铝合金零件的加工变形与工件表面变黑的原因
浅谈铝合金机械加工中存在的问题及解决措施
浅谈铝合金机械加工中存在的问题及解决措施作者：张红梅来源：《科学与财富》2018年第13期摘要：近年来，在机械厂的机加工生产过程中，铝合金零部件的加工数量逐渐加大，并且形状越来越复杂，尺寸精度和粗糙度要求越来越高，尤其是铸造铝合金壳体类零部件，结构复杂，铸造壁薄，体积越来越大。
由于尺寸精度和粗糙度要求越来越高，因此，在加工过程中存在零件变形的问题。
本文通过铝合金机械加工过程遇到的主要问题进行阐述及分析解决措施，以达到对其研究的目的，以供相关方面的技术人员进行参考。
关键词：铝合金；机械加工；存在问题；解决措施引言：在现今工业制造中，逐步实现了对生产结构的调整，这这就为铝合金的高效及拓展性应用提供了发展契机，由于其具有一定的应用优势，这就使得铝合金在工业生产中的应用频率不断上升。
再有就是铝合金由于具有突出的物理力学性能优势，因此，本文针对铝合金性能的特点及加工中存在的问题和解决措施等研究趋势进行分析论述，忘专家们批评指正。
一、铝合金零件的加工工艺及技术针对目前铝合金加工过程中存在的问题，一些专家们在尽可能改善冷却和润滑条件及开发新刀具，还有改善铝合金材料性能方面的研究有了很大突破。
现将一些常用的加工技术方法介绍如下：1.加工基准选择加工基准应尽量与设计基准、装配基准、测量基准一致，并且在加工工艺山要充分考虑零部件的稳定性、定位的精准性还有夹紧可靠性等。
2.粗加工由于一些铝合金零件加工尺寸精度和表面粗糙度非常不容易达到高精度要求，在加工前需要对形状复杂的一些零件进行粗加工，并结合铝合金材料的特点对其进行切削，这种方式产生的热会引起切削变形，会不同程度的增加零件尺寸方面的误差，甚至引起工件变形。
因此对一般平面的粗加工，采用铣、刨加工。
同时加冷却液对工件进行冷却，以降低切削热对加工精度的影响。
3.精加工在加工中，高速切削会产生大量切削热，尽管切屑能带走大部分热量，但在刃前区仍能产生极高温度，由于铝合金熔点偏低使得刃前区常常处于半熔化状态，使工件在切削点处的强度受高温影响大幅度下降，容易产生铝合金零件在加工过程中形成凸凹缺陷。
铝经碱蚀后变黑的原因
铝经碱蚀后变黑的原因
铝是一种常见的金属材料，具有轻便、坚固和导电等优点，因此在日常生活中被广泛使用。
然而，我们可能会发现，经过一段时间的使用后，铝制品表面会变黑，这是因为铝经过碱蚀后发生了化学反应。
铝经碱蚀后变黑的原因主要是由于铝与碱性溶液中的氢氧根离子（OH-）发生了反应。
当铝与氢氧根离子接触时，铝表面的氧化层会与氢氧根离子发生化学反应，生成铝氧化物（Al(OH)3）。
铝氧化物是一种黑色的物质，所以铝制品表面会变黑。
这种化学反应的速度取决于铝表面的氧化层的厚度和碱性溶液中氢氧根离子的浓度。
通常情况下，铝制品表面的氧化层会因为长时间使用而逐渐形成，而碱性溶液中的氢氧根离子浓度较高，所以铝经碱蚀后变黑的速度较快。
铝制品表面的变黑还可能与其他因素有关，如空气中的硫化物、氯化物等。
这些物质与铝表面的氧化层发生反应，形成硫化物、氯化物等化合物，使铝制品表面出现黑色物质。
为了避免铝制品经碱蚀后变黑，我们可以采取一些措施。
首先，可以在铝制品表面涂覆一层保护膜，以防止铝与碱性溶液发生反应。
其次，可以避免长时间将铝制品暴露在碱性溶液中，尽量减少碱蚀的机会。
此外，定期清洁铝制品表面，去除可能导致铝变黑的污垢
和化学物质，也是保持铝制品外观的重要措施。
铝经碱蚀后变黑是因为铝与碱性溶液中的氢氧根离子发生化学反应，生成黑色的铝氧化物。
为了保持铝制品的外观，我们可以采取一些措施来减少铝与碱性溶液的接触，或者在铝制品表面涂覆保护膜。
这样可以延缓铝制品表面变黑的速度，保持其美观。
铝镁锌合金表面黑点的原因
