【案例】薄壁铝合金壳体加工变形解决方案
发布时间：2024/01/18
应用单位：某研究所
工件：铝合金薄壁壳体
存在问题：壳体分为上下腔壳体，其材料为5A05冷轧铝合金板材，后续有加热320℃保温时间为3h的退火工艺，工件在进行铣槽机加工工艺后，结构件容易发生整体扭曲，工件长度方向且呈弯拱状，中间处上翘0.2mm左右，不能满足设计指标。
解决思路：在工件毛坯和半精加工过程中采用模态宽频定位时效技术降低和均化工件本身的残余应力，从而达到控制工件成品尺寸精度的目的。
解决方法：
1. 对毛坯进行模态宽频定位时效。
2. 对半精加工过程中的工件进行模态宽频定位时效。
成果：
毛坯状态下定位时效后，经测，壳体在振动后残余应力值明显下降和均化。经后续加工后，测量零件的长度和平面度，和原工艺对比分析发现，振动时效后零件的尺寸精度有了显著改善，满足了设计和工艺要求。
案例解析：
零件在加工过程中受力的影响，容易产生残余应力，诱发加工变形。有些薄壁件在以往的加工中，通常采用多工序间多次进行热时效消除应力的方式。由于多次热时效后材料性能将发生改变，影响零件使用。而零件进行热时效次数少，则应力去除效果不理想，不能彻底消除零件的残余应力或使应力分布匀化，无法满足加工精度要求。
采用振动时效对零件进行变形控制，一定程度上弥补了热时效工艺的不足，对于铝合金及非时效强化型合金优势尤为明显。而模态宽频时效作为振动时效的一种，频率范围为0-1000Hz，是传统振动时效的六七倍，适用于中小型的板、盘、环、框等轻型薄壁件，解决了薄壁件应力调控的难题。
