铝合金机械加工中挤压和切削控制问题

浅谈铝合金机械加工中存在的问题及解决措施作者：张红梅来源：《科学与财富》2018年第13期摘要：近年来，在机械厂的机加工生产过程中，铝合金零部件的加工数量逐渐加大，并且形状越来越复杂，尺寸精度和粗糙度要求越来越高，尤其是铸造铝合金壳体类零部件，结构复杂，铸造壁薄，体积越来越大。

由于尺寸精度和粗糙度要求越来越高，因此，在加工过程中存在零件变形的问题。

本文通过铝合金机械加工过程遇到的主要问题进行阐述及分析解决措施，以达到对其研究的目的，以供相关方面的技术人员进行参考。

关键词：铝合金；机械加工；存在问题；解决措施引言：在现今工业制造中，逐步实现了对生产结构的调整，这这就为铝合金的高效及拓展性应用提供了发展契机，由于其具有一定的应用优势，这就使得铝合金在工业生产中的应用频率不断上升。

再有就是铝合金由于具有突出的物理力学性能优势，因此，本文针对铝合金性能的特点及加工中存在的问题和解决措施等研究趋势进行分析论述，忘专家们批评指正。

一、铝合金零件的加工工艺及技术针对目前铝合金加工过程中存在的问题，一些专家们在尽可能改善冷却和润滑条件及开发新刀具，还有改善铝合金材料性能方面的研究有了很大突破。

现将一些常用的加工技术方法介绍如下：1.加工基准选择加工基准应尽量与设计基准、装配基准、测量基准一致，并且在加工工艺山要充分考虑零部件的稳定性、定位的精准性还有夹紧可靠性等。

2.粗加工由于一些铝合金零件加工尺寸精度和表面粗糙度非常不容易达到高精度要求，在加工前需要对形状复杂的一些零件进行粗加工，并结合铝合金材料的特点对其进行切削，这种方式产生的热会引起切削变形，会不同程度的增加零件尺寸方面的误差，甚至引起工件变形。

因此对一般平面的粗加工，采用铣、刨加工。

同时加冷却液对工件进行冷却，以降低切削热对加工精度的影响。

3.精加工在加工中，高速切削会产生大量切削热，尽管切屑能带走大部分热量，但在刃前区仍能产生极高温度，由于铝合金熔点偏低使得刃前区常常处于半熔化状态，使工件在切削点处的强度受高温影响大幅度下降，容易产生铝合金零件在加工过程中形成凸凹缺陷。

铝合金材料的机械加工技术工艺摘要：伴随着我国社会经济的快速发展和科学技术的不断创新，金属加工行业也取得了非凡的成就。

而作为社会建设发展期间的重要资源，铝合金材料在各个行业领域中得到了广泛应用，进而创造出了更多的价值。

为了能够确保铝合金材料在加工领域中的应用更加可靠和安全，全面提高加工质量和加工效率，铝合金材料加工人员必须要全面掌握各种机械加工技术，针对工作中存在的具体问题，采取科学有效的防范控制措施，尽可能地规避安全事故，使企业能够获得在最低成本下获得最大经济效益。

对此本文结合铝合金材料的特点进行分析，并提出相关的机械加工技术工艺。

关键词：铝合金材料；机械加工技术；腐蚀性能；锻压加工在当前经济全球化发展时代，材料加工领域要想顺利发展就必须要与时俱进，跟上时代发展的步伐。

铝合金材料自身具有较强的导热性能、耐腐蚀性能和强度，所以在工业生产期间得到了十分广泛运用。

为了能够使铝合金产品能够尽可能地满足市场需求，加工厂必须要对铝合金材料的加工处理工作进行重视，利用科学高效的机械加工技术来提高材料加工处理技术，从而提高铝合金产品的整体质量，促进整个行业的和谐稳定发展。

1.铝合金材料的特点在当前经济快速发展的新形势下，社会企业开始对各种金属资源提出了大量需求，其中铝合金材料与其他金属材料相比，具备以下几方面特点：1.优良的导热性能铝合金材料在使用过程中拥有较强的导热能力，在当前众多金属当中仅次于金、银以及铜材料，在实际生活应用中导热能力是常见金属铁的三倍。

所以，铝合金材料经常被用于加工制造取暖器和散热器当中[1]。

1.优良的腐蚀性能因为铝合金材料在大气环境中能够形成一层质地坚硬的抗腐蚀氧化膜，在实际加工过程中通过在铝合金材料表面进行电泳涂漆和粉末喷涂处理，能够有效提高铝合金材料的抗腐蚀性，进而将铝合金材料应用到各种抗腐蚀产品生产中。

1.高强度和纯铝材料相比，铝合金材料不仅具有质量较轻的优点，还拥有较强的强度，这样一来也使铝合金材料强度超过了合金钢，成为了工业生产过程中的理想结构材料，在航空航天和动力机械中得到了广泛应用。

3A21—F铝合金板材在数控加工中防止变形的工艺措施针对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。

标签：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，并且由于电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。

