铝合金构件的变形矫正方法大全,附有实例
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发布日期:2017-10-24
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目前铝合金在产品加工制造行业被广泛应用。铝合金产品在加工制造过程中由于受到外力或焊接应力的影响,通常会产生一定程度的变形,这些变形通常都要进行矫正,而使其符合产品质量要求。实践证明,多数变形的构件是可以矫正的。矫正的原理都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。在生产实际过程中普遍应用的矫正方法,主要有机械矫正、手工矫正和火焰矫正,因此要针对产品不同的结构和变形程度合理选择..........

目前铝合金在产品加工制造行业被广泛应用。铝合金产品在加工制造过程中由于受到外力或焊接应力的影响,通常会产生一定程度的变形,这些变形通常都要进行矫正,而使其符合产品质量要求。实践证明,多数变形的构件是可以矫正的。矫正的原理都是设法造成新的变形来达到抵消已经发生的变形。在生产实际过程中普遍应用的矫正方法,主要有机械矫正、手工矫正和火焰矫正,因此要针对产品不同的结构和变形程度合理选择最佳的矫正方法,以获得最佳的矫正效果。

铝合金构件变形的原因

(1)原材料在加工过程中产生的变形  由于原材料在挤压生产过程中产生的残余应力而引起的变形。如:挤压过程中冷却速度不一致、挤压设备调试失常等。

(2)在产品制造过程中产生的变形  主要原因是外力影响。如剪切过程中产生的剪切挤压应力、热切割过程中热胀冷缩产生的收缩应力等。

(3)焊接过程中产生的变形 主要原因是焊缝周围产生的横向和纵向收缩应力,通常称为焊接应力引起的变形。

(4)构件变形的实质  不论构件发生何种变形,其主要原因都是由于其内部存在不同程度和不同形式的残余应力,使其结构组织中一部分纤维变长受到周围的压应力,另一部分纤维变短受到周围的拉应力,从而造成了金属材料的变形。

矫正原理及常用方法

矫正的原理就是通过外力或局部加热,使得较长的纤维缩短,较短的纤维伸长,最后使得各层的纤维长度趋于一致,或达到我们要求的纤维长度,从而消除变形或使变形减少到规定的范围之内。

各种矫正方法在现场使用过程中要根据其构件结构特点、变形形式、工件大小等不同情况做相应的选择,必要时还需采取多种矫正形式相结合的综合矫正法。其中火焰矫正是应用最为广泛的一种方法,其对于大型构件和自身强度较大构件的变形矫正效果最好,但火焰矫正也是一门较难掌握的矫正方法,如加热位置、温度控制、冷却方式不当还会造成构件新的更大变形,甚至导致产品的报废。因此,火焰矫正作业人员除要有丰富的实践经验外,还需掌握铝合金的热处理性能。

铝合金构件变形矫正方法

(1)机械矫正    铝合金型材和8mm以上厚板常见的矫正设备是压力机。 一般来说,板材越厚越容易矫平,越薄的板材矫正起来越困难。在采用机械矫正时需在受力部位加垫板,以避免材料表面产生压伤。用压力机进行矫正通常是针对型钢单一方向的弯曲变形。通常还要配有专用垫块和压块,以保证受力方向稳定,同时避免材料表面压伤保证矫正质量,如图1、图2所示。

 

(2)手工矫正    对于变形较小的局部变形可采用手工矫正。手工矫正的效果取决于对锤击部位、击打工具及击打方式的正确选择。

铝合金产品在选择手工矫正时需谨慎,实施手工矫正时需考虑选用合适的击打工具,如木锤、橡胶锤、尼龙锤等,如图3所示。

用大力击打时还需考虑在受力部位及垫、压部位加胶垫、木片或木块,以保证材料表面在矫正过程中不受损伤。

(3)火焰矫正    火焰矫正经常采用以下三种加热方法:线状加热法、点状加热法、三角形加热法,如图4所示。

火焰矫正

(1)火焰矫正的原理和实施难度    火焰矫正是利用金属局部加热后所产生的塑性变形来抵消原有的变形,而达到矫正的目的。火焰矫正是利用火焰加热变形构件的凸部,使凸部金属加热膨胀受阻而产生压缩应力,当压缩应力超过加热金属的屈服点时,凸部金属纤维产生塑性变形,从而达到矫正的目地。 

火焰矫正是一门较难操作的工艺,方法掌握、温度控制不当会造成铝合金构件产生新的更大变形,甚至导致材料烧损。因此火焰矫正作业人员要有丰富的实践经验。实际生产中作业人员往往将需要矫正的部位全部加热,然后浇水急冷,获得变形,这种变形的方向和尺寸都无法控制,往往需反复校正,人力、物力浪费严重,在规模生产中工艺实施难度很大。

