合金工艺论文范文

2022-05-09

本文一共涵盖3篇精选的论文范文,关于《合金工艺论文范文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。摘要：基于铝合金材料轻、高性能、易加工等特点，广泛应用于工业的制造。为了进一步提高铝合金发动机的品质，有必要分析压铸工艺，改进和优化现有技术缺陷，同时不影响发动机气缸壳体的品质，最终确保气缸的接收无品质问题。

第一篇：合金工艺论文范文

镁合金机械加工工艺研究

【摘要】镁合金的比重为钢的1/4、铝的2/3，在电子设备轻量化的趋势下，镁合金的应用越来越受到重视。本文针对比较常用的镁合金材料MB15进行机械加工工藝研究，通过刀具、切削液、切削工艺参数等试验，得到适合镁合金机械加工的工艺方法。同时对镁合金机械加工工序间防护提出了解决措施。

【关键词】镁合金;机械加工工艺;MB15

一、引言

镁合金作为一种轻质工程材料，具有比重轻、高比强度、高比刚度、良好的电磁屏蔽能力以及优越的阻尼吸震特性等优点，是一种极具利用价值的资源。随着电子设备轻量化的趋势，镁合金的应用也越来越受到重视。因此，研究镁合金的加工制造工艺，掌握镁合金加工方法，是十分有必要的。

在镁合金的制造技术当中，机械加工是多数镁合金产品实现所必须的工艺过程。本文通过对镁合金材料特性的分析，结合机械加工试验，选择合理的技术措施，以实现镁合金的机械加工，并对镁合金机械加工工序间防腐以及加工安全防护提出了解决措施。

二、镁合金材料及其加工性能

本次研究选择国内常用的镁-锌-锆系镁合金MB15作为加工对象。MB15具有较高的强度(室温抗拉强度能达到315MPa)、良好的塑性及耐腐蚀性并可热处理强化，其切削加工性能良好，但焊接性能较差。可用于制造受力较大，工作温度在125°C以下的结构零件，如机翼长桁、翼肋、机载电子设备的特殊结构件等[1]。MB15合金在一般腐蚀介质中具有较好的耐腐蚀性能，无应力腐蚀破裂倾向。

一般来说，镁合金具有较好的切削性能，其可切削性能约为铝合金的1.5倍[2]，即使一次进刀量也可以获得很好的表面质量。但由于镁合金化学活性大，燃点低，给镁合金零部件的机械加工带来了一系列问题，主要体现在：

(1)镁合金燃点低，在机械加工过程中产生的切削容易发生燃烧，造成安全事故。

(2)镁合金导热性能好，线膨胀系数大于铸铁和钢，在加工过程中容易受切削热、温差等影响，造成镁合金零件的变形，影响零件精度。

(3)镁合金化学性质活泼，极易产生电化学腐蚀，这对镁合金加工过程中的周转防护提出了更加严格的要求。

在以上问题当中，保证镁合金的生产安全和防护是实现镁合金加工所必须的前提和准则。

三、镁合金机械加工安全控制

1 加工方式选择

镁合金的机械加工主要包括车削加工和铣削加工。而按照是否使用冷却液又可将加工方式分为干式加工(不使用冷却液)和湿式加工(使用冷却液)。由于镁合金切削性能良好，即使不使用切削液也能得到光滑的加工表面。许多参考文献：均推荐采用干式高速切削，空气自然冷却，以降低成本、减少切削液的收集和处理[3]。然而，使用干式加工必须配置相应的排屑设备，否则加工过程中飞溅的细小碎屑极易产生闪燃，引起火灾，普通铣床和车床则不具备相应的防护条件。且对于一些复杂的腔体结构，由于缺少冷却液的冲刷，切屑不易排出，极可能会在腔内发生堵塞，并随刀具一起搅拌，引起着火。

