如何控制铝合金热变形

『壹』 铝合金的施工方法

修伤是铝合金模锻工艺中的重要一环。由于铝合金在高温下较软，粘性大，流动性差，容易粘模并产生各种表面缺陷(折叠、毛刺、裂纹等)，在进行下一道工序前，必须打磨、修伤，将表面缺陷清除干净，否则在后续工序中缺陷将进一步扩大，甚至引起锻件报废。
修伤用的工具有风动砂轮机、风动小铣刀、电动小铣刀及扁铲等。修伤前先经腐蚀查清缺陷部位，修伤处要圆滑过渡，其宽度应为深度的5～10倍。 铝合金压力加工产品分为防锈（LF）、硬质（LY）、锻造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及钎焊（LQ）等七类。常用铝合金材料的状态为退火（M焖火）、硬化（Y）、热轧（R）等三种。
压铸的特点
压力铸造简称压铸，是一种将熔融合金液倒入压室内，以高速充填钢制模具的型腔，并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。
（1）金属液是在压力下填充型腔的，并在更高的压力下结晶凝固，常见的压力为15—100MPa。
（2）金属液以高速充填型腔，通常在10—50米/秒，有的还可超过80米/秒，（通过内浇口导入型腔的线速度—内浇口速度），因此金属液的充型时间极短，约0.01—0.2秒（须视铸件的大小而不同）内即可填满型腔。压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素，缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用，使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件，甚至优质铸件。
压铸的流动性
流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最好。
影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。
实际生产中，在合金已确定的情况下，除了强化熔炼工艺（精炼与除渣）外，还必须改善铸型工艺性（砂模透气性、金属型模具排气及温度），并在不影响铸件质量的前提下提高浇注温度，保证合金的流动性。
铝材
铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。 铝合金材料,强度高和质量轻。主要焊接工艺为钨极氩弧焊TIG、气体保护焊MIG、搅拌摩擦焊FSW、电阻点焊等。
铝合金焊接保护措施
1、焊前用化学+机械的方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物，顺序是先化学清洗，后机械打磨；
2、焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护；
3、在气焊时，采用熔剂，在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。
焊接难点
（1）极易氧化。在空气中，铝容易同氧化合，生成致密的三氧化二铝薄膜（厚度约0．1－0．2μm），熔点高（约2050℃），远远超过铝及铝合金的熔点（约600℃左右）。氧化铝的密度3．95－4．10g/cm3，约为铝的1．4倍，氧化铝薄膜的表面易吸附水分，焊接时，它阻碍基本金属的熔合，极易形成气孔、夹渣、未熔合等缺陷，引起焊缝性能下降。
（2）易产生气孔。铝和铝合金焊接时产生气孔的主要原因是氢，由于液态铝可溶解大量的氢，而固态铝几乎不溶解氢，因此当熔池温度快速冷却与凝固时，氢来不及逸出，容易在焊缝中聚集形成气孔。氢气孔难于完全避免，氢的来源很多，有电弧焊气氛中的氢，铝板、焊丝表面氧化膜吸附空气中的水分等。实践证明，即使氩气按GB/T4842标准要求，纯度达到99．99% 以上，但当水分含量达到20ppm时，也会出现大量的致密气孔，当空气相对湿度超过80%时，如果不采取加热等措施，焊缝就会明显出现气孔。同时，采用小电流慢速焊，加大焊缝冷却时间，并利用焊丝电弧进行熔池搅动，可以较好的帮助气体排出熔池。
（3）焊缝变形和形成裂纹倾向大。铝的线膨胀系数和结晶收缩率约比钢大两倍，易产生较大的焊接变形的内应力，对刚性较大的结构将促使热裂纹的产生。
（4）铝的导热系数大（纯铝0．538卡/Cm．s．℃）。约为钢的4倍，因此，焊接铝和铝合金时，比焊钢要消耗更多的热量。