加工6061铝合金切削参数6061铝合金是一种常见的铝合金材料，在机械加工领域广泛应用。

为了获得最佳切削效果和提高加工效率，正确选择和调整切削参数至关重要。

在本文中，将详细介绍6061铝合金的切削参数选择和调整方法，以帮助读者更好地加工这种材料。

首先，我们需要了解6061铝合金的材料特性。

6061铝合金是一种硬度较高、强度较大的铝合金，常用于制造航空、航天、汽车等领域的零部件。

它具有良好的延展性和可焊性，具有较高的耐腐蚀性能。

此外，由于其热传导性和导电性良好，6061铝合金被广泛应用于散热器、电子器件等领域。

在选择切削参数时，我们需要考虑以下几个因素：切削速度、进给速度、切削深度和切削宽度。

这些参数的正确选取将影响到加工结果和加工效率。

首先是切削速度。

切削速度是指刀具在单位时间内与工件接触的次数。

对于6061铝合金，切削速度一般在100-200m/min之间。

需要注意的是，切削速度不宜过快，否则会导致切削热量过大，引起刀具磨损加剧，甚至引起刀具断裂。

同时，过低的切削速度会降低加工效率。

因此，我们需要根据具体情况选择合适的切削速度。

其次是进给速度。

进给速度是指刀具在单位时间内与工件接触的长度。

对于6061铝合金，进给速度一般在0.1-0.3mm/r之间。

需要注意的是，进给速度过低会造成疲劳断裂，进给速度过快则易产生振荡，影响加工质量。

因此，选择适当的进给速度对于获得理想的切削效果至关重要。

切削深度是指切削刀具在每次进给中切削下来的长度。

对于6061铝合金，切削深度一般在0.5-1.0mm之间。

需要注意的是，切削深度过大容易造成刀具振动，切削深度过小则会降低加工效率。

因此，选择适当的切削深度能够有效提高加工质量及效率。

最后是切削宽度。

切削宽度是指切削刀具与工件外圆或表面之间的距离。

对于6061铝合金，切削宽度一般在0.2-0.5mm之间。

需要注意的是，切削宽度过大会增加切削力，切削宽度过小则会降低加工效率。

铝材挤压工作总结
铝材挤压是一种常见的金属加工方法，通过将铝材加热至一定温度后，通过挤
压机器将其挤压成各种形状的工件。

这种加工方法在现代工业中得到了广泛应用，因为它能够高效地生产出各种复杂形状的铝制品，同时还能保持铝材的优良性能。

在进行铝材挤压工作时，需要注意一些关键的工作环节，以确保产品质量和生产效率。

首先，铝材挤压工作需要严格控制挤压机的温度和压力。

挤压温度过高会导致
铝材软化过度，容易产生气泡和变形，而挤压温度过低则会导致铝材难以挤压成形。

因此，操作人员需要根据具体的铝材材质和形状，合理调节挤压机的温度和压力，以确保产品的质量和形状。

其次，挤压模具的设计和选择也是影响铝材挤压工作的关键因素。

合理的模具
设计可以有效地减少挤压时的金属流动阻力，降低能耗和提高生产效率。

同时，选择合适的模具材质和润滑方式也能够减少模具磨损，延长模具的使用寿命。

此外，对于挤压后的铝材工件，还需要进行后续的热处理和表面处理。

热处理
可以有效地提高铝材的强度和硬度，同时表面处理可以使产品具有更好的外观和耐腐蚀性能。

因此，在铝材挤压工作中，需要充分考虑后续处理工艺，以满足产品的性能要求。

总的来说，铝材挤压工作是一项复杂而重要的金属加工工艺，需要操作人员具
备丰富的经验和技术知识，以确保产品质量和生产效率。

同时，科学合理地控制挤压工艺参数、优化模具设计和选择、以及合理的后续处理工艺，也是保证铝材挤压工作顺利进行的关键。

随着工业技术的不断进步，相信铝材挤压工作将会在未来得到更广泛的应用和发展。

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。

98M achining and Application机械加工与应用铝合金零件加工变形原因分析及工艺控制对策探讨任志鹏（南京高精轨道交通设备有限公司，南京 210000）摘 要：铝合金零件加工中，根据铝合金的特性，需要做好控制变形的措施。

文中以铝合金薄壁腔体类零件的加工为例，通过对变形原因进行分析来帮助控制加工变形的产生，具体的控制对策是控制切削力、切削温度，通过对薄壁腔体类零件，进行多次切削加工，进行试验分析验证不同的切削参数得加工变形，从而减少切削变形的产生，也能够为解决铝合金零件加工变形的相关问题提出理论参考。

关键词：铝合金零件；加工变形；原因；工艺控制；对策中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）21-0098-2收稿日期：2020-11作者简介：任志鹏，男，生于1986年，汉族，朝阳凌源人，本科，助理工程师 ，研究方向：铝合金齿轮箱加工变形分析与控制。