2 安全措施

镁合金的安全生产需要控制三个环节，原材料存储环节，机械加工环节及废屑处理环节。

1)镁合金原材料的仓储应小型化、分隔化、分散化，氧化剂、还原剂及易燃物质不能与镁合金材料混放。严禁火源、火种及水带入仓库，防止镁原料被雨淋、水浸、受潮，并保持通风散热。

2)镁合金加工过程中应避免刀具与零件在不切削的情况下发生摩擦;机床附近的切屑必须及时清理干净;加工中，需随时注意刀具的磨损情况，以防止刀具磨损后产生较大的切屑热，引燃零件;尽量采用大进给量的切削以形成较厚的切屑。

3)镁合金的废屑必须单独放置，不能与其他金属废屑混合存放;湿废屑放置处必须有足够的通风量，以便使氢气逸出;存放处应有足够的灭火器材。

3 其它意事项

镁合金灭火有其特殊性，必须采用D级灭火器或消防干砂来排除氧气来闷熄失火。水、其它液体、二氧化碳、泡沫等都会与燃烧着的镁起反应，并且是加强火势而不是抑制火势。

四、镁合金机械加工试验

考虑镁合金加工的安全性，镁合金的机械加工试验主要包括数控铣床加工试验和数控车床加工试验。通过对典型机箱盖板试验样件和天线喇叭轴类试样件的加工，以验证和掌握镁合金加工过程中的切削液选择、刀具选择和切削参数。

1 试验样件

镁合金机械加工试验样件选择我所常用的机箱及天线零件。这两类零件基本包含数铣和数车通常的加工特征，粗糙度Ra3.2，公差等级为IT9级。样件如图1所示。

2切削液的选择

镁合金在酸及潮湿大气中均不稳定，因此用于镁合金加工的切削液pH值最好为弱碱性，本次研究选用市面上已有的镁合金专用切削液。该切屑液不含氯、亚硝酸盐和苯酚，pH值稳定(5%时pH值为9.2)，不易变质酸化，使用时间长，有出色的防腐蚀功能，能有效抑制氢气产生，降低火灾风险。

3切削刀具的选择

加工铝合金的刀具通常也适合于镁合金的加工。但是，由于镁的切削力小，热容量也相当低，故其加工刀具应当具有较大的外后角、较大的走屑空隙、较少的刀刃数和较小的前角。对于数控车刀而言要选择较大主偏角，较小的刀尖圆角。另外，所选刀具还要保证刀具的各个表面平滑。

1)数控铣削刀具选择

镁合金数铣刀具的几何参数应适当减少刀片数量，保证足够大的后角。以增加容屑空间，减少刀具与工件已加工表面的摩擦，减小切削热。当加工批量大时，通常优选硬质合金刀具，其使用期限长，可以抵消较高的初始成本，满足经济合理性的要求。本次研究选择三刃硬质合金立铣刀进行试验。

2)数控车削刀具选择

数控车削加工镁合金时，刀具尽可能选择大的刀杆横截面尺寸，较短的长度尺寸提高刀具的强度和刚度，减小刀具振动;选择较大主偏角(大于75°);精加工时选用无涂层刀片及小的刀尖圆弧半径;尽可能选择标准化、系统化刀具。本次研究选择外圆车刀、内孔车刀、切槽车刀、钻头进行试验。

4切削参数的选择

合理选择切削参数，直接关系切削过程中能否发挥刀具材料和刀具參数的应有作用。镁合金易于加工，可以采用高速大进给量进行切削，以提高生产效率。对镁合金切削影响最大的为转速和进给量，切深对切削温度影响较小[3]。由于镁合金较铝合金更易加工，在选择切削参数时，优先参考成熟的铝合金加工切削参数。在铝合金切削加工的基础上，通过改变切削参数，寻求更优的镁合金加工切削参数。

1)数控铣削参数

硬质合金立铣刀在加工不同材料时，转速和进给量将发生变化，但切深和切宽变化较小，根据刀具厂家推荐：粗加工时，推荐切宽为0.5～1D(D为刀具直径)，推荐切深为0.3～0.5D;精加工时，推荐切宽为0.5～1D，切深0.1～0.5mm。因此，在此次镁合金切削参数试验中，将切宽、切深两个参数固化，主要研究转速和进给量的影响。铣床型号为：LGMazak VTC-16A。试验选择φ12、φ10、φ8、φ6、φ3、φ2七种常见硬质合金立铣刀进行研究。

