鋁合金構件的變形矯正方法大全,附有實例
專欄:行業資訊
發布日期:2017-10-24
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作者:佚名
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目前鋁合金在產品加工制造行業被廣泛應用。鋁合金產品在加工制造過程中由于受到外力或焊接應力的影響,通常會產生一定程度的變形,這些變形通常都要進行矯正,而使其符合產品質量要求。實踐證明,多數變形的構件是可以矯正的。矯正的原理都是設法造成新的變形來達到抵消已經發生的變形。在生產實際過程中普遍應用的矯正方法,主要有機械矯正、手工矯正和火焰矯正,因此要針對產品不同的結構和變形程度合理選擇..........

目前鋁合金在產品加工制造行業被廣泛應用。鋁合金產品在加工制造過程中由于受到外力或焊接應力的影響,通常會產生一定程度的變形,這些變形通常都要進行矯正,而使其符合產品質量要求。實踐證明,多數變形的構件是可以矯正的。矯正的原理都是設法造成新的變形來達到抵消已經發生的變形。在生產實際過程中普遍應用的矯正方法,主要有機械矯正、手工矯正和火焰矯正,因此要針對產品不同的結構和變形程度合理選擇最佳的矯正方法,以獲得最佳的矯正效果。

鋁合金構件變形的原因

(1)原材料在加工過程中產生的變形  由于原材料在擠壓生產過程中產生的殘余應力而引起的變形。如:擠壓過程中冷卻速度不一致、擠壓設備調試失常等。

(2)在產品制造過程中產生的變形  主要原因是外力影響。如剪切過程中產生的剪切擠壓應力、熱切割過程中熱脹冷縮產生的收縮應力等。

(3)焊接過程中產生的變形 主要原因是焊縫周圍產生的橫向和縱向收縮應力,通常稱為焊接應力引起的變形。

(4)構件變形的實質  不論構件發生何種變形,其主要原因都是由于其內部存在不同程度和不同形式的殘余應力,使其結構組織中一部分纖維變長受到周圍的壓應力,另一部分纖維變短受到周圍的拉應力,從而造成了金屬材料的變形。

矯正原理及常用方法

矯正的原理就是通過外力或局部加熱,使得較長的纖維縮短,較短的纖維伸長,最后使得各層的纖維長度趨于一致,或達到我們要求的纖維長度,從而消除變形或使變形減少到規定的范圍之內。

各種矯正方法在現場使用過程中要根據其構件結構特點、變形形式、工件大小等不同情況做相應的選擇,必要時還需采取多種矯正形式相結合的綜合矯正法。其中火焰矯正是應用最為廣泛的一種方法,其對于大型構件和自身強度較大構件的變形矯正效果最好,但火焰矯正也是一門較難掌握的矯正方法,如加熱位置、溫度控制、冷卻方式不當還會造成構件新的更大變形,甚至導致產品的報廢。因此,火焰矯正作業人員除要有豐富的實踐經驗外,還需掌握鋁合金的熱處理性能。

鋁合金構件變形矯正方法

(1)機械矯正    鋁合金型材和8mm以上厚板常見的矯正設備是壓力機。 一般來說,板材越厚越容易矯平,越薄的板材矯正起來越困難。在采用機械矯正時需在受力部位加墊板,以避免材料表面產生壓傷。用壓力機進行矯正通常是針對型鋼單一方向的彎曲變形。通常還要配有專用墊塊和壓塊,以保證受力方向穩定,同時避免材料表面壓傷保證矯正質量,如圖1、圖2所示。

 

(2)手工矯正    對于變形較小的局部變形可采用手工矯正。手工矯正的效果取決于對錘擊部位、擊打工具及擊打方式的正確選擇。

鋁合金產品在選擇手工矯正時需謹慎,實施手工矯正時需考慮選用合適的擊打工具,如木錘、橡膠錘、尼龍錘等,如圖3所示。

用大力擊打時還需考慮在受力部位及墊、壓部位加膠墊、木片或木塊,以保證材料表面在矯正過程中不受損傷。

(3)火焰矯正    火焰矯正經常采用以下三種加熱方法:線狀加熱法、點狀加熱法、三角形加熱法,如圖4所示。

火焰矯正

(1)火焰矯正的原理和實施難度    火焰矯正是利用金屬局部加熱后所產生的塑性變形來抵消原有的變形,而達到矯正的目的。火焰矯正是利用火焰加熱變形構件的凸部,使凸部金屬加熱膨脹受阻而產生壓縮應力,當壓縮應力超過加熱金屬的屈服點時,凸部金屬纖維產生塑性變形,從而達到矯正的目地。 

火焰矯正是一門較難操作的工藝,方法掌握、溫度控制不當會造成鋁合金構件產生新的更大變形,甚至導致材料燒損。因此火焰矯正作業人員要有豐富的實踐經驗。實際生產中作業人員往往將需要矯正的部位全部加熱,然后澆水急冷,獲得變形,這種變形的方向和尺寸都無法控制,往往需反復校正,人力、物力浪費嚴重,在規模生產中工藝實施難度很大。