（5）合金元素的蒸发的烧损。铝合金中含有低沸点的元素（如镁、锌、锰等），在高温电弧作用下，极易蒸发烧损，从而改变焊缝金属的化学成分，使焊缝性能下降。
（6）高温强度和塑性低。高温时铝的强度和塑性很低，破坏了焊缝金属的成形，有时还容易造成焊缝金属塌落和焊穿现象。
（7）无色彩变化。铝及铝合金从固态转为液态时，无明显的颜色变化，使操作者难以掌握加热温度。 铝合金的熔炼与浇注是铸造生产中主要环节。严格控制熔炼与浇铸的全过程，对防止针孔、夹杂、欠铸、裂纹、气孔以及缩松等铸造缺陷起着重要的作用。由于铝熔体吸收氢倾向大，氧化能力强，易溶解铁，在熔炼与浇铸过程中必须采取简易而又谨慎的预防措施，以获得优质铸件。
1、铝合金炉料配制及质量控制
为了熔炼出优质铝熔体，首先应选用合格的原材料。须对原材料进行科学管理和适当处理，否则就会严重影响合金的质量，生产实践证明，原材料（包括金属材料及辅助材料）控制不严会使铸件成批报废。
（一）原材料必须有合格的化学成分及组织，具体要求如下：
入厂的合金锭除分析主要成分及杂质含量外，尚就检查低陪组织及断口。实践证明，使用了含有严重缩孔、针孔、以及气泡的铝液，就难以获得致密的铸件，甚至会造成整炉、整批的铸件报废。
有人在研究铝硅合金锭对铝合金针孔的影响时发现，用熔融的纯浇铸砂型试块时并不出现针孔，当加入低组织和不合格的铝硅合金锭后，试块针孔严重，且晶粒大。其原因为材料的遗传性所致。铝硅系合金和遗传性随着含量的提高面增大，硅量达到7%时，遗传显著。继续提高硅含量到共晶成分，遗传性又稍减小。为解决炉料遗传性引起的铸件缺陷，必须选用冶金质量高的铝锭、中间合金及其它炉料。具体标准如下：
（1）断口上不应有针孔、气孔
针孔应在三级以内，局部（不超过受检面积的25%）不应超过三级，超过三级者必须采取重熔炼的办法以减少针孔度。重熔精炼方法与一般铝合金熔炼相同，浇铸温度不宜超过660℃，对于那些原始晶粒大的铝锭、合金锭等，应先用较低的锭模温度，使它们快速凝固，细化晶粒。
2、炉料处理
炉料使用前应经吹砂处理，以去除表面的锈蚀、油脂等污物。放置时间不长，表面较干净的铝合金锭及金属型回炉料可以不经吹砂处理，但应消除混在炉料内的铁质过滤网及镶嵌件等，所有的炉料在入炉前均应预热，以去除表面附的水分，缩短熔炼时间在3小时以上。
3、炉料的管理及存放
炉料的合理保存及管理对确保合金质量有重要意义。炉料应贮存在温度变化不大、干燥的仓库内。
2、坩埚及熔炼工具的准备
（一）坩埚铸造铝合金常用铁坩埚，也可用铸钢及钢板焊接坩埚。
新坩埚及长期未用的旧坩埚，使用前均应吹砂，并加热到700--800度，保持2--4小时，以烧除附着在坩埚内壁的水分及可燃物质，待冷到300度以下时，仔细清理坩埚内壁，在温度不低于200度时喷涂料。
坩埚使用前应预热至暗红色（500--600度），并保温2小时以上。新坩埚外熔炼之前，最好先熔化一炉同牌号的回炉料。
（二)熔炼工具的准备
钟罩、压瓢、搅拌勺、浇包
锭模等使用前均应预热，并在150度---200度温度下涂以防护性涂料，并彻底烘干，烘干温度为200--400度，保温时间2小时以上，使用后应彻底清除表面上附着的氧化物、氟化物，（最好进行吹砂）。
3、熔炼温度的控制
熔炼温度过低，不利于合金元素的溶解及气体、夹杂物的排出，增加形成偏析、冷隔、欠铸的倾向，还会因冒口热量不足，使铸件得不到合理的补缩，有资料指出，所有铝合金的熔炼温度至少要达705度并应进行搅拌。熔炼温度过高不仅浪费能源，更严重的是因为温度愈高，吸氢愈多，晶粒亦愈粗大，铝的氧化愈严重，一些合金元素的烧损也愈严重，从而导致合金的机械性能的下降，铸造性能和机械加工性能恶化，变质处理的效果削弱，铸件的气密性降低。
生产实践证明，把合金液快速升温至较高的温度，进行合理的搅拌，以促进所有合金元素的溶解（特别是难熔金属元素），扒除浮渣后降至浇注温度，这样，偏析程度最小，熔解的氢亦少，有利于获得均匀致密、机械性能高的合金.因为铝熔体的温度是难以用肉眼来判断的，所以不论使用何种类型的熔化炉，都应该用测温仪表控制温度。测温仪表应定期校核和维修。热电偶套管应周期的用金属刷刷干净，涂以防护性涂料，以保证测温结果的准确性及处长使用寿命。
4、熔炼时间的控制
为了减少铝熔体的氧化、吸气和铁的溶解，应尽量缩短铝熔体在炉内的停留时间，快速熔炼。从熔化开始至浇注完毕，砂型铸造不超过4小时，金属型铸造不超过6小时，压铸不超过8小时。