铝镁锌合金表面出现黑点的原因可能有多种，以下是一些常见的原因：
氧化：铝镁锌合金在加工过程中，表面与空气中的氧气发生反应，形成一层氧化膜，这层氧化膜通常是黑色的。
如果氧化膜太厚或太薄，或者在合金成分中存在其他杂质，都可能导致表面出现黑点。
热处理不当：铝镁锌合金需要进行热处理，如果热处理不当，如加热时间过长、温度过高或冷却速度过快，都可能导致表面出现黑点。
表面处理不当：如果铝镁锌合金表面处理不当，如酸洗、碱洗、涂层等工艺处理不当，也可能导致表面出现黑点。
杂质污染：在生产过程中，如果铝镁锌合金受到杂质污染，如铁、铜等元素，会导致合金成分发生变化，表面容易出现黑点。
为了减少铝镁锌合金表面出现黑点的可能性，可以采取以下措施：
控制合金成分：在生产过程中，控制合金成分的含量和纯度，避免杂质污染。
优化热处理工艺：优化热处理工艺参数，控制加热时间和温度，以及冷却速度，以避免表面出现黑点。
加强表面处理：加强表面处理工艺的控制和管理，确保每个工艺环节都得到有效控制，以避免表面出现黑点。
定期检查和维护：定期对铝镁锌合金表面进行检查和维护，及时发现并处理表面出现的问题，以保持表面的光洁度和美观度。
铝板摩擦发黑的原因
铝板摩擦发黑的原因
其次，摩擦还会使铝板表面产生微小的划痕和变形，这些微观
的瑕疵会使铝板表面更容易吸附灰尘和污垢，从而使其看起来发黑。
此外，如果摩擦过程中使用了含有磨料的材料或者润滑油，这
些材料也可能在铝板表面留下痕迹，导致其看起来发黑。
总的来说，铝板摩擦发黑的原因主要是由于摩擦产生的热量加
速了铝与氧气的氧化反应，以及摩擦过程中表面瑕疵的积累和外部
材料的残留所致。
要减少铝板发黑，可以采取一些措施，如表面涂
层保护、改善摩擦条件、定期清洁等。
铝合金薄壁件加工中变形的因素分析与控制方法
铝合金薄壁件加工中变形的因素分析与控制方法作者：乔楠楠来源：《知识文库》2017年第10期一般认为，在壳体件、套筒件、环形件、盘形件、轴类件中，当零件壁厚与内径曲率半径（或轮廓尺寸）相比小于1：20时，称作为薄壁零件。
这一类零件的共同特点是受力形式复杂，刚度低，加工时极易引起误差变形或工件颤振，从而降低工件的加工精度。
薄壁零件因其制造难度极大，而成为国际上公认的复杂制造工艺问题。
一、薄壁件加工变形因素分析薄壁件由于刚度低，去除材料率大，在加工过程中容易产生变形，对装夹工艺要求高，使加工质量难以保证。
薄壁类零件在加工中引起变形的因素有很多，归纳总结有以下几个方面：1、工件材料的影响铝合金作为薄壁件最理想的结构材料，与其他金属材料相比，具有切削加工性好的特点。
但由于铝合金导热系数高、弹性模量小、屈强比大、极易产生回弹现象，大型薄壁件尤为显著。
因此，在相同载荷情况下，铝合金工件产生的变形要比钢铁材料的变形大，同时铝合金材料具有硬度小、塑性大和化学反应性高等性质，在其加工中极易产积屑瘤，从而影响工件的表面质量和尺寸精度。
2、毛坯初始残余应力的影响薄壁件加工中的变形与毛坯内部的初始残余应力有直接的关系，同时由于切削热和切削力的影响，使工件和刀具相接触处的材料产生不能回弹的塑性变形。
这种永久性的变形一旦受到力的作用就会产生残余应力，而在加工过程中，一旦破坏了毛坯的残余应力，工件内部为达到新的平衡状态而使应力重新分布，从而造成了工件的变形。
3、装夹方式的影响在加工中夹具对工件的夹、压而引起的变形直接影响着工件的表面精度，同时如果由于夹紧力的作用点选择不当而产生的附加应力，也将影响工件的加工精度。
其次，由于夹紧力与切削力产生的耦合效应，也将引起工件残余应力的重新分布，造成工件变形。
4、切削力和切削热的影响切削力是影响薄壁件变形的一个重要因素。
切削力会导致工件的回弹变形，产生不平度，当切削力达到工件材料的弹性极限会导致工件的挤压变形。
金属常见加工工艺缺陷的特征、原因、影响及措施
