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铝材料的机械加工

2018-04-08 08:59:58

         铝材料的机械加工成形方法和工艺的基本原理:铝制品在一百多年前就已经实现了产业化,机械加工在铝的制造业和装配业中一直起着重要的作用.74%的原铝和   铝都是从熔融状态铸造而成的,随后都连续经历塑性成形的过程,通常在不同的阶段有不同的过程.由机械加工制作的系列产品每年都在稳定增加,这不但包括成分和性能的范围不断扩大,而且表现在产品的形状和尺寸的变化.新型合金和改进的成形工艺不断被开发并应用于实践.大量的实践证明,如果要生产特定尺寸和形状的特殊用途的产品,   好用优异性能的铝合金和其他材料来制作.总之,铝材料的应用需要其多种性能的配合和各种规格到   的尺寸公差范围之内的产品来实现.机械加工工艺对要求有高生产率和   率的制造业来说无疑是适合的.正是金属的变形行为使得机械加工成为技术上如此重要和超群的成形工艺.铝的可压缩性非常小,在多数的实际应用中可以忽略不计,这也是金属的典型特性.多孔金属在变形期间缩孔的压缩是个例外.由于凝固时的体积收缩和深解的氢气的逃逸,铸件不可避免的会有一些气泡,微孔和缩孔.倘若在指定方向对工件进行简单的挤压,由于晶料的伸长,就会产生完整的纤维.沉淀物,掺杂物和其他纤维结构特点显示了材料塑变的方向.纤维结构会从结构外部转移进入到结构内部的裂纹中,这就减缓了裂纹的扩展,大大减少了裂缝的影响.因此,锻造制是品可以在断裂之前承受   高的动力荷载.在晶格中的特定方向会发生   性的变形,这是由滑移,位错扭曲变形带所导致的,对于铝材料,其立方面心格子的存在使滑移成为主要的变形机理.这种滑移发生在晶粒   密集的晶面和晶料   密集的方向上.而在立方面心型的金属中,晶料则是沿着正八面体面和菱形十二面体棱进行滑移.铝材料中有大量的等效滑移系存在,这就解释了为什么它具有比其他材料   优异的可塑性.位错的滑移为晶格变形提供了条件.在另外一些规则的三维晶体结构中,线缺陷形成了一个游动的网状结构.这两种   基本的位错就是刃型位错和螺型位错.每一个位错滑移对宏观形变都有贡献.为了保持一个多晶体的连续性,晶体中至少要有五个相互独立的滑移系同时存在.承受   高剪切应力和   自由的位错会   先移动。每一个位错都被一个应力场所包围,这些应力场和其他位错以及一些点缺陷相互作用。同时,随着位错增加,会形成新的空位,间隙原子也会偏离原来的位置变得   松散。高密度位错的存在赋予了材料   高的强度和   强的结构敏感性。

      动态和静态的去应力退火和退火处理:在晶格中,以应力的形式存在于缺陷周围绕的能量释放时,就导致了不可逆的软化过程序。去应力退火涉及不完全退火的多个阶段,不包括再结晶退火。   先是一些空位的消失形成了别的晶格缺陷,接着去应力退火继续伴随着位错和晶界的重排及位错密度的降低。这些都是扩散过程,其扩散速度依赖于预先的热机械处理和热活化作用的程度。形变和热处理的过程参数很容易影响在退火过程中温度和时间的关系。去应力退火可以发生在形变过程中,也就是动态去应力退火中;亦可稍后发生,这就是静态去应力退火。软化的方式和程度依赖于去应力退火和再结晶相互间的竞争过程。通过恢复一些点缺陷和消除一些位错,去应力退火处理可以部分恢复材料原有的性能。这涉及材料的多边形化理论,所谓多边形化就是变形通过位错滑移和攀爬至亚结构线来降低它们的结合能量,这是铝加工的一个主要的机理。与去应力退火不同,再结晶生成了一个全新的晶粒结构,这是由于大角度晶界的移动所造成的,这个不连续的过程消除了位错和原有的晶格,加工硬化被完全去除。再结晶后的任何进一步晶界移动都会使晶料生长。在实际料中,这些单独的软化骤并不能被如此清晰地分开,它们往往是同时发生的,并且由于某种原因而相互排斥。在形变期间,具有高堆垛层错能的铝合金往往需要在高温条件下通过动态去应力退火工艺进行软化处理。采取再结晶工艺使晶粒细化的潜力大大减小。因此,为了细化结构,确保铸造晶粒细化的尺寸尤为重要,随后产生出的亚晶粒结构将影响产品性能。

       铸铝件现代成形工艺的要求和目的:一直以来,成形工艺技术的经济重要性同冶金和金属加工业有着密切的关系。深厚的理论基础和实践经验的积累是成形工艺现代化、机械化和自动化的基础。现代成形工艺不仅是改变材料形状的手段,   是实现高产、   的保证。除了要求减少能耗和原材料的消耗以外。   重要的是产品在系个生产环节的质量都要   好。这些要求表明目前发展趋势,为些人们制定了评叛工艺竞争性的标准。设法满足这些要求也是成形工艺不断创新的原动力。合金的化学成分在很大程度上影响金属的物理和化学性能、加工性能以及技术特性,但   终影响性能的是成品的微观结构。材料的微观和宏观结构对其性能有直接的关系,这一点不管是在产品质量还是数量上都可以得到计算和证实。成形工艺可以改变材料的微观和宏观结构,对产品质量有决定性的影响。根据材料的具体特性调整相应的生产工艺,可以使产品具有预先设计的性能,也提高了产品的附加值。

      根据产品类型可以分为“半成品”和“锻造半成品”。“半成品”包括轧制产品(板和片),挤压/拉制成形产品(管、杆、线)以及铸造品,另外,从轧制或冲压产品上切割下的圆圈和片状品也属于半成品。由于这些产品是由相应的材料如铝或者锻造合金制作的,故而“锻造半成品”也常被用来形容这类产品。产品成型标准:任何在室温下的成形都是冷成形,在不断升高的温度条件下的成形是热成形。这种分类没有考虑材料的行为,并且和实际情况也不一致。另一种   合理的分类方法考虑了材料的宏观及微观结构的变化,它不仅考虑了显微镜下可见和微观结构的变化,并且考虑到了所有的软化过程。遵循这个原则,根据在软化过程中加工硬化引起的变形程度和类型,就提出了新的方法。