胡愛萍,張勇,文紹方
某產(chǎn)品中,5A06鋁板在折彎成U形板后產(chǎn)生裂紋,造成零件報廢,零件加工合格率低,給公司造成了極大損失。為確保產(chǎn)品質(zhì)量,提高產(chǎn)品加工合格率,對U形板加工進行了工藝試驗。
零件簡圖如附圖所示,加工工藝流程為:下料→銳邊倒鈍、校平→退火→折彎→校正→銑削。零件材料為鋁板5A06-0-GB/T3880—1997,規(guī)格為t10,下料尺寸為365mm×2319mm。零件退火后在折彎機上進行折彎出現(xiàn)了斷裂現(xiàn)象。斷裂現(xiàn)象有整體斷裂、局部裂紋,合格率統(tǒng)計見表1。
(1)材料分析 對原材料5A06鋁板取樣,進行化學成分、力學性能試驗分析,化學成分、力學性能滿足要求。但同一批原材料退火后表面顏色存在明顯差異,說明該批材料有可能存在不是同爐的產(chǎn)品,材料基體組織和力學性能也存在差異,對零件折彎也存在一定影響,依據(jù)GB/T3880—1997標準,厚4mm以上5A06鋁板,每批材料需通過取樣,進行彎曲性能試驗,通過彎曲試驗來確定該批材料是否滿足技術(shù)要求所規(guī)定的彎曲半徑。厚度>0.6mm的鋁板厚度偏差為板材厚度±5%,即板材各種缺陷深度不允許超過板材厚度允許的負偏差,厚度>0.6mm板材表面不允許有擴散斑點。目前材料表面缺陷對零件折彎后產(chǎn)生的裂紋還沒有相關(guān)的檢測手段。說明材料表面質(zhì)量也影響了鋁板伸長性能,對折彎后零件產(chǎn)生裂紋存在影響。
零件簡圖
(2)熱處理 5A06熱處理形式為退火,目的是獲得優(yōu)良的工藝塑性。其常用熱處理參數(shù)根據(jù)《有色金屬及其熱處理》介紹(見表2)。
表1 合格率統(tǒng)計
(3)彎曲工藝 通過對試驗數(shù)據(jù)對比及相關(guān)資料分析,厚10mm鋁板其最小彎曲半徑無規(guī)律可循,厚5mm以上鋁及鋁合金彎曲,因其材料特殊性、敏感性,很難確定該種材料最小彎曲半徑,鋁板化學成分的某些元素高低對彎曲件存在一定的影響,如Si元素含量較低,導致材料組織均勻性較差,該批材料開裂屬綜合因素問題,不同批次的鋁板,其彎曲性能也不一樣。
根據(jù)GB/T3880.1—2012標準,需彎曲的鋁及鋁合金板,一種方式是每批材料需通過取樣,進行彎曲性能試驗,通過彎曲試驗來確定該批材料是否滿足技術(shù)要求所規(guī)定的彎曲半徑。另一種方式是根據(jù)技術(shù)要求所規(guī)定的彎曲半徑,購買原材料時,在合同中提出技術(shù)要求所規(guī)定的彎曲半徑,由原材料生產(chǎn)廠家對該批材料進行彎曲試驗,合格后提供相關(guān)檢測數(shù)據(jù)資料,第三種方式是根據(jù)技術(shù)要求所規(guī)定的彎曲半徑,通過計算,來確定該種材料中某些化學元素成分需控制在一定范圍內(nèi),訂購原材料時,在訂購合同中注明要求。
為滿足設計與生產(chǎn)要求,根據(jù)將二次折裂的材料又裁成80mm×300mm試板,加熱150~250℃,折彎半徑為R15mm,結(jié)果合格。材料溫度降至約100℃左右,又繼續(xù)折彎,結(jié)果均開裂。說明5A06鋁板在通過加熱手段,在一定溫度范圍內(nèi)進行熱彎曲,根據(jù)5A06鋁板在不同溫度下的力學性能,通過加熱可改善基體組織,材料伸長率將大幅提高,可滿足設計要求的彎曲半徑,加熱溫度在150~250℃內(nèi),不影響材料的力學性能,鋁板在不同溫度下的力學性能如表3所示。
(4)措施落實情況 4mm以上鋁及鋁合金板折彎在彎曲前需進行退火處理;彎曲前需對銳邊進行修磨R,減少折彎裂痕;材料定額應考慮鋁板軋制方向與折彎方向垂直,減少折彎裂痕。
(5)工藝驗證情況 對5A06鋁板進行了加熱折彎,具體數(shù)據(jù)見表4。
(1)設計時,折彎半徑應盡可能放大,減少折彎裂痕,4mm以上鋁板最小折彎半徑,優(yōu)先按R≥2t選擇,當折彎寬度超過1000mm時,還應在2t基礎上再乘以系數(shù)(1.5~2)。
(2)薄鋁板彎曲性能比厚鋁板彎曲性能較好,設計時在滿足剛強度條件下,應優(yōu)先選用8mm以下鋁板。
(3)4mm以上鋁板,建議在折彎前加熱,進行熱折彎,加熱溫度控制在150~250℃,同理熱彎曲可應用到其他鋁合金材料的彎曲上。
(4)因鋁板較軟,在折彎后,折彎R處易產(chǎn)生壓痕,影響外觀質(zhì)量,建議在折彎時,表面質(zhì)量要求高的鋁板表面應保護,可大幅減少表面壓痕。
表2 5A06退火規(guī)范
表3 鋁板在不同溫度下的力學性能
表4