为加速熔炼过程，应首先加入中等块度、熔点较低的回炉料及铝硅中间合金，以便在坩埚底部尽快形成熔池，然后再加块度较大的回炉料及纯铝锭，使它们能徐徐浸入逐渐扩大的熔池，很快熔化。在炉料主要部分熔化后，再加熔点较高、数量不多的中间合金，升温、搅拌以加速熔化。最后降温，压入易氧化的合金元素，以减少损失。
5、熔体的转送和浇注
尽管固态氧化铝的密度近似于铝熔体的密度，在进入铝熔体内部后，经过足够长的时间才会沉至坩埚底陪。而铝熔体被氧化后形成的氧化铝膜，却仅与铝熔体接触的一面是致密的，与空气接触的一面疏松且有大量直径为60--100A的小孔，其表面积大，吸附性强，极易吸附在水汽，反有上浮的倾向。因此，在这种氧化膜与铝熔体的比重差小，将其混入熔体中，浮沉速度很慢，难以从熔体中排除，在铸件中形成气孔太夹杂。所以，转送铝熔体中关键是尽量减少熔融金属的搅拌，尽量减少熔体与空气的接触。
采用倾转式坩埚转注熔体时，为避免熔体与空气的混合，应将浇包尽量靠所炉咀，并倾斜放置，使熔体沿着浇包的侧壁下流，不致直接冲击包底，发生搅动、飞溅等。
采用正确合理的浇注方法，是获得优质铸件的重要条件之一。生产实践得，注意下列事项，对防止、减少铸件缺陷是很有效的。
（一）浇注前应仔细检查熔体出炉温度、浇包容量及其表面涂料层的干燥程度，其他工具的准备是否合乎要不。金属浇口杯在浇注前3--5分钟之内就在砂型上安放好，此时浇包怀的温度不高于150度，安置过早或温度过高，浇道内憋住大量气体，在浇注时有爆炸的危险。
（二）不能在有“过堂风”的场合下浇注，以及熔体强烈氧化，燃烧，使铸件产生氧化夹杂等缺陷。
（三）由坩埚内获取熔体时，应先用包底轻轻拨开熔体表面的氧化皮或熔剂层，缓慢地将浇包浸入熔体内，用浇包的宽口舀取熔体，然后平稳的提起浇包。
（四）端包时不要掌平，步子要稳，浇包不宜提得过高，浇包内金属液面必须保持平稳，不受拢动。
（五）即将浇注时，应扒净浇包的渣子，以免在浇注中将熔渣、氧化皮等带入铸型中。
（六）在浇注中，熔体流就保持平稳，不能中断，不能直冲口怀的底孔。浇口怀自始至终应充满，液面不得翻动，浇注速度要控制得当。通常，浇注开始度就稍慢些，使熔体充填平稳，然后速度稍快，并基本保持浇注速度不变。
（七）在浇注过程中，浇包咀与浇口的距离就尽可能靠近，以不超过50毫米为限，以免熔液过多地氧化。
（八）带堵塞的浇口怀，堵塞不能拨得太早，在熔体充满浇口怀后，再缓慢地斜向拨出，以免熔体在注入浇道时产生涡流。
（九）距坩埚底部60毫米以下的熔体不宜浇注铸件。
铝合金铸造（ZL）
按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。
为了获得各种形状与规格的优质精密铸件，用于铸造的铝合金一般具有以下特性。
（1）有填充狭槽窄缝部分的良好流动性
（2）有比一般金属低的熔点，但能满足极大部分情况的要求
（3）导热性能好，熔融铝的热量能快速向铸模传递，铸造周期较短
（4）熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制
（5）铝合金铸造时，没有热脆开裂和撕裂的倾向
（6）化学稳定性好，抗蚀性能强
（7）不易产生表面缺陷，铸件表面有良好的表面光洁度和光泽，而且易于进行表面处理
（8）铸造铝合金的加工性能好，可用压模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型铸造模进行铸造生产，也可用真空铸造、低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形，生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。
铸造铝合金在轿车上是得到了广泛应用，如发动机的缸盖、进气歧管、活塞、轮毂、转向助力器壳体等。 铝合金在生产过程中，容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。如何修复铝合金铸件气孔等缺陷呢？如果用电焊、氩焊等设备来修补，由于放热量大，容易产生热变形等副作用，无法满足补焊要求。
冷焊修复机是利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理来修复铸件缺陷。由于冷焊热影响区域小，不会造成基材退火变形，不产生裂纹、没有硬点、硬化现象。而且熔接强度高，补材与基体同时熔化后的再凝固，结合牢固，可进行磨、铣、锉等加工，致密不脱落。冷焊修复机是修补铝合金气孔、砂眼等细小缺陷的理想方法。