四.由于操作不当导致冲裂
1.毛胚落料时纤维方向不正确 钢件毛坯落料的方向恰好与零件变形方向垂直就容易在冷弯时造成沿纤维方向撕裂。一般
冲裂数量较大，且冲裂部位具有规律性。 2.冲模错位 上下模位置不正确，不但会使零件冲裂，严重时还会把模具冲坏。此类裂纹一般出现在模
具间隙小的一边，由于间隙过小，钢板在模内滑移变形受阻，局部表面将产生严重擦伤。
5.加工精度不符合
切削加工后，构件尺寸、形状或位置、精度不符合工艺图纸或设计要求。不仅直接影响工 件装配质量、而且影响工件正常工作时应力状态分布、而降低工件抗失效性能。
6.表面机械损伤
切削加工过程中，构件表面相撞擦伤、碰伤、压伤……
金属零件冷冲拉常见缺陷的特征、原因、影响、措施
1.破裂
宏观裂纹。一般属拉伸系数太小，拉伸应力较大，容易产生拉裂；进行翻边工序时，如果 翻边的直径超过容许值，也会使孔的边缘造成破裂。板料冲裂一般与变形度和材料晶粒度有关。 如含碳量小于 0.2％的碳钢变形度达到 8～20％时，中间退火会导致晶粒长大，不均匀晶粒度则 导致冲裂。
产生的原因主要是表面氮浓度富集，化合物虽连续粗大网络状分布。在磨削时倾向于脱落 的氮化层的显微结构特点是沿奥氏体晶界存在稠密的网状氮化物，它的存在使晶格畸变加剧， 在位错与晶界处三向应力增大，在磨削力、热应力及组织应力的作用下，粗大的氮化物网络边 界区切口效应敏感性增大，造成综合应力叠加，当这种应力超过渗层的强度极限时，即产生脆 性破裂与剥落。当晶界强度大于晶内强度时，则裂纹沿晶扩展产生脆裂及剥落；当晶界强度等 于晶内强度时，则裂纹的扩展呈穿晶脆裂及剥落。
铝经碱蚀后变黑的原因
铝经碱蚀后变黑的原因概述
铝经碱蚀后变黑的原因有氧化反应不完全、杂质存在、腐蚀或污染、点蚀等。
1. 氧化反应不完全：氢氧化钠可以与铝产生反应，生成氢氧化铝。
如果反应条件不理想或处理时间不足，可能会导致氧化反应不完全，形成硬质氧化物层。
黑印可能是未反应的铝残留或者反应物附着在铝表面形成的。
2. 杂质存在：如果铝材中含有杂质，例如铁、铜等金属，这些杂质可能在氧化反应中与铝形成复合氧化物。
这些复合氧化物可能会导致黑印的形成。
3. 腐蚀或污染：在处理铝材时，可能存在腐蚀或污染的因素，例如使用的溶液中含有其他化学物质或杂质。
这些化学物质或杂质可能与铝发生反应，导致硬质氧化物形成并产生黑印。
4. 点蚀：铝被氢氧化钠溶液腐蚀，发生了点蚀，也就是Al的表面各点被腐蚀的速率不同，所以出现了一个个的小孔。
当光线照在表面凹凸不平的铝片上，会发生折射和反射，从而造成了视觉上的黑色现象。
综上，遇到此问题，可以通过相应的修复措施进行改善，如通过镀层修复部分受损部位等。
如需更多信息，建议咨询相关化学专家或查阅相关文献资料。
铝合金阳极氧化膜缺陷的原因分析
铝合金阳极氧化膜缺陷的原因分析作者：黄小汉来源：《中国新技术新产品》2020年第14期摘; 要：铝合金受多种原因的影响，易存在氧化膜的典型缺陷。
针对该缺陷，借助宏观观察与金相检验明确缺陷的形成原因。
铝合金表面阳极氧化膜缺陷的发生加工工艺，基体组织的不均匀性、晶粒异常有关。
统计数据表明，由于铝合金晶粒异常引发的缺陷占有较高的比例。
铝合金晶粒大小较为均匀时，直径小于120μm时，表面氧化膜厚度均匀，性能稳定;晶粒直径大于180μm ，阳极氧化膜的形成受到影响。
关键词：铝合金;阳极氧化膜;缺陷分析中图分类号：TG174; ; ; ; ; 文献标志码：A铝合金作为常用的金属材料，体现出比强度、比刚度高，耐蚀性好等优势，还由于密度小可以广泛应用于不同的领域。
随着技术的发展与进步，铝合金加工技术实现了多方面的突破，特别是由于技术的发展，当前表面阳极氧化处理技术实现了很大的进步。
