以產(chǎn)品在變形過(guò)程中的受力與變形方式(應(yīng)力一應(yīng)變狀態(tài)),鋁合金產(chǎn)品的加工可分為軋制、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。
(1)軋制方
根據(jù)軋輥旋轉(zhuǎn)方向不同,鋁合金軋制可分為縱軋、橫軋和斜軋。根據(jù)輥系不同,鋁合金軋制可分為兩輥(一對(duì))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(jù)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(jù)產(chǎn)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)擠壓
擠壓成形是對(duì)盛在容器(擠壓筒)內(nèi)的金屬錠坯施加外力,使之從特定的??字辛鞒?,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(yè)上廣泛應(yīng)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(xù)擠壓法等。
(3)鍛造
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(jìn)行鍛造;模鍛是將工件放在給定尺寸和形狀的模具內(nèi),然后對(duì)模具施加壓力進(jìn)行鍛造變形,而獲所要求的模鍛件。
熱變形對(duì)鋁材鑄態(tài)組織的影響:
熱變形能最有效地改變鋁型材的鑄態(tài)組織,適當(dāng)?shù)淖冃瘟?,可以使鑄態(tài)組織發(fā)生下述有利的變化。
(1)一般熱變形是通過(guò)多道次的反復(fù)變形來(lái)完成的。由于在每一道次中硬化和軟化過(guò)程是同時(shí)發(fā)生的。變形破碎了粗大的柱狀晶粒,通過(guò)反復(fù)的變形,使材料的組織成為較均勻細(xì)小的等軸晶粒。同時(shí),還能使某些微小的裂紋得以愈合。
(2)由于應(yīng)力狀態(tài)中靜水壓力的作用,可促進(jìn)鑄態(tài)組織中存在的氣泡焊合,縮孔壓實(shí),疏松壓密,變?yōu)檩^致密的組織結(jié)構(gòu)。
(3)由于高溫原子熱運(yùn)動(dòng)能力加強(qiáng),在壓應(yīng)力作用下,借助原子的自由擴(kuò)散和異擴(kuò)散,有利于鑄錠化學(xué)成分的不均勻性相對(duì)地減少。
冷變形對(duì)鋁材內(nèi)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(fā)展方向被拉長(zhǎng)、拉細(xì)或壓扁.冷變形程度越大,晶粒形狀變化也越大。
(2)亞結(jié)構(gòu)
金屬晶體經(jīng)過(guò)充分冷塑性變形后,在晶粒內(nèi)部出現(xiàn)了許多取向不同、大小約為10-3 ~-10-6cm,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?nèi)匀痪S持在同一個(gè)大晶粒范圍內(nèi),將這些小晶塊稱為亞晶,這種組織稱為亞結(jié)構(gòu)(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(guān).當(dāng)材料中含有雜質(zhì)和第二相時(shí),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(nèi)晶格的畸變大)。冷變形過(guò)程中,亞晶結(jié)構(gòu)對(duì)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(cuò)纏結(jié).對(duì)晶內(nèi)的進(jìn)一步滑移起阻礙作用。因此,亞結(jié)構(gòu)可提高鋁合金型材的強(qiáng)度。
(3)變形織構(gòu)
鋁型材在冷變形過(guò)程中,因受外力的作用,內(nèi)部各晶粒間的相互作用及變形發(fā)展方向的影響,晶粒要相對(duì)于外力軸產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng),而使其動(dòng)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(zhuǎn)的趨勢(shì)。在較大冷變形程度下,晶粒位向由無(wú)序狀態(tài)變成有序狀態(tài)的情況,稱為擇優(yōu)取向。由此所形成的纖維狀組織,因具有嚴(yán)格的位向關(guān)系,稱為變形織構(gòu)。變形織構(gòu)可分為絲織構(gòu)(如在拉絲、擠壓、旋鍛條件下形成的織構(gòu))和板織構(gòu)(如軋制織構(gòu))。具有冷變形織構(gòu)的材料進(jìn)行退火時(shí),由于晶粒位向趨于一致,總有某些位向的晶塊易于形核長(zhǎng)大。往往形成具有織構(gòu)的退火組織,這種組織稱為再結(jié)晶織構(gòu)。拉伸、拉絲和圓棒擠壓時(shí)可得到絲織構(gòu),而寬板軋制、帶材軋制和扁帶拉伸時(shí)可得到板織構(gòu)等。織構(gòu)使材料具有明顯的各向異性,在很多情況下會(huì)出現(xiàn)織構(gòu)硬化。在實(shí)際生產(chǎn)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(nèi)及晶間的破壞
在冷變形時(shí)不發(fā)生軟化過(guò)程的愈合作用,因滑移(位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)及其受阻、雙滑移、交叉滑移等)、雙晶等過(guò)程的復(fù)雜作用以及晶粒所產(chǎn)生的相對(duì)移動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng),造成了在晶粒內(nèi)部及晶粒間界處出現(xiàn)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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