(2)铝合金构件在火焰矫正时必须考虑的因素    ①应先掌握被加热铝合金的热处理特性及加热温度。矫正后材料性能有显著下降的,不能采用火焰矫正。②火焰矫正中加热火焰的选择十分重要。铝合金一般采用中性焰或轻微碳化焰。③矫正前应仔细观察变形情况,考虑加热位置、加热顺序和矫正步骤。

(3)影响火焰矫正效果的因素     ①工件刚性。②加热位置。③火焰热量。④加热面积。⑤加热方式(点状加热、线状加热、三角形加热)。 ⑥冷却方式(水冷、风冷、空冷)。

(4)铝合金加热时的温度控制    由于铝合金在加热过程中颜色无明显变化,因此在火焰矫正过程中需格外谨慎和仔细。加热温度需用温度笔来测试,如图5所示。

(5)5系铝合金构件火焰矫正的典型工艺  ①测量构件结构尺寸及几何公差,确定火焰加热的部位和方向,再由变形量的大小确定加热区域的大小,用记号笔标示加热位置及加热形式。②将工件置于调修平台或支架上,利用长螺栓、F钳、压力机和压板等辅助工具固定工件,同时施加外力,使预加热区产生塑性变形(做反变形)。③调整加热火焰,准备好冷却介质(水)。④用250 ℃温度笔涂抹在加热区域。⑤加热标示区域,当加热温度使温度笔变色时立即停止加热,并浇水冷却。⑥一个加热矫正循环后松开所有压板、夹具等释放外力。自由状态下检查工件各部尺寸及几何公差。局部不合格处再进行一次火焰矫正。第二次加热部位必须避开第一次加热部位,尽量避免重复加热同一部位,冷却后检查尺寸。

注意事项:加热时焊炬不停晃动,防止局部高温,每加热约5s用测温笔及时测量加热区温度,严禁超过350℃,尤其要严格控制加热区中心的温度,浇水时要考虑浇水方向对变形的影响。 

铝合金火焰矫正示例图片,如图6所示。

 

 

机械矫正在实际生产中的应用

在CRH6动车司机室乘务员门生产中,乘务员门在组焊后门立柱直线度超差,大量的采用了机械矫正法,其主要优点是:调修量容易操作掌控,无附加变形的影响,且对材质强度影响较小,生产效率高。

矫正过程如下:

(1)将待矫正乘务员门放置在工作平台上,并用支撑定位块垫起。支撑定位块材质为铝合金和尼龙块,要求表面光滑,无棱角毛刺。

支撑定位块的形状要与待调修工件轮廓相适应。支撑定位块的设置要使工件待调修部位与调修受力方向保持垂直,使工件受力方向与与其变形方向一致,保证调修效果。

(2)门柱调修时门柱两端支撑定位块到压头的距离要相等或近似相等(d≈d'),保证工件在进行压力调修过程中压头两端工件变形均匀,且保持稳定的状态。支撑定位块到压头的距离d较大时,调修时所需要的调修力较小,但工件回弹大,适用于变形较小的均匀变形;当d较小时,所需要的调修力较大,调修效果明显,但工件表面易产生压痕。因此要根据工件变形情况来确定支撑定位块的摆放位置。

(3)调修过程中压力机压头不能直接接触工件施压,必须在施压部位增加垫块。垫块的大小和形状要与工件相适应,垫块要求具有足够刚度和适当硬度。垫块应选择表面光滑的铝合金板、尼龙块或木块。

垫块的作用主要有两点:一是增加工件受力面积,防止压头对工件表面产生压痕,同时确保受力方向稳定;二是调修过程中垫块与工件表面能产生微小的相对滑动,减少对工件变形过程的影响。

(4)压力机对门立柱施压位置的选择,应选择门立柱刚度较大的位置,即门立柱变形最为严重的部位。调修时注意压头的进给行程,先初步设定一个较小的进给行程,松开后查看变形矫正的效果;如果矫正效果不好,再次矫正时适当增加压头行程。如此反复摸索变形调修所需要的力,逐渐矫正变形以满足技术要求,如图7所示。

结语

铝合金构件的矫正方法和矫正原理与钢结构矫正有很多共通的方面,关键是要掌握矫正铝合金的金属特性和热处理性能,特别是热加工温度的区别和控制手段,区别应对,以此为原则采用合理的矫正手段实施矫正,即能获得良好的矫正效果。

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