『贰』 铝合金导管焊接变形是怎么产生的呢，有什么办法预防呢

云合金文库很高兴为您解答，由于铝的热导率比一般材料高，铝合金焊接变形的结构控制要比其他材料难度大。在焊接过程中． 不均匀的加热使得铝合金材料焊缝及其附近的温度很高，冷却后，焊缝就产生了不同程度的收缩和内应力，致使焊接结构产生各种变形。铝合金内部发生晶粒组织的转变所引起的体积变化也可能引起焊件变形，这是产生焊接应力与变形的根本原因。
1) 材料: 铝合金材料具有导热性强、散热快的特点，线膨胀系数比碳钢大很多，使得在焊接过程中比碳钢变形大。
2) 焊接工艺参数: 焊接电流和焊接速度直接影响焊接能量的大小。合理的焊接工艺参数可以在很大程度上减少焊接变形量。
3) 装配焊接顺序: 构件在装配过程中，不同的焊接顺序会产生不同的焊接应力，所以同样的构件，采用不同的装配焊接顺序，就产生不同的变形量，装配顺序是影响变形量的关键因素之一。
4) 结构设计: 导管产品本身结构设计复杂，焊缝较多、较长及位置不当、操作不方便等因素都是导致焊接变形量大的诱因。

『叁』 cnc加工中心做铝合金怎么控制变形

控制好转速进给跟下刀深度，铝合金容易热变形，材料不叫软 粘性大，所以冷却跟速度控制好

『肆』 铝合金的焊接变形如何控制

（1）使用直径较小之焊条及较小电流。
（2）改正焊接顺序
（3）焊接前，使用夹具将焊件固定以免发生翘曲。
（4）避免冷却过速或预热母材。
（5）选用穿透力低之焊材。
（6）减少焊缝间隙，减少开槽度数。
（7）注意焊接尺寸，不使焊道过大。
（8）注意防止变形的固定措施。

『伍』 请教薄板铝合金焊接残余变形控制方法

根据结构的特点可以采用如下选择：
1。 可以采用捶击方法校形。
2。 采用刚性夹具校形，整体进炉热处理

『陆』 怎样防备铝合金在焊接的时间收缩，变形

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。

『柒』 求助铝合金加工变形解决办法！！！

这么大的板金件采用常规的办法必然产生弧度(warpage),所谓平面度(Flatness)难以保证.看能不能从材料和工艺两方面看看:1)铝板有没有做热平整(Thermal flatten)? 国内有的厂提供这种板材;2)调整走刀轨迹,使之受力均匀;3)如果量大的话,并且数控冲床压力够大的花,可以考虑做专用的冲刀,比如在产生弧度的方向将所有的方孔同时冲下,或分两步冲下;我们当时就是这样做的.量小的话,那无所谓.我们有一个零件,每月只有二十几个量,平面度要求极高,开了冲压模也不行,只有用激光割.希望有所帮助.

『捌』 铝合金工件的变形问题和解决方法是什么

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。

『玖』 如何减少铝合金热膨胀

先来说矽的成分到底有何功用,如果铝合金活塞中的矽含量高,就能使活塞在遇热时减少它的膨胀系数。