汽车制造商为了迎合消费者偏爱宽大轿车的习惯,同时又要考虑经济不景气的影响以及适应CAFE节能标准的要求,因此一直致力于提高汽车燃料的利用效率。航空制造商也面临相似的压力。这就导致轻型材料(如塑料、复合材料、铝合金材料等)在汽车、飞机业制造的应用大量增加。为了在减轻材料重量的同时又要增加其强度,所以人们在新型铝合金材料中加入了硅元素。硅铝合金的重量和铝合金相同(或更轻),但其硬度、强度及耐磨性显著提高,同时具有很好的热膨胀性能。在合金中添加硅元素的百分比含量取决于材料的使用性能与加工性能。
铝合金中的硅元素浓度达到完全饱和点时称为共晶态;当铝合金处于过共晶态(硅元素含量超过12.6%)的时候,硅元素将以固体粒子的形式从铝基体中析出;当铝合金中的硅元素含量低于约12%时称为亚共晶态,此时硅元素与铝元素处于混合状态而没有析出物。过共晶态铝合金具有最好的耐磨性、刚性和抗疲劳强度,但其机械性能的改善意味着其切削加工性能的恶化。过共晶态铝合金,尤其是T-6合金、经过热处理的390合金(用于制造发动机活塞)等,难于切削加工的主要原因在于这种合金中所含的硬质硅颗粒(俗称“石头”),只有采用具有锋利切削刃的金刚石刀具才能进行有效加工并获得良好的加工表面质量。如果PCD刀具的切削刃钝化,切削时会将硅颗粒从基体中撕离,从而破坏加工表面光洁度。硬度较软的低硅铝合金也并不一定易于切削加工(尤其当工件表面质量要求较高时),加工此类合金时遇到的主要问题是卷屑不良和容易产生积屑瘤,影响加工表面光洁度,特别是硅含量低于9%的粘性铝合金,加工难度相当大。
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