铝合金阳极存在氧化作用的影响，表面会发生变化，形成一层氧化保护膜，保护膜可以起到着色装饰作用，因此于氧化膜的保护具有耐蚀、耐磨、绝缘等多种优势。
但是，氧化膜的形成过程也会导致出现质量缺陷问题，表面处理难以达到技术要求。
常用的缺陷包括存在不光滑纹路、表面覆盖有麻点、着色失调不均匀、存在阴影线，不同批次产品的表面有色差。
此外，由于铝合金阳极氧化工艺上缺陷也会引发质量问题。
铝合金表面也会受到加工工艺的影响，加工会导致组织结构不均匀性。
分析氧化膜缺陷的形成机理并采取防范措施，可以消除铝合金表面阳极氧化膜缺陷。
1 铝合金阳极氧化膜缺陷原因分析1.1 表面加工引发的1.1.1 表面有不光滑纹路铝合金工件常见的工序为：先对表面实施除油处理，采用酸洗液地表面加以化学抛光，酸性溶液可以实施除膜处理。
水洗后进行阳极化处理。
检验表面可以发现存在缺陷，顺长度方向存在不光滑纹路。
顺工件横截面方向，针对垂直纹路取样后金相检验，有纹路存在的部位氧化膜变薄，发生了不同的程度的下陷。
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铝合金零件的加工变形与工件表面变黑的原
因
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，加工余量大，变形问题更为突出。
1加工变形的原因
铝合金零件加工变形的原因很多，与材质、零件形状、生产条件、切削液的性能等都有关系。
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。
2减少加工变形的工艺措施
(1)降低毛坯的内应力
采用自然或人工时效以及振动处理，均可部分消除毛坯的内应力。
预先加工也是行之有效的工艺方法。
对肥头大耳的毛坯，由于余量大，故加工后变形也大。
若预先加工掉毛坯的多余部分，缩小各部分的余量，不仅可以减少以后工序的加工变形，而且预先加工后放置一段时间，还可以释放一部分内应力。
(2)改善刀具的切削能力
刀具的材料、几何参数对切削力、切削热有重要的影响，正确选择刀具，对减少零件加工变形至关重要。
1.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。
切忌使用负前角刀具。
后角：后角大小对后刀面磨损及加工表面质量有直接的影响。
切削厚度是选择后角的重要条件。
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，减轻后刀面与加工表面的摩擦，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，使加工区的平均温度下降。
2.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，加工中切削变
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。
例如，φ20mm以下的铣刀采用两个刀齿；φ30-φ60mm的铣刀采用三个刀齿较好，以避免因切屑堵塞而引起薄壁铝合金零件的变形。
精磨刀齿：刀齿切削刃部的粗糙度值要小于Ra=0.4um。
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。
3.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，刀具磨损标准不应该大于0.2mm，否则容易产生积屑瘤。
切削时，工件的温度一般不要超过100℃，以防止变形。
4.改善工件的夹装方法。
对于刚性较差的薄壁铝合金工件，可以采用以下的夹装方法，以减少变形：
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，加工后一旦松开，工件必然发生变形。