在当前轻量化设计与制造的发展中，铝合金材料具有低密度、优良的抗蚀性、导热性、导电性等优点，被广泛应用在航空、汽车、高铁、医疗等领域内。

但是铝合金材料有导热性能好、膨胀系数大等特性，如何控制变形是非常重要的问题。

1 铝合金零件加工的变形现象1.1 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。

1.2 工程案例文中以某导热框架为例，属于典型的薄壁零件铣削加工，该零件材料为LF6-R，但是零件形状并不复杂，为确保高导热框架在工作的时候，能与发热期间保持紧密接触具备良好的散热性能。

铝合金薄壁件加工中变形的因素分析与控制方法一般认为，在壳体件、套筒件、环形件、盘形件、轴类件中，当零件壁厚与内径曲率半径（或轮廓尺寸）相比小于1：20时，称作为薄壁零件。

这一类零件的共同特点是受力形式复杂，刚度低，加工时极易引起误差变形或工件颤振，从而降低工件的加工精度。

薄壁零件因其制造难度极大，而成为国际上公认的复杂制造工艺问题。

一、薄壁件加工变形因素分析薄壁件由于刚度低，去除材料率大，在加工过程中容易产生变形，对装夹工艺要求高，使加工质量难以保证。

薄壁类零件在加工中引起变形的因素有很多，归纳总结有以下几个方面：1、工件材料的影响铝合金作为薄壁件最理想的结构材料，与其他金属材料相比，具有切削加工性好的特点。

但由于铝合金导热系数高、弹性模量小、屈强比大、极易产生回弹现象，大型薄壁件尤为显著。

因此，在相同载荷情况下，铝合金工件产生的变形要比钢铁材料的变形大，同时铝合金材料具有硬度小、塑性大和化学反应性高等性质，在其加工中极易产积屑瘤，从而影响工件的表面质量和尺寸精度。

2、毛坯初始残余应力的影响薄壁件加工中的变形与毛坯内部的初始残余应力有直接的关系，同时由于切削热和切削力的影响，使工件和刀具相接触处的材料产生不能回弹的塑性变形。

这种永久性的变形一旦受到力的作用就会产生残余应力，而在加工过程中，一旦破坏了毛坯的残余应力，工件内部为达到新的平衡状态而使应力重新分布，从而造成了工件的变形。

3、装夹方式的影响在加工中夹具对工件的夹、压而引起的变形直接影响着工件的表面精度，同时如果由于夹紧力的作用点选择不当而产生的附加应力，也将影响工件的加工精度。

其次，由于夹紧力与切削力产生的耦合效应，也将引起工件残余应力的重新分布，造成工件变形。

4、切削力和切削热的影响切削力是影响薄壁件变形的一个重要因素。

切削力会导致工件的回弹变形，产生不平度，当切削力达到工件材料的弹性极限会导致工件的挤压变形。

在切削加工过程中，刀具与工件之间的摩擦所作的功，材料在克服弹性、塑性变形过程中所做的功绝大部分转化为加工中的切削热，从而导致工件的各部分的温度差，使工件产生变形。

铝合金是重要的工业原料。

由于其硬度相对较小，热膨胀系数较大，在薄壁、薄板类零件的机械加工中容易发生变形。

除了改善刀具性能以及预先采用时效处理消除材料的内应力之外，从加工工艺的角度，也可以采取一些手段，尽可能减少材料的加工变形。

对称加工法:对于加工余量较大的铝合金零件，为了创造较好的散热条件，减少热变形，必须尽量避免热量过于集中，可以采取的方法就是对称加工。

举例来说，有一块90毫米厚的铝合金板，需要将其铣削至60毫米厚，如果铣好一面之后立即翻过来铣另一面，由于每个面都是一次加工到最后的尺寸，连续加工余量较大，就会造成热量集中的问题，这样铣削好的铝合金板平面度只能达到5毫米。

如果采用两面反复进刀的对称加工方法，使每个面都至少分两次加工，直到达到最后的尺寸，这样有利于散热，平面度可以控制在0.3毫米。

分层多次加工法:当铝合金板类零件上有多个型腔需要加工时，如果采用一个型腔一个型腔依次加工的方法，就容易使型腔壁由于受力不均匀而缠上变形。

最好的解决方法是采取分层多次加工法，即同时对所有型腔进行加工，但不是一次加工完成，而是分若干个层次，逐层加工到需要的尺寸。

这样零件受力会比较均匀，变形的几率较小。

恰当选择切削用量:选择恰当的切削用量可以有效减少切削过程中的切削力和切削热。

机械加工过程中，切削用量偏大会导致一次走刀的切削力过大，极易造成零件的变形，而且对机床主轴刚性和刀具的耐用度都会造成影响。

在切削用量的各个要素中，对切削力影响最大的就是背吃刀量。

按说减小背吃刀量有利于保证零件不变形，但同时又会降低加工效率。

数控加工的高速铣削能够解决这一问题，只需要在减小背吃刀量的同时，相应地增大进给量，并提高机床的转速，就可以既降低切削力，又能够保证加工效率。

走刀顺序有讲究:粗加工和精加工应该采用不同的走刀顺序。

粗加工要求以最快的切削速度，在最短的时间内切除毛坯表面的多余材料，形成精加工所要求的几何轮廓。

因此强调的是加工效率，追求单位时间内的材料切除率，应该使用逆铣。