2)数控车削参数

常用车刀有外圆车刀、内孔车刀、切槽车刀等。本研究以铝合金粗、精加工切削参数为基础，增大转速和进给，并作为变量。试验车床为：CK1463。

五、试验结论及分析

在不同切削参数下，分析切削噪音、尺寸精度、零件表面质量等参数，筛选出合理的镁合金铣削参数(如表1所示)，镁合金车削参数(如表2所示)，能够有效指导镁合金数控铣削和数控车削加工生产。

六、工序间腐蚀防护

镁合金零件的加工过程涉及多道工序，当零件数量较多时，工序与工序之间的间隔时间就会很长。试验证明，镁合金长期暴露于空气中会发生腐蚀，并随时间的增加腐蚀深度与腐蚀面积都会成倍增加。因此镁合金加工工序间，需要采取合理保护措施，避免造成零件腐蚀。目前常用的防护方法有：防锈油浸泡、油纸包装、干燥袋包装、抽真空包装等。

将加工后的腐蚀防护样件完全吹干后，分别进行自然放置、油纸包装、浸防锈油、干燥袋包装、抽真空包装处理，观察样件腐蚀情况效果如表3。

镁合金零件工序间、周转腐蚀防护方法的选择，可以根据存放时间进行选取。若存放时间为一天以内，可完全吹干后直接放置于泡沫箱内，勿沾水;若存放日期超过一天，可吹干后放置在干燥的塑料袋内或用纱纸包好，减少与空气接触。长期存放则必须浸泡防锈油或抽真空包装。

七、结论

通过对镁合金材料(MB15)机械加工工艺的研究和探索，从刀具、切削液的选用、切削参数等方

面确定了适合镁合金的机械加工工艺方法，并对镁合金生产安全及工序间周转防护提出了解决措施。试验加工的镁合金样件尺寸精度能够稳定达到IT9级，满足通常机箱类产品的设计需要。

参考文献：

[1] 《中国航空材料手册第2版》第3卷.中国标准出版社.P483

[2] H Schulz，M Kaufeld.High speed milling of thin walled components of aluminium and magnesium alloys.European Production Engineering，1988：41-48

[3]章宗城.镁与镁合金的切削加工，工具技术，2005(39)：82-87

(作者单位：中国电子科技集团公司第二十九研究所)

作者：刘洋志廖旭李立陈波

第二篇：铝合金缸体压铸工艺探讨

摘要：基于铝合金材料轻、高性能、易加工等特点，广泛应用于工业的制造。为了进一步提高铝合金发动机的品质，有必要分析压铸工艺，改进和优化现有技术缺陷，同时不影响发动机气缸壳体的品质，最终确保气缸的接收无品质问题。

关键词：铝合金;缸体;压铸

1 引言

由于大规模建造，铝合金的使用在以前的水平上又上升了一个阶段，对制品品质提出了新的要求。因此，对铝合金压铸模具的要求也将更高，铝合金压铸模具的使用寿命是一项重要的标准。通过标准化检验方式，保证模具生产制品品质的稳定性是检验模具品质的一个重要指标。压铸模具的使用寿命也是一个对压力铸造企业的经济效益有影响的重要因素，所以延长铝合金的压铸模具寿命是铝行业的共同愿望。

