铝合金材料加工成形技术要点分析

铝合金材料加工成形技术要点分析

王保荣,徐斌,王义鑫

中建八局第一建设有限公司 山东省济南市 250000

摘要：铝板幕墙质感独特，色泽丰富、持久，外观形状可以多样化，并能与玻璃幕墙材料、石材幕墙材料完美地结合，在建筑中应用很广。铝板幕墙面积较大，在生产过程中主要采用焊接的方式进行连接。由于其板料较薄，焊接变形相当严重。为保证铝幕墙的生产及安装质量，相关工作人员需强化对其加工技术的研究和应用。基于此，文章首先分析了铝合金材料的特点，然后对其加工及变形控制技术进行了研究，以供参考。

关键词：幕墙；铝板材料；变形控制

1铝合金材料特点

（1）铝合金密度小。铝合金的密度非常小，其对应的密度为2.7g/cm3，而在同样的生产过程中，拥有广泛应用的高密度为7.8g/cm3，所以锂合金的实际密度与钢比较只占1/3左右。（2）良好的力学性能。铝合金具有非常良好的力学性能，铝合金中添加了一定的强化元素，对于纯铝而言它具有更低的密度，并且更好的塑造性对于铝合金来说能够形成高强度的材料在使用过程中，相较于其他合金材料具有更加广泛的应用市场。（3）铝合金的耐腐蚀性能较强。铝合金的耐腐蚀性能可以通过一定的实验数据来表现在一定的实验当中，铝合金长时间暴露在大气中能够及时的在表面形成一种自我保护的氧化膜，该氧化膜则对铝合金的表面起到了非常良好的固定和保护作用，避免其在进一步氧化的同时，增强其耐腐蚀性能。（4）铝合金的导热性能良好。铝合金良好的导热性对于纯铝来说是所不能企及的。在众多的金属元素之中，铝合金的导热性能非常强，并且可以广泛的应用于取暖器以及散热器的制造当中。（5）除了以上一些明显的特征之外，铝合金的装饰性能也非常强，因为铝合金的可塑性较强，所以铝合金的应用规格以及应用形状都可以进行一定的加工，在其表面进行不同颜色的膜层处理可以将其良好的装饰性能展现出来。

2铝合金材料加工成形技术要点探讨

2.1内应力的消除

在进行生产时，不论是铸造还是锻造而成的铝合金毛坯材料，都有很大的概率出现内应力。在进行加工之前，应当做好内应力的处理与消除工作。通过相关资料能够得知，毛坯材料中的内应力形成了一种较为平衡的状态，但在进行加工时就会打破这一平衡状态，进而出现一系列的形变。故而在进行切削加工前可以通过机械能消除退火、自然时效处理、人工时效处理以及锤击振动这类手段来让毛坯中的部分内应力得以消除，这样可以有效减少后续切削加工中因为内应力而引发的变形。同时相关工作人员也可以采取预加工这一手段来对内应力进行处理，针对部分有着较大加工余量的毛坯部件，可以使用分布加工这一手段，先将大部分毛坯余量取出，经过一段时间的放置后采用粗加工手段来全面释放内应力，然后在对后续毛坯余量进行半精加工或精加工，不断降低加工余量可能出现的应力破坏，有效提升加工精度，最大化地降低变形情况的产生概率。

