薄壁铝合金热处理及加工工艺技术初探

薄壁铝合金热处理及加工工艺技术初探

任吉斌

亿鑫丰智能装备股份有限公司

摘要：本文主要结合以往的实践经验，综合分析了薄壁的铝合金实际热处理与加工工艺难点，进而深度研究了薄壁的铝合金实际热处理与加工工艺相关技术，并结合实际案例对该项工艺技术进行了有效性分析，以充分发挥该项加工工艺的技术应用优势，全面提升薄壁的铝合金加工制造质量。

关键词：薄壁；铝合金；热处理；加工工艺；技术；

前言：

铝合金，属于一种有色的金属性结构材料，普遍应用在工业企业。在化学工业、船舶、机械制造、汽车、航天航空等领域当中也实现了广泛性应用。薄壁的铝合金，在实际加工期间极易出现变形问题，只产品质量很难把控。为此，就需铝合金相关加工制造企业加以重视，对薄壁类铝合金材料的热处理与加工工艺相关技术，开展全方位的研究工作，以逐渐优化薄壁类铝合金材料的热处理与加工工艺，更好地降低薄壁的铝合金实际加工切削期间出现变形等质量问题的几率，更好地控制好薄壁的铝合金加工质量，促进我国铝合金相关加工制造业的长期发展。

1、加工难点

1.1制定热处理的各项参数较为困难

铝合金，这种材料自身具有着较大激活能、较低熔点、表面较高的粗糙度、切削处理后极易出现粘刀情况、材料组织极易疏松、升温后有着较大塑性等特点。那么，伴随着其不同的加工性质，其热处理的状态及各项参数也会随之发生相应的改变。故制定热处理的各项参数难度系数较高。

1.2变形率极高

薄壁的铝合金，其内部零件具有着较差的刚度性特征，在每次切削加工期间，会释放较多的应力，以至于其内部零件极易出现变形问题，变形率极高，对零件的尺寸精准的与形位的公差均会产生不利影响。

1.3用量要素很难把控

基于切削的速度与深度、机床的振动及进给量等各方面影响因素的存在。再进行薄壁的铝合金加工期间，在切削过程当中会性较大的振动，，用量要素很难把控导致其内部零件极易出现变形等质量问题。

1.4具有较大残留的应力

零件在经过加工之后，通常会在主切削的作用力之下，其内部零件形成较大的弹性应力诱发变形问题。同时，其组织内部也会出现应力的变形问题，待加工之后会释放大量应力，其零件恢复期间也会出现弹性的变形问题。零件在经过加工之间，切削力与径向的夹紧力相互作用之下，该零件会形成弹性的应力变形问题，其内部组织所残留的应力无法充分释放。那么，在温冲试验及环境温度环境之下，较大残留的应力会释放出来而出现变形问题，导致该零件被报废。

1.5夹紧变形率高

薄壁的铝合金内部零件在定位装夹期间，会在径向的夹紧力内在作用之下出现变形问题，待加工完毕之后该零件就会恢复其弹性变形，形成椭圆的变形以至于报废其尺寸超差。

1.6零件极易氧化

铝，它的化学性较为活泼。在精加工期间，它极易与氢性一定化学反应，导致零件的表面出现细小针孔，影响该零件自身力学性。

2、加工工艺

2.1固溶时效性高温热性处理

为确保薄壁的铝合金自身力学性，需采用固溶与时效性高温的热处理方法，对毛坯进行一次性的处理，让铝合金的硬度可超过120HBW，切实地改善该薄壁的铝合金类材料组织切削加工的基本性能。

2.2粗及半精加工之后的时效性热处理

该毛坯在粗略加工环节，刀具的磨损率较高、加工余量相对较大。故此时的零件加工相对应力较大、内部组织极其不稳定。针对这一情况，可择取粗略加工之后时效性热处理的工序，将加工的应力消除，以将刀具实际使用寿命增加，将零件其表面的加工质量提高。在半精加工之后，需实施一次性再结晶的时效性热处理，以进一步将零件加工的应力消除，达到最佳的加工工艺实施效果。