此时，应该利用刚性较好的轴向端面压紧的方法。
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。
加工外圆时就可避免夹紧变形，从而得到满意的加工精度。
对薄壁薄板工件进行加工时，最好选用真空吸盘，以获得分布均匀的夹紧力，再以较小的切削用量来加工，可以很好地防止工件变形。
另外，还可以使用填塞法。
为增加薄壁工件的工艺刚性，可在工件内部填充介质，以减少装夹和切削过程中工件达变形。
例如，向工件内灌入含3%-6%硝酸钾的尿素熔融物，加工以后，将工件浸入水或酒精中，就可以将该填充物溶解倒出。
5.合理安排工序。
高速切削时，由于加工余量大以及断续切削，因此铣削过程往往产生振动，影响加工精度和表面粗糙度。
所以，数控高速切削加工工艺过程一般可分为；粗加工-半精加工-清角加工-精加工等工序。
对于精度要求高的零件，有时需要进行二次半精加工，然后再进行精加工。
粗加工之后，零件可以自然冷却，消除粗加工产生的内应力，减小变形。
粗加工之后留下的余量应大于变形量，一般为1-2mm。
精加工时，零件精加工表面要保持均匀的加工余量，一般以0.2-0.5mm为宜，使刀具在加工过程中处于平稳的状态，可以大大减少切削变形，获得良好的表面加工质量，保证产品的精度。
3操作技巧
铝合金材料的零件在加工过程中变形，除了上述的原因之外，在实际操作
中，操作方法也是非常重要的。
1.对于加工余量大的零件，为使其在加工过程中有比较好的散热条件，避免热量集中，加工时，宜采用对称加工。
如有一块90mm厚的板料需要加工到60mm，若铣好一面后立即铣削另一面，一次加工到最后尺寸，则平面度达5mm；若采用反复进刀对称加工，每一面分两次加工到最后尺寸，可保证平面度达到0.3mm。
2.如果板材零件上有多个型腔，如图4所示。
加工时，不宜采用一个型腔一个型腔的次序加工方法，这样容易造成零件受力不均匀而产生变形。
采用分层多次加工，每一层尽量同时加工到所有的型腔，然后再加工下一个层次，使零件均匀受力，减小变形。
3.通过改变切削用量来减少切削力、切削热。
在切削用量的三要素中，背吃刀量对切削力的影响很大。
如果加工余量太大，一次走刀的切削力太大，不仅会使零件变形，而且还会影响机床主轴刚性、降低刀具的耐用度。
如果减少背吃刀量，又会使生产效率大打折扣。
不过，在数控加工中都是高速铣削，可以克服这一难题。
在减少背吃刀量的同时，只要相应地增大进给，提高机床的转速，就可以降低切削力，同时保证加工效率。
4.走刀顺序也要讲究。
粗加工强调的是提高加工效率，追求单位时间内的切除率，一般可采用逆铣。
即以最快的速度、最短的时间切除毛坯表面的多余材料，基本形成精加工所要求的几何轮廓。
而精加工所强调的是高精度高质量，宜采用顺铣。
因为顺铣时刀齿的切削厚度从最大逐渐递减至零，加工硬化程度大为减轻，同时减轻零件的变形程度。
5.薄壁工件在加工时由于装夹产生变形，即使精加工也是难以避免的。
为使工件变形减小到最低限度，可以在精加工即将达到最后尺寸之前，把压紧件松一下，使工件自由恢复到原状，然后再轻微压紧，以刚能夹住工件为准(完全凭手感)，这样可以获得理想的加工效果。
总之，夹紧力的作用点最好在支承面上，夹紧力应作用在工件刚性好的方向，在保证工件不松动的前提下，夹紧力越小越好。
6.在加工带型腔零件时，加工型腔时尽量不要让铣刀像钻头似的直接向下扎入零件，导致铣刀容屑空间不够，排屑不顺畅，造成零件过热、膨胀以及崩刀、断刀等不利现象。
要先用与铣刀同尺寸或大一号的钻头钻下刀孔，再用铣刀铣削。
或者，可以用CAM软件生产螺旋下刀程序。
4工件表面变黑
铝氧化加工铝合金铸造一般都是用金属型铸造，金属铝及铝合金具有很好。