鋁合金變形方法及對組織的影響
專欄:行業資訊
發布日期:2015-03-02
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作者:佚名
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按工件在變形過程中的受力與變形方式(應力一應變狀態),鋁及鋁合金加工可分為軋制、擠壓、拉拔、鍛造、旋壓、成形加工(如冷沖壓、冷變、深沖等)及深度加工等,如圖所示 (a)自由鍛造;(b)模鍛;(c)縱軋;(d)橫軋;(e)斜軋;(f)正擠壓;(g)反擠壓;(h)拉拔;(i)沖壓;(j)彎曲(1)最常用的軋制方法根據軋輥旋轉方向不同,鋁合金軋制可分為縱軋、橫軋和斜軋。根據輥系不同,..........

按工件在變形過程中的受力與變形方式(應力一應變狀態),鋁及鋁合金加工可分為軋制、擠壓、拉拔、鍛造、旋壓、成形加工(如冷沖壓、冷變、深沖等)及深度加工等,如圖所示
a)自由鍛造;(b)模鍛;(c)縱軋;(d)橫軋;(e)斜軋;f)正擠壓;(g)反擠壓;(h)拉拔;(i)沖壓;(j)彎曲

1)最常用的軋制方法

根據軋輥旋轉方向不同,鋁合金軋制可分為縱軋、橫軋和斜軋。根據輥系不同,鋁合金軋制可分為兩輥(一對)系軋制,多輥系軋制和特殊輥系(如行星式軋制、V形軋制等)軋制。根據軋輥形狀不同,鋁合金軋制可分為平輥軋制和孔型輥軋制等。根據產品品種不同,鋁合金軋制又可分為板、帶、箔材軋制,棒材、扁條和異形型材軋制,管材和空心型材軋制等。

2)最常用的擠壓方法

擠壓成形是對盛在容器(擠壓筒)內的金屬錠坯施加外力,使之從特定的模孔中流出,從而獲得所需斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法。鋁工業上廣泛應用的幾種主要擠壓方法有:正擠壓法、反擠壓法、管材擠壓法、連續擠壓法等。

3)主要的鍛造方法

鋁合金鍛造有自由鍛和模鍛兩種基本方法。自由鍛是將工件放在平砧(或型砧)間進行鍛造;模鍛是將工件放在給定尺寸和形狀的模具內,然后對模具施加壓力進行鍛造變形,而獲所要求的模鍛件。

熱變形對鋁材鑄態組織的影響:

熱變形能最有效地改變鋁及鋁合金的鑄態組織,適當的變形量,可以使鑄態組織發生下述有利的變化。

1)一般熱變形是通過多道次的反復變形來完成的。由于在每一道次中硬化和軟化過程是同時發生的。變形破碎了粗大的柱狀晶粒,通過反復的變形,使材料的組織成為較均勻細小的等軸晶粒。同時,還能使某些微小的裂紋得以愈合。

2)由于應力狀態中靜水壓力的作用,可促進鑄態組織中存在的氣泡焊合,縮孔壓實,疏松壓密,變為較致密的組織結構。

3)由于高溫原子熱運動能力加強,在壓應力作用下,借助原子的自由擴散和異擴散,有利于鑄錠化學成分的不均勻性相對地減少。

冷變形對鋁材內部組織和性能的影響:

1)晶粒形狀的變化

隨著外形的改變,晶粒皆沿最大主變形發展方向被拉長、拉細或壓扁.冷變形程度越大,晶粒形狀變化也越大。

2)亞結構

金屬晶體經過充分冷塑性變形后,在晶粒內部出現了許多取向不同、大小約為10-3 -10-6 cm,似乎是金屬遭受變形后粉碎成了許多小塊,只是這些小塊(或小晶粒間)的取向差不大(小于10),所以它們仍然維持在同一個大晶粒范圍內,將這些小晶塊稱為亞晶,這種組織稱為亞結構(或嵌鑲組織)。亞晶的大小、完整程度,取向差與材料的純度、變形量和變形溫度有關.當材料中含有雜質和第二相時,在變形量大和變形溫度低的情況下,所形成的亞晶小,亞晶間的取向差大,亞晶的完整性差(即亞晶內晶格的畸變大)。冷變形過程中,亞晶結構對金屬的加工硬化起重要作用,由于各晶塊的方位不同,其邊界又為大量位錯纏結.對晶內的進一步滑移起阻礙作用。因此,亞結構可提高鋁及鋁合金材料的強度。

3)變形織構

鋁及鋁合金在冷變形過程中,因受外力的作用,內部各晶粒間的相互作用及變形發展方向的影響,晶粒要相對于外力軸產生轉動,而使其動作的滑移系有朝著作用力軸的方向(或最大主變形方向)作定向旋轉的趨勢。在較大冷變形程度下,晶粒位向由無序狀態變成有序狀態的情況,稱為擇優取向。由此所形成的纖維狀組織,因具有嚴格的位向關系,稱為變形織構。變形織構可分為絲織構(如在拉絲、擠壓、旋鍛條件下形成的織構)和板織構(如軋制織構)。具有冷變形織構的材料進行退火時,由于晶粒位向趨于一致,總有某些位向的晶塊易于形核長大。往往形成具有織構的退火組織,這種組織稱為再結晶織構。拉伸、拉絲和圓棒擠壓時可得到絲織構,而寬板軋制、帶材軋制和扁帶拉伸時可得到板織構等。織構使材料具有明顯的各向異性,在很多情況下會出現織構硬化。在實際生產中,要控制變形條件,充分利用其有利的方面,而避免其不利的方面。

4)晶內及晶間的破壞

在冷變形時不發生軟化過程的愈合作用,因滑移(位錯的運動及其受阻、雙滑移、交叉滑移等)、雙晶等過程的復雜作用以及晶粒所產生的相對移動與轉動,造成了在晶粒內部及晶粒間界處出現一些顯微裂紋、空洞等缺陷使鋁材密度減小,是造成顯微裂紋和宏觀破斷的根源。

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