铝合金及其切削加工性

一、铝合金

以铝为基的合金总称。主要合金元素有Cu丶Si丶Mg丶Sn，次要有镍丶钛丶铬丶锂等。铝合金密度低，塑性好可加工成型材，具有优良导电性丶导热性和抗腐蚀性， 添加一定 元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度。这样使得其 “比强度”胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造丶运输 机械丶动力机械及航空工业等方面，飞机的机身丶蒙皮丶压气机等常以铝合金制 造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。铝合金加工方式分类：按照加工方法分形变铝合金和铸造铝合金。

1、形变铝合金：

形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金，其强度和硬度都不高。切削加工的难度在于有较高的塑性，切削时易形成积屑瘤，难以获得良好表现，通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝丶工业高纯铝丶工业纯铝以及防锈铝等。

2、铸造铝合金：

铸铝合金塑性低，伸长率一般在4％以下，不适合压力加工，大多以切削加工。硅铝合金的铸造性能好，力学优良，是最广泛应用的铸造铝合金。其中硅铝合金切削加工性与硅含量有关，其含量越高对刀具磨损越严重加工性能越差。铸造铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它包括硬铝丶锻铝丶超硬铝和特殊铝合金等。

二、切削加工性

工业铝合金零件的加工对刀具有很高的要求，尤其是航空工业中的铝合 金，刀具在具有高性价比的同时还必须满足高质量加工的需求。由于整体硬质合金刀具具有非常锋利的切削刃和槽型，其在铝合金精加工中切削力小，并且具有容屑空间大，排屑顺畅等优点，因此整体硬质合金刀具逐渐取代了传统的高速钢刀具。

由于铝合金强度和硬度相对较低，塑性较小，对刀具磨损小，且热导率较高，使切削温度较低，所以铝合金的切削加工性较好，属易加工材料，切削速度较高，适于高速切削。但铝合金熔点较低，温度升高后塑性增大，在高温高压作用下，切削界面摩擦力很大。容易粘刀；特别是退火状态的铝合金，不易获得小的表面粗糙度。为了获得光洁的工件表面，尽可能采用粗切削和精切削的组合，因为各种合格的工件毛坯总会有一些氧化层，致使刀具受到相当程度的磨损。如果最后切削工序采用抛光过的锋利刀具进行精细切削，就能达到以上要求。

其中铝硅合金中的依硅含量来选择适用刀具材质，硅含量在于12％以下可采ISO K10-K20钨钢刀具，硅含量在大于12％即采钻石刀具，铝合金加工不宜采Al2O3陶瓷刀具，切削时因氧化了的氧化铝切屑会与刀具产生化学亲和力而产生黏结与积屑瘤，造成摩擦阻力增大而磨损加快。积屑瘤一旦形成，就会代替切削刃进行切削时，超精密加工中的刀具刀刃的锋锐度此时已失去意义。并且积屑瘤的底部相对稳定，而顶部很不稳定，容易破裂，破裂后一部分随切屑排出，另一部分留在加工表面上，使加工表面变得粗糙，积屑瘤凸出刀刃以外部分的不平度还会直接使加工表面切得粗糙，积屑瘤与已加工表面之间的摩擦也会加大表面粗度。