航空铝合金加工工艺

航空铝合金加工工艺

钟家林

深圳市晋铭航空技术有限公司广东深圳518000

摘要：航空铝合金是航空结构件制造中的常用材料，其具有性能多样，加工精度高等特点。铝合金加工是航空铝合金制造过程中十分重要的环节，其直接影响着铝合金强度、韧性、耐腐蚀性等方面性能。为此，本文首先对航空铝合金的性能和应用进行简单阐述，其次对航空铝合金加工工艺当中的难点以及现阶段国内外的发展现状进行分析。

关键词：铝合金；航空；加工工艺

近年来，随着航空事业的不断发展，现代飞机制造过程中，对于其性能的要求不断提高，这为其结构设计带来了很大的改变。而航空结构件不仅结构复杂，还具有薄壁部位多、尺寸大、刚性差等多种特点。而在实际的加工过程中，航空结构件加工变形情况已经逐渐成为现阶段困扰航空工业的重要难点。为此，本文从航空铝合金加工工艺出发，对其存在的难点以及问题进行分析。

1.基础理论

1.1航空铝合金的性能和应用

近年来，在科学技术蓬勃发展的带动下，航空事业迎来了崭新的发展机遇，飞机已经逐渐成为重要的运输工具之一。为保证飞机的飞行性能和运输效率，其在设计制造过程中，对于材料的要求十分严格，必须具有耐腐蚀、抗疲劳、高强度、高韧性、高可焊性等一系列优质性能。不仅如此，不同类型飞机对铝合金的性能要求也存在差异，图1为三星式飞机的主要材料。

图1三星式飞机的主要材料

2024铝合金是现阶段飞机制造过程中一种常用材料，其不仅塑性高，并且还具有抗疲劳拓展性、耐热性、断裂韧性等多种优点。2024铝合金主要用于对强度要求较高的飞机机构上，例如机身、机翼、腹板等等。2014铝合金除韧性较高之外，还具有抗应力腐蚀、抗疲劳性能等多种优点，因此常用于波音、空客等民用飞机的制造当中。2224铝合金是2024铝合金进一步优化而得到的产物，该种铝合金性能更适用于T3511状态挤压件，这种挤压件常用于制造波音767、波音757等大型飞机。表1为2024-T3511铝合金的机械性能。

表12024-T3511铝合金的机械性能

1.2航空铝合金加工工艺难点

铝合金的加工首先需要借助塑性加工法，通过轧制、拉伸、挤压、锻造等手段将铝坯加工成材，同时，用固溶热处理等热处理，确保成分均质化。这一阶段，不仅是保证铝合金材料质量、尺寸精度、力学性能的重要环节，还能避免铝合金出现机械损伤、腐蚀、应力变形等，控制材料的组织结构和晶粒度的重要环节。一些铝合金制造商，为提高其材料的耐腐蚀性，还需要对其进行包铝处理。由于铝合金具有较强的过热敏感性，在加工过程中对加热温度必须有着精准的控制，这是铝合金加工过程中的一大难点，其经常会出现以下两种问题：

①一些精度要求较高的台阶孔在加工过程中经常会出现挤压凸起的现象，因此在实际加工过程中，应该根据零件的实际加工尺寸需求、毛坯余量等情况，选择合理的设计方案。

②很难实现具有极高孔内表面光洁度的要求。从本质上讲，铝合金加工主要是通过刀具挤压，从而使其经过弹性变型-塑性变型-切断的过程，从而实现对铝合金零件的部位加工。从刀具选择的角度讲，为缩短零件弹性变型-塑性变型的时间，降低对加工后表面的影响，应该选取刀刃十分锋利的刀具，且还要保证刀具具有较强的耐磨损性。不仅如此，断屑题、连续排屑也是需要重点关注的问题，避免在切削过程中出现划伤孔内表面的现象。

整体而言，铝合金加工过程中存在很多问题，例如孔位偏移、孔径失真、平面变形等。为有效避免这一系列问题的发生，提高铝合金整体质量，在实际加工过程中要保证加工工艺能够与人、机、物、法、环等五大因素深度融合，从而提高整体工艺水平。

2.航空铝合金加工工艺现状

2.1国外发展现状

国外在航空铝合金研究方面起步较早，迄今为止已经具有较为成熟的铝合金加工工艺。近年来，国外的一些科研团队在铝合金的构件计算、防火设计、材料特性、连接设计等方面的研究取得了较为理想的成果。

国外对于航空铝合金加工的质量要求十分严格，因此其具有更高的产品附加值。不仅如此，现阶段国外一些国家在铝合金加工制造方面已经逐渐朝着节能环保的方向发展，并且在装备加工反面越来越智能化。

2.2国内发展现状

与国外相比，我国的航空铝合金制造起步较晚，且铝合金加工工艺并未完善。现阶段，我国主要针对钻孔圆柱模型的建立、钻孔参数对孔圆以及夹层毛刺的影响等方面。过去我国一直沿用的麻花钻铝合金加工工艺存在很多问题，例如出口毛刺大、轴向力大、刀具磨损严重等，已经无法适用于现阶段的社会发展需求。借助超声振动钻削加工法，对铝合金以及钛合金进行实验，进而研究出加工参数对出口毛刺、刀具磨损、轴向力等方面的影响规律。另外，还借助铝合金微铣以及微钻等加工工艺，对材料的最小切削厚度、去除机理、切削成形等方面进行研究。

2.3未来发展展望

现阶段，我国在铝合金材料制造行业正处于蓬勃发展的时期，应该针对铝合金的生产以及加工进行侧重发展，使其能够得到进一步的细化，同时在铝合金装备加工方面能够实现智能化。具体而言，可以从四方面着手：

①促进企业合并，扩张生产规模。在竞争如此激烈的市场环境下，应该秉承优胜劣汰的原则，对一些高科技产业进行综合，扩张企业生产规模，从而使企业的核心竞争力得到有效提高。

②实行产品结构调整，针对市场的实际需求，借鉴一些进口产品的经验与理念，从而实现对产品结构的有效调整。

③加大对科研领域的支持力度，培养、吸取更多科研人才，使研发力度得到增强。

④大力宣传自主知识产权，倡导自身研发，从而提高国内自主产物数量。

结束语

综上所述，虽然现阶段我国在铝合金加工方面具有较为先进的设备，但由于我国在航空铝合金加工方面起步较晚，铝合金加工工艺上相对滞后，从而导致很多先进设备难以发挥出其全部效果。因此，我国应该将生产与研究进行有效结合，引入高质量人才，从而针对航空铝合金加工工艺进行自主研究，克服加工过程中存在的难点与问题，从而为我国航空事业的发展提供帮助。

参考文献：

[1]周双巢，张天意，赵瑞宁，田光哲.航空铝合金加工工艺的研究现状及发展方向[J].科技创新与应用，2018，（05）：38-39.

[2]李文刚.航空铝合金机箱真空钎焊技术分析[J].科学技术创新，2018，（01）：50-51.

[3]陈守伟.航空铝合金加工时的变形控制[J].中国新技术新产品，2016，（17）：139.