2 铝合金缸体压铸工艺特点

当液体或半液体金属材料在压力下进入压铸模型腔中，然后施加压力迫使金属液体快速硬化，缸体制品在高压下成型。目前基于压力的加压铸造方法包括，在压力下倒入热室，其中有必要在充满冲击压力的熔炉中安装压力喷射系统，允许将金属液体转移到熔炉中，最后使用烤制系统的鹅颈进入压铸模型腔内。后者必须将容纳金属液的熔炉与压机分离 - 在制冷室的机器中，手动或自动将金属液体放在泵室压机 - 机器中设置带冲击压力的压力，让金属液体进入压铸模型腔 - 模具进行密封。这两种压力铸造技术都比热腔中的压力更有效，但压铸铝合金是通过将压力浇注选在制冷室中制成。整个压铸过程需要很短的时间，当模具充满金属增压溶液时，对增压溶液进行成型，使发动机缸体的铸造密度更高，使其的强度和硬度达到专业水平。此外，在高压的影响下，金属液体的填充能力进一步提高，可以有效地填充零件，使铸造精度和表面品质进一步提高，在生产效率上也有很大的优势。低碳节能理念的提出后，铝合金的铸造越来越受到重视，铝合金钢瓶的铸造技术日趋成熟，铸造正逐步向精密尺寸、复杂模具铸造等方向发展。

3 铝合金缸体压铸工艺

3.1合理设计压铸件壁厚

壁厚是压铸工艺中一个具有特殊意义的因素，壁厚与整个工艺规范有着密切的关系，如填充时间的计算、内浇口速度的选择、凝固时间的计算、模具温度梯度的分析、压力(最终比压)的作用、留模时间的长短、铸件顶出温度的高低及操作效率;设计壁厚太厚會出现缩孔、砂眼、气孔、内部晶粒粗大等外表面缺陷，使得机械性能下降，零件质量增加导致成本上升;设计壁厚太薄会造成铝液填充不良，成型困难，使铝合金溶解不好，容易出现铸件表面填充困难、缺料等缺陷，并给压铸工艺带来困难;压铸件随气孔的增加，其内部气孔、缩孔等缺陷增加，故在保证铸件有足够强度和刚度的前提下，应尽量减小铸件壁厚并保持截面的厚薄均匀一致。

3.2 工艺参数及设备选用

根据自身结构特点及技术要求，选取合适的压铸机进行生产，结合以往铸件产品的生产经验，发现若模具结构、工艺参数选用不当，容易造成压铸过程中液态金属填入速度过快，型腔内气体无法完全排除，从而造成成品中伴有气孔及氧化夹杂物等缺陷，因此降低了铸件品质。可以看出合理的工艺参数的选择是确保铸件质量的先决条件。由于薄壁件壳体铸件的表层致密层一般仅为0.8 mm，为防止过加工，导致中心組织较疏松，降低壳体性能或耐压能力，因此在模具设计中采用定位销配合定位，进而将机加工量减小到0.5 mm范围了，不仅提高了铸件内在品质，同时节约了机加工时间。运用MAGMA软件在模具设计前期进行模流分析，模拟铸件凝固过程的数值，以及预测缺陷区域。

3.3模具加工工艺

模具的材料可以选用高碳或者高合金钢，但采用的锻造工艺必须合理，这样才能成型一块合格的模块毛坯。用高碳或者高合金钢做成的模具导热性较差，所以在加工的过程中应当注意对钢材的加热速度要慢，而且要保证受热均匀，在温度合适的情况下考虑锻造比。在模具的加工阶段，应当严格保证尺寸过渡处的圆角半径，圆弧与直线相接处光滑，不能有棱角和尺寸偏差。若模具加工过程中，切割品质太差，可能会导致模具在圆角内侧出现过大的应力挤压，而使模具不合格，另还可能导致模具的脱碳层不能被完全切掉，而使模具的寿命减少。要减少出现此类现象，需要在切割工作结束以后，用电解或者是机械研磨的方式去除模具表面的不合格部分，例如白亮层或者是需要显微镜才能观察到的细小裂纹。在在电火花加工或研磨工序完成以后，再对模具进行一次低温回火，进一步稳定异常层，阻止细小裂纹再度扩展。

