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大型工業(yè)風扇生產加工中,鋁合金因其外觀好、重量輕,韌性、塑性較好,能進行淬火,時效處理時可使合金強化具有高強度、高耐磨性,可機加工,物理和力學性能好,耐蝕性好等,成為大型工業(yè)風扇中結構件的主要原材料。但鋁合金零件加工容易變形,零件加工尺寸穩(wěn)定性差,在高溫切削下出現(xiàn)粘刀而影響零件表面加工質量。本文結合金凡斯鋁合金零件加工經驗,通過合理的選擇刀具材料、角度,熱處理消除加工應力,合理地工藝流程,提出防止和消除鋁合金加工變形熱處理及加工工藝技術。
首先,我們需要了解大型工業(yè)風扇零件加工時,鋁合金材料切削加工的難點:
(1)熱處理參數(shù)難以制定
鋁合金材料具有熔點低、激活能大,溫度升高后塑性變大,材料組織較疏松,切削后易粘刀, 表面粗糙度質量差,隨著加工性質的不同,熱處理狀態(tài)、參數(shù)也隨之變化。
(2)切削加工易變形
鋁合金零件剛度差,每次切削加工由于應力釋放,造成零件變形,影響零件尺寸精度及形位公差。
(3)材料加工切削用量要素難以控制
由于切削速度、進給量、切削深度、機床振動等因素的影響,加工鋁合金零件時,切削過程中產生振動,使零件變形。
(4)切削后殘留應力大
零件通過加工后,在主切削力作用下,零件產生彈性應力變形,組織內部存在應力變形,加工完成后應力釋放出來,零件恢復彈性變形。
零件通過加工后,在切削力及徑向夾緊力作用下,零件產生彈性應力變形,內部組織殘留應力不能完全釋放出來,在環(huán)境溫度或溫沖試驗的條件下,殘留應力將會釋放出現(xiàn)變形,造成零件報廢。
(5)零件易被氧化
鋁的化學性較活潑,精加工時容易和氫起化學作用,使零件表面產生很細的針孔,影響零件的力學性能。
針對以上鋁合金材料切削加工的問題,我們給出以下工藝解決方法:
(1)固溶+時效高溫熱處理
為了保證鋁合金材料的力學性能,對毛坯進行一次固溶+時效高溫熱處理,使鋁合金硬度達到120HBW以上,改善鋁合金材料組織的切削加工性能。
(2)粗加工和半精加工后時效熱處理
毛坯在粗加工階段,加工余量大,力具磨損快,此時零件加工應力大,組織不穩(wěn)定,采用粗加工后的時效熱處理工序,可消除加工應力,增加刀具的使用壽命,提高零件表面加工質量。半精加工后再進行一次再結晶時效熱處理,進一步消除零件加工應力,可獲得好的工藝性。
(3)精加工后進行低溫熱處理
零件精加工完成后內、外形尺寸及形位公差達到技術要求。但是考慮到件存放,以及隨產品要進行一系列試驗,因此再進行一次正負溫三次循環(huán)熱處理用來穩(wěn)定精加工后的尺寸。
(4)合理選擇刀具材料及幾何參數(shù)
鋁合金具有極強的可加工性,刀具材料主要是涂層硬質合金或超細晶粒硬質合金,使用壽命高。刀具選用大的前角和大的后角,可減小刀屑界面摩擦,提高零件加工的表面質量。
(5))合理選擇零件加工的工藝流程
零件壁薄、精度高,工藝加工考慮去除加工應力,穩(wěn)定加工尺寸,在半精加工后安排基準的精加工,消除定位基誰的圓度,進行精加工,循環(huán)逐次消除加工.應力。
(6)合理選擇零件加上的切削要素
鋁合金材質輕,硬度較低,導熱性較好,宜進行高速切削。粗加工時選較大的切削速度,大的進給量。由于零件為薄壁,半精加上時切削速度為粗加工時的2/3,精加工時為粗加工時的1/3,減小進給量。主要目的是提高零件加工的表面質量,消除變形,保證尺寸加工精度。
(7)合理的切削液消除材料的氧化
采用極壓乳化液及合理的噴液方式,降低切削區(qū)溫度,防止業(yè)在高溫卜鉛兒素與氫發(fā)生化學反應導致腐蝕。