怎样防止铝合金变形

铝合金是工业中使用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中均有铝合金工件。在飞机结构中为了减轻重量，采用了大量的铝合金材料的薄壁零件，由于铝合金零件材料热膨胀系数较大，薄壁加工过程中很容易变形。尤其是在采用自由锻毛坯时余量大，变形问题更为突出。

一、铝合金工件切削变形的原因

铝合金零件变形的原因很多，与材质、零件形状、工艺条件、切削油的性能等都有关系。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。

二、减少工件变形的工艺措施

（1）降低毛坯的内应力

采用时效以及振动处理或预先工艺均可部分消除毛坯的内应力，余量大的毛坯工件故变形也大。若预先去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变形，而且放置一段时间，还可以释放一部分内应力。

（2）合理选择刀具几何参数

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。

后角：后角大小对后刀面磨损及表面质量有直接的影响。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，减轻后刀面与表面的摩擦减小弹性变形，因此后角应选择大一些。

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。

主偏角：适当减小主偏角可以改善散热条件，使平均温度下降。

（3）改善刀具结构

减少铣刀齿数加大容屑空间。由于铝合金材料塑性较大切削变形较大，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。

（4）精磨刀齿

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。

（5）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。因此除选用耐磨性好的刀具材料外，还应严格控制刀具磨损程度，否则容易产生积屑瘤。切削时工件的温度不能过高以防止变形。

（6）改善工件的夹装方法

对于刚性较差的薄壁铝合金工件，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，一旦松开工件必然发生变形。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。外圆就可避免夹紧变形从而得到满意的精度。

（7）切削油的选用

由于铝合金的硬度较低且切削性较差，对切削油的冷却、润滑、渗透及清洗性能有更高的要求，另外还需要一定的抗腐蚀性能以防止工件发黑，常用的切削油切削过程中能在金属表面形成高熔点硫化物，而且在高温下不易破坏，具有良好的润滑作用，并有一定的冷却效果，一般用于切削、钻孔、铰孔及攻丝等工艺。

熔化状态的铝合金在凝固结晶过程中，其体积大约减少6%,在此过程中所产生的收缩应力可能会导致焊接接头的变形。焊接输入的热量会使临近焊接区域的金属膨胀，热源离开时，金属冷却产生收缩，加上熔化的金属在冷却过程中的收缩，可使焊接处产生拉应力，增加了裂纹的敏感性。焊接结构件在冷却过程中受到过度限制也可导致焊接裂纹产生。焊接坡口的形状和焊缝数量是影响变形量的主要因素，双面对接焊的变形量通常比多焊道V型坡口焊的变形量要小得多。焊接速度也是控制变形的决定因素，焊接速度较低时热输入量多会导致更大的膨胀，并且在冷却的过程中收缩也较大。热输入量不充足会导致焊缝熔化不良，产生未焊透和未熔合等缺陷。明星机械总结出焊前预热可降低产品的变形程度和产生裂纹的倾向，并能提高焊接速度。

铝合金热处理后保证不变形是根本做不到的事情，只能够通过夹具设计、减少温差、采用缓和的冷却介质等减少热应力和组织应力的方法来减少变形，或者使变形向着有利的方向进行（例如钻孔钻大了，可以使变形向着孔缩小的方向进行）。

2A12（老型号为LY12）铝合金属于强度较高的铝合金，用于高负荷的场合，例如飞机的翼肋、蒙皮、铆钉等。2A12属于可以进行热处理的硬铝。缺点是抗腐蚀性较低。

5A06（老型号为LF6）铝合金属于综合性能较好的铝合金，强度次于2A12，但防锈能力和易切削程度要优于2A12，常用于中上等强度的场合，比较大众化。

1、注意走刀顺序，粗加工都注重加工效率，都会以尽量少的时间来切割掉尽量多的铝料，粗加工一般采用逆铣，精加工注重高精度，宜采用顺铣。

2、薄壁铝型材装夹注意事项，薄壁的铝型材本身就非常容易变形，所以在深加工的时候要非常小心，格外注意，装夹时不能过紧也不宜过松，所以在快要完成的时候将夹具稍微松一些，就可以让工件恢复一下形状，轻轻的压紧，真的非常考验工人的水平。

3、适当的选择对称加工，对于加工余量比较大的零件，为了较好的加工散热性，可以选择对称的加工方法。

采用小能量焊接，减小热输入减小变形。

采用夹具加持，防止变形。

采用合理的焊接顺序减少变形。

采用反变形组装焊接后可防止变形。

或是焊接后调型， 如火焰调型，或用橡胶锤铜锤敲击整形等。