,影响铝合金零件变形主要有以下三个因素:毛坯残余应力的释放、由切削热与切削力所引起的变形、对工件的装夹变形和回弹。

要解决铝合金的加工变形问题,就必须针对以上各个因素制定相应的加工方法,并安排合适的加工工艺方案。

1 铝合金加工变形的解决方法1.1铝合金加工变形的解决方法1.11利用最先进的加工技术解决了铝合金的加工变形新型的机械加工方法,与传统的机械加工方法相比较而言,更能高效的处理零件加工过程中的切削力、磨削热,以及刀具的装夹变形和回弹等的问题。

下面列出了一些先进的加工方法。

①高速切割技术。

②电流变(ER)技术。

③激光制造技术。

④水射流制造技术。

⑤超音波生产技术。

⑥离子束生产技术。

⑦等离子生产技术。

⑧线切割生产技术。

1.12使用金属切削工具处理铝合金的加工过程与黑色金属相比较,铝合金材料在切削过程中产生的切削力相对较小,因此可以采用较大的切削速度,但很容易粘上刀、形成积屑瘤,由于铝合金材料的导热系数较高,在切削时由切屑和零件导出的热量都较多,且切削区温度也较低,所以虽然刀具耐用度较高,但由于零件本身的温升也相对较快,很容易引起变形的产生。

因此,通过选用合适的刀具材料,在原刀具材料的基础上选用合适的刀具角度,并提高刀具表面的粗糙度的要求,对降低切削力和切削热十分有效。

1.13利用热处理解决相合金的加工变形解决铝合金型材加工应力问题的热处理方式,一般为去内部应力退火、再结品退火、均匀性退火及时效。

1.14利用冷处理解决铝合金的加工变形解决铝合金加热变形问题的冷处理技术,只要有振动时效和人工冷校形。

由于冷处理工艺节能、制造周期复、制造代价小,所以在制造流程中使用最广泛。

试论铝合金材料加工变形控制措施铝合金材料在工业生产中是应用比较广泛的加工材料，其具有重量轻、耐腐蚀性强、导热性好等优点，在工业制造中起到了非常重要作用。

在进行铝合金材料的加工中，会受到多种因素的影响而导致零件变形，这与使用的零件加工技术、加工设备、自然环境等因素有着直接的关系。

要想提高铝合金材料的加工质量，避免变形现象的发生，就需要掌握导致材料加工变形的原因，并采取针对性的措施去处理，才能提高加工效果，保证加工质量。

标签：铝合金材料；加工变形；控制措施一、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；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。

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。

二、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在过去科学技术还不如现在发达的时候，那个时候的技术人员使用传统的加工方法对铝合金材料进行加工处理，冷热变形是导致零件变形的重要原因，在实践操作中我们得知，在进行切削加工的过程当中，切削时温度过高和切削时用力太大是导致零件变形的主要原因，对零件的机械加工都包含有，车，铣，饱，磨，膛等，在机械技工过程中直接导致铝合金变形的主要原因有，在进行按压操作时，导致零件的温度过高，在进行挤压的操作中挤压的速度过慢，材料在挤压机的出口温度达不到凝固状态，凝固状态，导致零件达不到凝固强化的基本效果，还有就是材料位置处的通风不佳导致风量不够用，引起零件在加工的过程当中，零件的冷却速度过慢，从而导致铝合金挤压产生变形，或者是工艺在时期内的效用不恰当，热风循环的不流畅，造成牵引机发生故障，使材料表面被压弯，最后一种是没有运用正确的方式方法进行模具的设计，造成模式在使用时设计上的不合理，在挤压下发生抖动造成材料出现波纹。

关于铝合金加工变形控制分析摘要：随着近年来我国社会生产力的快速发展，各行各业都在一定程度上得到迅猛提升。

在生产制造业中，铝合金应用的越来越广泛，但是，由于铝合金的特殊性，在制造过程中零部件容易变形，影响着加工的质量。

所以，当前，要加强铝合金加工变形控制的研究。

基于此，本文笔者就铝合金加工变形控制进行简要分析。

关键词：铝合金；加工；变形控制一、概述众所周知，铝具有密度小、熔点低的特点，其属于面心立方结构金属类别，可塑性比较强，容易生产及二次加工，它可以生产出各式各样的型材，并且耐腐蚀性也比较强。