2.2改善刀具切削性能

第一，选择合理的刀具参数。在进行刀具参数选择时，应当考虑到以下几个方面：一是刀具前角。要保持足够的刀刃强度，前角较大的刀具在铝合金材料加工中起到了重要的作用，因为前角越大，那么刀刃切削也就更为锋利，就可以有效减少切削力，防止切削变形的出现，同时也能够完成磨削屑的快速排出，减少了切削热量。二是刀具后角。后角大小会对后刀面磨损产生影响，进而让加工表面质量得以改变。当前部分工作人员在进行粗铣的过程之中对于工作效率过度重视，往往会采取较大的切削进给量，这样一来相应的切削量也就更大，如若刀具散热性不符合标准，那么就会引发变形。而刀具后角较大时，就能够最大化地避免后刀面与加工表面之间所出现的摩擦，且在精铣的过程中也能够得到更佳的效果。三是螺旋角。螺旋角会对铣削过程中的铣削力以及平稳性产生一定的影响，正确的螺旋角会让铣削振动频率大幅减少，防止波动以及变形情况的出现，故而铣刀螺旋角不宜过大也不宜过小。四是主偏角，工作人员可以对主偏角进行适当的减少，以此来让刀具刀口与加工面有着更大的接触范围，这样一来就能够有效改善散热条件，降低内部平均温度。究其原因，主要是因为主偏角大小和铣削过程中的径向力大小有着紧密的联系，主偏角越小，那么径向力也就越小，工件变形概率也就越低。第二，合理选择刀具结构。工作人员可以通过梳齿铣刀来让碎屑有更大的空间，由于铝合金材料有着良好的塑性，在切削时出现变形的概率较大，而梳齿铣刀则会在特定直径下有着较大的容纳空间，能够有效缓解切屑堆积而引发的挤压变形。同时也可以通过双正前角铣刀来降低积屑瘤的产生数量，有效维持切削力的稳定性，降低变形发生概率。第三，对刀具质量进行严格的控制。首先可以通过合理的途径来让刀齿有着更佳的表面质量，可以利用细油石轻轻打磨，让除磨刀细齿切削表面显得较为光滑，减少内部摩擦而引发的切削热，这样就会降低切削变形产生概率。同时还必须要对刀具磨损标准进行有效的控制，在使用刀具进行切削一段时间之后，势必会产生不同程度的磨损，为了降低磨损所带来的不利影响，工作人员应当选择具备上佳耐磨性的刀具材料，并及时对其磨损部位进行维护。

2.3减小焊接残余变形

在铝合金幕墙的焊接过程中，因为其导热快、板薄的特点．常会发生收缩变形、角变形、波浪变形，在生产中可以从设计、工艺两方面来考虑：第一，设计角度。在保证结构承载的条件下，尽量采用采用较小的焊缝尺寸，尽量采用型钢和冲压件组成焊接结构，避免焊缝过分集中，焊缝布置应尽量对称于构件截面的中性轴，使产生的焊接变形抵消。第二，工艺措施。在铝合金幕墙的焊接过程中，应采用较小的热输人，同时要增加构件的刚性。施焊人员可以从焊接参数、选择合适的焊接顺序及方向、增加焊接结构的刚性和减少热输人等方面来考虑。常用的措施有：（1）反变形法。在材料加工时，预留一定量的反变形1°~3°，主要用于角变形的场合。（2）刚性固定法。铝合金薄板结构由于刚性小，抗变形能力小，在生产过程中要使用工艺装备、撑棒等适当的方法来增加焊件的刚度。在焊接时，还要采用不同的夹紧工具，在进行加工的时候必须要重视夹紧角度与力度，通过轴向端面压紧的方法来有效防止变形的出现；针对薄壁板材料，工作人员则可以采取真空吸盘来提升其夹紧程度，同时也可以在精加工即将完毕之前，松一下压紧部件来恢复弹性，之后在压紧，保证精加工的压紧力即可。第三，采用合理的焊接顺序，尽量使焊缝在焊接过程中能得到自由收缩。（1）在焊缝较多的场合，先焊短焊缝，后焊长焊缝。（2）分析工件的中性轴，靠近焊件中性轴的焊缝先焊。（3）非对称焊缝先焊焊缝少的一侧。（4）对称分布的焊缝，应由偶数焊工对称焊接。（5）长焊缝：对于1m以上的焊缝，尽量采用分段对称焊接、分段退焊等方法，并由中间从两侧进行焊接。

结语

综上所述，铝合金材料由于自身的特性，有着较大的概率出现变形现象，严重影响了铝板制造和安装质量，特别是在加工过程中，诸如外部应力、夹紧力、热作用的影响都会提升变形概率。因此工作人员应强化对加工技术及安装技术的研究，做到科学控制材料变形问题，进而提升工程建设整体质量。

［1］张新明，邓运来，张勇.高强铝合金的发展及其材料的制备加工技术［J］．金属学报，2015，（12）：257-271.

［2］刘静安．浅议铝合金材料及加工工业与技术的发展动向［J］．铝加工，2012，（32）：4-13.