3.4模具表面强化处理

对模具的表面进行特殊处理，提高模具的强度，减少模具在使用过程中的磨损和外物侵蚀，这样可以减少裂纹的出现，延后裂纹出现的时间，由此提高模具的使用寿命。常见的表面强化工艺有模具表面渗氮、渗碳等，这些工艺可以有效减少模具在使用过程中的磨损和腐蚀。随着科学技术的发展，近年来，热喷涂、物理化学沉积、PVD、离子辅助喷涂等高科技工艺，开始普遍应用于模具的表面强化工艺。但是新工艺毕竟出现的时间不够长，而压铸模具受损的原因多种多样，在进行模具表面强化的过程中，仅仅使用单一的强化涂层或工艺，很难抵抗所有的模具损坏形式，因此，必须对工序进行合理的组合以及对处理顺序进行合理的安排。就现有的模具表面强化的工艺来说，足以应对一般的模具损坏，企业的选择有很多，大可选择经济实用的形式。

3.5模具使用

铝合金压铸模具使用前，应该对压铸模具进行充分的预热，以避免在使用过程中出现龟裂和裂纹。加热的方式也有很多，例如煤气天然气、电加热或者慢压射压铸等，这些方法都很实用，可以很大层度上减少模具的应力变化，防止模具快速龟裂，延长模具使用寿命。

4 总结

压力铝合金的铸造是现代工艺的一个极其复杂的操作系统，因此，在压力铸造铝合金时将表现出更独特的特点。铝合金铸件的压模一般是在高压煅烧和金属冶炼的作用下形成的，使用时不易与外部的压力相适应。

参考文献

[1]晋太洋.发动机铝合金缸体压铸工艺及力学性能研究[J].佳木斯大学学报(自然科学版)，2018，36(04)：550-553+557.

[2]杨兵，张大为，周峰.汽车发动机铝合金缸体压铸工艺改进及品质提升[J].铸造技术，2017，38(01)：237-239.

[3]石海.铝合金缸体压铸工艺及品质改进[J].特种铸造及有色合金，2014，34(12)：1276-1280.

[4]冯维彦，陈金城.实现绿色压铸的一些途径[J].铸造，2010，59 (10)：1034-1038.

(烟台富准精密电子有限公司264006)

作者：张明明

第三篇：铝合金棒材的熔铸工艺优化

摘要：铝合金棒材的熔铸工艺存在一定的质量问题，影响了后期的使用。通过改变加料顺序，温度控制、调整精炼、细化晶粒，来改善铝合金组织和表面的质量。严格的按照目标成分进行配料，考虑到产品质量，适当调整新材料、中间合金和回炉料在熔炼过程中元素的烧损。并且对精炼过程、熔铸过程、挤压工艺和时效工艺进行分析，生产出合格的铝合金型材。

关键词：铝合金;鋁棒材;组织和性能

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.17.102

1引言

随着金属材料的发展和节能减排的要求，轻量化已经成为工业发展的主要方向，而铝合金的应用更加受到重视，而铝合金的熔铸工艺更是重中之重。铝合金熔铸关键技术在于提高合金的纯度，减少合金中杂质元素的含量。6082铝合金重量轻，在铝加工业和冷藏业为最理想的材料。本文通过大量试验，制定出满足客户要求的6082铝合金材料。

2熔铸工艺

2.1成分控制

根据客户的要求，6082铝合金化学成分满足国标要求，并且满足挤压后抗拉强度σb≥320MPa。适当的改变Mg2Si强化相的含量，但是也要满足塑性的要求δ≥10%，特控制Si含量0.9-1.0%，适当的添加Mn元素提高材料的再结晶温度Mn的含量控制在0.68-075%，具体的化学成分见表1所示。

2.2铸造前准备

铸造前首先检查铸造设备是否能正常运行，检查铸造流盘、转接板必须完整、流槽、清洁、干燥，流槽接口处用石棉布包裹封堵保温棉，不准外露，流槽封堵口采用耐火材料进行封堵。转接板用够十次必须更滑，并且严格做好更换记录。对结晶器进行维护，保证能正常使用，防止在石墨环和专业板出有石墨残存，每个结晶器清理干净。对过滤片进行清理，防止杂质带入，安装要没有缝隙，并对其进行加热，在加热过程中防止燃烧不充分产生碳粉。转炉前按照工艺流程进行核实，炉膛温度不低于铸造温度上限，熔体温度在铸造温度上限和下限之间。转炉后要把流槽清理干净之后进入精炼环节。