2.3精加工之后低温热性处理

零件的粗加工完毕之后，其形位的公差与外形的尺寸均符合相应技术标准。但因考虑到其零件的存放与随身品等问题，需实施一系列的试验分析。故需采用一次性正负温的三次循环熊热处理手段，来稳定住精加工之后尺寸。

2.4刀具材料与几何性参数合理化择取

铝合金，它可加工性相对较强，刀具材料以超细晶粒的硬质合金、涂层硬质的合金为主，实际应用寿命相对较高。刀具需择取大后角与大前角，以将刀屑界面的摩擦力缩小，将零件其加工表面的质量提高。

2.5零件加工工艺科学择取

基于薄壁的铝合金零件壁薄且精度相对较高，故工艺加工需充分考虑到将加工应力消除、稳定好加工尺寸等因素。在半精度加工之后，需安排好基准精加工，将定位基础圆度消除。同时，粗加工期间，循环逐次地将加工应力消除。

2.6零件加工切削要素合理择取

薄壁的铝合金，其材质相对较轻，且具有着较低的硬度、较为良好的导热性、比较易于高速的切削加工。在粗加工期间，需择取最大切削的速度与进给量。同时，基于该零件为薄壁，在进行半精加工期间，其切削的速度需为其粗加工期间速度2/3左右。在粗加工过程的速度需是粗加工期间1/3左右，将进给量合理缩小。以此，将零件加工表面质量逐渐提高，将变形问题根除，确保尺寸加工的精密度。

2.7科学切削将材料氧化消除

应用极压的乳化与喷液法，将切削加工区的温度降低，避免在高温环境之下铝元素会与氢出现一定化学反应而出现腐蚀情况。

3、实践应用案例

如图1所示，为该薄壁的铝合金内部零件整体结构。该零件材料属于2A04-T4型号的硬铝，尺寸公差为0.05mm、长度为278mm；外圆壁厚为1.5mm、尺寸为ø180mm。该薄壁件的毛坯属于锻造成的一种棒料，予以车削成形。在未对其进行合理地热处理之前，其合格率为60%以下范围。工艺方案主要依据零件材料相关要求，择取最适宜的各种加工刀具类材料及角度，以将主要切削力消除，尽可能地将零件加工与刀具之间摩擦力缩小，设定最具合理性与科学性的加工工艺相关技术应用流程，运用多次热处理法将加工应力消除，以将加工尺寸稳定好。

图1薄壁的零件结构示图

在初加工期间，并未使用毛坯的淬火与精加工热处理法来稳定尺寸，该零件硬度与强度相对较低、组织晶粒较为粗大。在进行切削加工期间，粘刀严重。待零件加工之后，零件表面的加工质量降低。对此，在粗加工期间，温度调至为470℃，时间设定为1.5h，进行固溶时效性高温热性处理一次性处理毛坯，改善其横向塑性及韧性，提升切削性能。待切削余量消除后，实施二次热处理，温度设定为190℃，前角设定为22°-28°，而后角设定为a=10°-12°，切削速度设定为v=650m/min，切削最小深度为a=0.5-1mm，以稳定住零件加工的尺寸精度与形位的公差，避免零件加工期间出现变形问题。而后，还需进三次的热处理，依据处理与加工实际情况，合理设置各项参数。最后，需进行零件夹具加工，可使用螺母压的工艺当中凸台端面，撞孔为ø134mm的尺寸，总长度为277±0.04mm。零件保持稳定，换该压板的零件ø134mm相应孔断面，将螺母卸掉，一次性完成该零件加工步骤，防止孔向的夹紧力所引发的变形问题出现。

4、结语

综上所述，为了能够进一步提高薄壁的铝合金实际热处理与加工工艺各项技术实施效果，就需广大技术人员积极投身于实践探索当中，以不断优化该项加工工艺，不断提升薄壁的铝合金实际热处理与加工工艺水准，加工处高质量的薄壁式铝合金材料。

参考文献：

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