但是，其劣势也比较明显，主要表现在强度低，无法在结构材料方面应用，只能做为辅助应用处理。

在经过多年的研究与发展过程中，通过在铝中掺入其它金属材料，使其强度最大限度提升，成为铝合金，被广泛应用各行各业中。

成为在航天、工业、建筑产业等众多领域广泛应用的一种金属材料。

铝合金具有密度小，强度高的优势，和其它钢材相比差异不大，可塑性也比较强，可以在很多样式的材料中看到铝合金的身影，如：在导电性、导热性以及抗腐蚀性等方面都发挥着重要的作用。

因此，在制造行业中，铝合金的用量也比较大，仅次于钢。

同时，也有很多新的技术工艺，通过对铝合金加热及掺入其它的金属，使其具备更加优质的性能，物理性能和抗腐蚀性能也得到显著提升。

二、铝合金材料加工变形的主要影响因素1.材料内部的残余应力在无外力荷载的作用下，材料内部残余应力处于平衡状态，毛坯为不变形状态。

当薄壁的结构构件加工过程中残余应力毛坯材料一旦被去除，释放残余应力，使原有平衡状态打破，在加工完成以后，重新分布应力，新平衡状态产生，造成加工变形。

据相关数据统计，在薄壁结构的加工过程中具有较高的材料去除量，这就使得释放残余应力所造成的加工变形十分明显。

2.加工过程的切削力加工板框类薄壁结构件方式以铣削为主，材料在铣刀的挤压作用下，剪力失效，去除材料基体，使得工件和铣刀的前后刀面间有强烈变化的切削力。

减少铝件加工变形的工艺措施和操作技巧铝件零件加工变形的原因很多，与材质、零件形状、生产条件等都有关系。

主要有以下几个方面：毛坯内应力引起的变形，切削力、切削热引起的变形，夹紧力引起的变形。

一、减少加工变形的工艺措施1、降低毛坯的内应力采用自然或人工时效以及振动处理，均可部分消除毛坯的内应力。

预先加工也是行之有效的工艺方法。

对肥头大耳的毛坯，由于余量大，故加工后变形也大。

若预先加工掉毛坯的多余部分，缩小各部分的余量，不仅可以减少以后工序的加工变形，而且预先加工后放置一段时间，还可以释放一部分内应力。

2、改善刀具的切削能力刀具的材料、几何参数对切削力、切削热有重要的影响，正确选择刀具，对减少零件加工变形至关重要。

1）合理选择刀具几何参数。

①前角：在保持刀刃强度的条件下，前角适当选择大一些，一方面可以磨出锋利的刃口，另外可以减少切削变形，使排屑顺利，进而降低切削力和切削温度。

切忌使用负前角刀具。

②后角：后角大小对后刀面磨损及加工表面质量有直接的影响。

切削厚度是选择后角的重要条件。

粗铣时，由于进给量大，切削负荷重，发热量大，要求刀具散热条件好，因此，后角应选择小一些。

精铣时，要求刃口锋利，减轻后刀面与加工表面的摩擦，减小弹性变形，因此，后角应选择大一些。

③螺旋角：为使铣削平稳，降低铣削力，螺旋角应尽可能选择大一些。

④主偏角：适当减小主偏角可以改善散热条件，使加工区的平均温度下降。

2）改善刀具结构。

①减少铣刀齿数，加大容屑空间。

由于铝件材料塑性较大，加工中切削变形较大，需要较大的容屑空间，因此容屑槽底半径应该较大、铣刀齿数较少为好。

②精磨刀齿。

刀齿切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。

在使用新刀之前，应该用细油石在刀齿前、后面轻轻磨几下，以消除刃磨刀齿时残留的毛刺及轻微的锯齿纹。

这样，不但可以降低切削热而且切削变形也比较小。

③严格控制刀具的磨损标准。

刀具磨损后，工件表面粗糙度值增加，切削温度上升，工件变形随之增加。

减少铝件加工变形的工艺措施和操作技巧作者：李凯熊建华来源：《新一代》2017年第21期摘要：某些铝及铝合金零件在设计结构上存在腔多、肋薄壁薄的特点，在机械加工中易引起变形，给加工带来许多困难。