(2)鋁合金構件在火焰矯正時必須考慮的因素    ①應先掌握被加熱鋁合金的熱處理特性及加熱溫度。矯正后材料性能有顯著下降的,不能采用火焰矯正。②火焰矯正中加熱火焰的選擇十分重要。鋁合金一般采用中性焰或輕微碳化焰。③矯正前應仔細觀察變形情況,考慮加熱位置、加熱順序和矯正步驟。

(3)影響火焰矯正效果的因素     ①工件剛性。②加熱位置。③火焰熱量。④加熱面積。⑤加熱方式(點狀加熱、線狀加熱、三角形加熱)。 ⑥冷卻方式(水冷、風冷、空冷)。

(4)鋁合金加熱時的溫度控制    由于鋁合金在加熱過程中顏色無明顯變化,因此在火焰矯正過程中需格外謹慎和仔細。加熱溫度需用溫度筆來測試,如圖5所示。

(5)5系鋁合金構件火焰矯正的典型工藝  ①測量構件結構尺寸及幾何公差,確定火焰加熱的部位和方向,再由變形量的大小確定加熱區域的大小,用記號筆標示加熱位置及加熱形式。②將工件置于調修平臺或支架上,利用長螺栓、F鉗、壓力機和壓板等輔助工具固定工件,同時施加外力,使預加熱區產生塑性變形(做反變形)。③調整加熱火焰,準備好冷卻介質(水)。④用250 ℃溫度筆涂抹在加熱區域。⑤加熱標示區域,當加熱溫度使溫度筆變色時立即停止加熱,并澆水冷卻。⑥一個加熱矯正循環后松開所有壓板、夾具等釋放外力。自由狀態下檢查工件各部尺寸及幾何公差。局部不合格處再進行一次火焰矯正。第二次加熱部位必須避開第一次加熱部位,盡量避免重復加熱同一部位,冷卻后檢查尺寸。

注意事項:加熱時焊炬不停晃動,防止局部高溫,每加熱約5s用測溫筆及時測量加熱區溫度,嚴禁超過350℃,尤其要嚴格控制加熱區中心的溫度,澆水時要考慮澆水方向對變形的影響。 

鋁合金火焰矯正示例圖片,如圖6所示。

 

 

機械矯正在實際生產中的應用

在CRH6動車司機室乘務員門生產中,乘務員門在組焊后門立柱直線度超差,大量的采用了機械矯正法,其主要優點是:調修量容易操作掌控,無附加變形的影響,且對材質強度影響較小,生產效率高。

矯正過程如下:

(1)將待矯正乘務員門放置在工作平臺上,并用支撐定位塊墊起。支撐定位塊材質為鋁合金和尼龍塊,要求表面光滑,無棱角毛刺。

支撐定位塊的形狀要與待調修工件輪廓相適應。支撐定位塊的設置要使工件待調修部位與調修受力方向保持垂直,使工件受力方向與與其變形方向一致,保證調修效果。

(2)門柱調修時門柱兩端支撐定位塊到壓頭的距離要相等或近似相等(d≈d'),保證工件在進行壓力調修過程中壓頭兩端工件變形均勻,且保持穩定的狀態。支撐定位塊到壓頭的距離d較大時,調修時所需要的調修力較小,但工件回彈大,適用于變形較小的均勻變形;當d較小時,所需要的調修力較大,調修效果明顯,但工件表面易產生壓痕。因此要根據工件變形情況來確定支撐定位塊的擺放位置。

(3)調修過程中壓力機壓頭不能直接接觸工件施壓,必須在施壓部位增加墊塊。墊塊的大小和形狀要與工件相適應,墊塊要求具有足夠剛度和適當硬度。墊塊應選擇表面光滑的鋁合金板、尼龍塊或木塊。

墊塊的作用主要有兩點:一是增加工件受力面積,防止壓頭對工件表面產生壓痕,同時確保受力方向穩定;二是調修過程中墊塊與工件表面能產生微小的相對滑動,減少對工件變形過程的影響。

(4)壓力機對門立柱施壓位置的選擇,應選擇門立柱剛度較大的位置,即門立柱變形最為嚴重的部位。調修時注意壓頭的進給行程,先初步設定一個較小的進給行程,松開后查看變形矯正的效果;如果矯正效果不好,再次矯正時適當增加壓頭行程。如此反復摸索變形調修所需要的力,逐漸矯正變形以滿足技術要求,如圖7所示。

結語

鋁合金構件的矯正方法和矯正原理與鋼結構矯正有很多共通的方面,關鍵是要掌握矯正鋁合金的金屬特性和熱處理性能,特別是熱加工溫度的區別和控制手段,區別應對,以此為原則采用合理的矯正手段實施矯正,即能獲得良好的矯正效果。

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