航空鋁合金材料的數控工藝與電導率關系研究

摘要：通過改變航空鋁合金材料加工方式的實驗分析，研究了加工工藝對航空鋁合金材料電導率特性的影響規律。從4個方面改善加工工藝，使航空鋁合金材料特性及其電性能在加工前后保持一致。實踐證明，所歸納總結的成果對于研究航空鋁合金的數控工藝與電導率關系有重要的參考作用。

關鍵詞：航空鋁合金;數控加工工藝;電導率

0? ? 引言

航空鋁合金具有優良的性能，是交通運輸、建筑、電力通信、航空航天及其他領域的重要材料[1-3]。在某大型飛機零件的生產中，鋁合金預拉伸板大量應用在飛機的壁板、框、梁、肋等結構件上。對加工后的零件更多地采用電導率檢查，電導率檢驗是判斷金屬材料或零件熱處理質量是否合格的重要手段，其快捷、有效，可替代硬度檢查。鋁合金零件在加工過程中表面會發生過燒現象，出現晶界熔化三角區和復熔球等，如圖1所示，最終會使電導率值下降。因此，從加工工藝角度出發保持鋁合金的電性能，是該領域人員研究的重要課題。

1? ? 基于數控設備下刀方式對電導率的影響實驗

通過實驗證明下刀方式對電導率的影響，實驗環境為：溫度12 ℃，儀器放置時間大于15 min，測量儀器為SIGMATEST EC2.068，材料牌號為B95пчт2（7B04-T7451），材料厚度為45 mm，實驗切入傾斜角度為16.45°～18°，機床型號為FP-PM-N/C-5。多次實驗的結果平均值如表1所示。

從數據可知，當切削深度增加時，切削表面溫度升高導致電導率下降。生產現場加工環境要比實驗環境更糟，特別是還存在因鋁屑排屑困難導致切削表面瞬間高溫的問題。因此，為減少切削熱對電導率的影響，要從改善數控加工工藝方法方面著手解決問題。

2? ? 改善數控加工工藝方法

（1）采用圓角過渡法，是通過數控程序使其在轉折尖角處采用較小半徑圓弧模式處理過渡的方式。目的是使機床在轉角處不作停留，連續切削，避免在轉角處切削停頓時間太長，就不會在一點聚集太多熱量，同時也減少了對機床結構的沖擊，對機床是一種保護。

轉角類型如圖2（a）～（d）所示，其中（a）最劣，（c）最優，可以通過選用小直徑刀具實現。

（2）采用插銑方法，也稱為“切入法銑削”，它能提供一種高生產率銑削深凹槽的方法，不需要高速加工，只要機床剛性好，它可以通過使用插銑刀，用一系列的重疊切入粗切材料，達到較高的金屬切除率。這些切入是以直線的Z軸運動切入工件，類似于鉆削運動，簡單的也可以用鉆削代替。當進行深孔鉆削過程時，應采用喙鉆的進給方式，以進行斷屑和排屑。同時可以采用高壓內冷的刀具，如圖3所示，將金屬屑迅速排出孔外，但對機床主軸結構具備內冷系統有要求。

（3）采用多分層降低切削參數方法，即采用分層切削法改善銑削加工過程中對材料電導率的影響，主要是源于對材料切削時排屑的改善，使切削過程中產生金屬屑的排出阻力更小，更加流暢，刀具對材料表面做功減少，最終降低了切削熱的產生。在刀具足夠鋒利的情況下，每層切削厚度越小，產生的切削熱就越少。

（4）采用綜合法，即采用合理的刀具幾何形狀和切削方式（刀具刃磨、高速銑、改善冷卻等）。當刀具不鋒利時，刀具對材料的剪切力不足，會造成對金屬表面的拉伸，使金屬表面晶格扭曲，也會使電導率異常。同樣，銑削加工中，刀具刃磨的好壞，幾何角度設計的合理與否，是否采用了高速切削加工，是否采用了高壓強力冷卻和內冷等都是影響鋁合金材料電導率變化的因素。

3? ? 結語

通過以上4種方法對加工工藝進行改進后，航空鋁合金材料零件電導率達到材料初始值。此次實驗分析對于未來該領域發展具有一定的參考作用。

[參考文獻]

[1] 陳志國，楊文玲，王詩勇，等.微合金化鋁合金的研究進展[J].稀有金屬材料與工程，2010，39（8）：1449-1504.

[2] 袁生平，蒲雄，張國君，等.多重時效析出第二相對Al-Mg-Si合金電導率的影響[J].中國有色金屬學報，2010，20（11）：2070-2074.

[3] 金莉.LC9-CgS1自由鍛件電導率檢測結果的試驗分析[C]//2012陜西省第十三屆無損檢測年會論文集，2012：130-135.

收稿日期：2020-03-13

作者簡介：李力（1969—），男，遼寧沈陽人，高級工程師，沈陽飛機工業（集團）有限公司民機加工分部（數字化車間）主任，研究方向：航空數控高效加工技術、數字化車間構建與管理、航空制造MES應用。