2.3精炼过程

保证精炼在露体温度范围内进行一般控制为720-760℃，采用氮气吹粉精炼法进行精炼，同时添加2kg的精炼剂，精炼时间不少于20分钟。精炼结束进行扒渣，静置，不少于30分钟，同时进行取样操作，调温，测氢等操作。

2.4铸造过程

成分温度均合格进入浇注环节。根据不同合金控制变质剂加入量，采用Al-Ti-B丝炉外在线加入。铸造过程中发现有过滤片漂浮，立即停止铸造，重新开始。铸造结束前，流槽和流盘内金属进行搅动，严禁中途加入金属，静置炉温度保持在铸造温度范围内。铸造工艺参数：铸造速度(45～60mm/min)、铸造温度(720～740℃)、水压(0.15～0.2MPa)。

2.5铸造结束

所铸每根棒坯按标识标定注明合金牌号、炉号。每一个铸次结束后应对流盘、流槽、转接板、结晶器进行清理、维护、保养，确保设备及工件处于完好状态。铸造完成后要对炉体进行清炉工作，即炉墙、炉底、炉角的渣及脏物彻底清理干净。做好设备卫生和指定区域卫生，确保地面无积水，工作场地整洁干净。

3均匀化工艺

3.1铸态组织

合金的铸态组织主要有主要由树枝状α(Al)固溶体、骨骼状非平衡共晶相β(AlMnFeSi)和晶界组成见图1所示。这种组织晶内偏析严重，属于非平衡态，对合金的塑性不利，所以必须进行均与化处理，才能保证良好的挤压性能。

3.2均匀化

均匀化处理进行保温后，对力学性能产生影响的就是冷却速度，冷却速度越快，铸棒的力学性能越高通过图2中a)慢速冷却和b)快速冷却对比可以看出，快速冷却使的基体中粗大的析出相变为更加细小颗粒状弥散分布的Mg2Si强化相。通过大量试验进行对比，保证挤压后型材有足够高的力学性能，最终制定出6082合金均匀化工艺为：均火温度(560±10)℃，保温时间8小时.冷却：强制冷却≥200℃/h。

4挤压工艺和时效工艺

经过大量试验一般铸棒的控制温度为460-510℃，挤压速度在11-14m/min，型材的出口温度在550℃时，其抗拉强度达到了最大值，所以挤压出口温度为540-560℃。

既要保证产品的力学性能，又要降低生产成本，综合考虑把实效温度定在170-192℃，时间为6-8小时，抗拉强度达到了320MPa，延伸率δ≥10%。

5结论

根据客户提出的产品要求(抗拉强度达到了320MPa，延伸率δ≥10%)，得出了6082铝合金的合理的熔铸工艺，均火工艺、挤压工艺和时效工艺：

(1)按照配料单严控各元素的范围，使得生产的材质满足客户的要求。

(2)按照熔铸工艺要求，严控铸造过程中缺陷产生的原因，做到有序的进行加料、熔化、转炉、精炼，铸棒等工序。

(3)对铸棒进行均匀化处理(均火温度(560±10)℃，保温时间8小时.冷却：强制冷却≥200℃/h)、挤压工艺(挤压速度在11-14m/min，出口温度为540-560℃)、时效工艺(实效温度定在170-192℃，时间为6-8小时)。

参考文献

[1]马彪，刘金辉，等.6082铝合金型材生产工艺研究[J].有色金属加工，2015，(04).

[2]中国机械工程学会铸造专业学会编.铸造手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[3]邹永恒，陶虹，徐国明，等.6082铝合金热处理工艺参数的研究[J].金属热处理，2007，32(10)：7176.