改进和完善工艺加工方案，对控制和提高铝件零件加工质量非常重要。

文章主要从工艺措施和操作技巧两方面介绍减少铝件加工变形的方法。

关键词：铝件加工；变形；工艺铝及铝合金件由于其质量轻、易成形、强度高等特点，在机械行业被越来越广泛的应用，特别是在航空航天、汽车、摩托车等领域的应用非常普遍。

一些铝件零件结构复杂、腔多、筋多、壁厚不均，甚至有些零件类似于薄板状，加工过程中变形严重，精度不容易控制，造成产品误差过大而报废。

而造成铝件薄壁零件变形的主要原因是毛胚材料的内应力、装夹力以及刀具切削运动产生的变形。

一、减少加工变形的工艺措施（一）降低毛胚的内应力当机械内部不受任何外力的影响时，其自身所产生的力被称作内应力。

热加工应力和机械加工应力是铝及铝合金零件产生变形不可忽视的因素，为降低毛胚内应力，可采用自然或人工时效以及振动处理，均可部分消除毛坯的内应力。

预先加工也是行之有效的工艺方法。

对切除余量大的材料，加工后变形也大。

若预先加工掉毛坯的多余部分，缩小各部分的余量，不仅可以减少后续加工变形，而且预先加工后放置一段时间，还可以释放一部分内应力。

（二）改善工件的装夹方法铝件薄壁零件无论是采用台虎钳装夹还是卡盘装夹，都会产生横向或径向的装夹力，致使零件产生一定程度的变形。

变形程度跟装夹力的大小有关，对于刚性较差的薄壁铝件工件，可以采用以下的夹装方法，以减少变形：①对于薄壁衬套类零件，如果用三爪自定心卡盘或弹簧夹头从径向夹紧，加工后一旦松开，工件必然发生变形。

此时，应该利用刚性较好的轴向端面压紧的方法。

以零件内孔定位，自制一个带螺纹的穿心轴，套入零件的内孔，其上用一个盖板压紧端面再用螺帽背紧，加工外圆时就可避免夹紧变形。

②对薄壁薄板工件进行加工时，最好选用真空吸盘，以获得分布均匀的夹紧力，再以较小的切削用量来加工，可以很好地防止工件变形。

浅谈控制铝件加工变形的工艺措施作者：唐丰江来源：《中国科技博览》2018年第34期[摘要]近年来，我国已经工业领域得到了进步，并衍生了很多工业生产技术，提高了工业生产力，其中不乏有铝件加工技术，使得社会各方人士提高了对铝件加工技术的重视度及关注度，尤其是在金属零件加工领域更是得到了高度重视。

尽管如此，实际的铝件加工中还是存在一些问题及不足，使得部分铝件出现了变形，进而影响了整体的铝件加工质量及效率，所以为进一步保证铝件加工质量及效率，必须控制铝件加工变形发生率。

对此，本文作者根据自己对铝件加工的了解，分析了控制铝件加工变形的工艺措施。

[关键词]铝件加工；变形；控制工艺；措施分析中图分类号：U786 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）34-0294-01铝和铝合金件不仅具有质量轻的特点，还同时具有易成形和强度高等特点，能够轻易加工成任何形状的机械零件，因此在机械行业中得到了广泛应用，促进了我国工业发展，最终推动了我国社会发展，由此可见铝件加工的重要性，作为铝件加工相关工作人员，要不断提高自己的铝件加工工艺水平，以提高铝件加工质量及效率。

但我们不可否定的是，实际的铝件加工中还存在铝件变形的问题，影响了整体的铝件质量，这就要求加工技术人员不断完善铝件加工工艺，以控制铝件变形发生率，所以必须应用导致铝件加工变形控制工艺。

所以下文基于铝加工件产生变形原因及影响基础上，探讨了控制铝件加工变形的工艺。

1 铝加工件产生变形原因及影响1.1 工件装夹导致的铝件变形及影响铝件装夹中夹紧力过大，容易使工件变形；装夹不紧工件可能因松动而产生报废。

1.2 切削用量导致的铝件变形及影响切削薄壁铝件时，装夹工件时的夹紧力，切削工件时产生的切削力，工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形，温度升高而产生的热变形。

1.3 切削液导致的铝件变形及影响铣削中，由于切削变形和切屑与刀具、工件表面的摩擦，都会产生大量切削力和切削热，传到刀具上降低刀具硬度，导致刀具磨损，最终增高工件粗糙度，导致变形。