摘要：航空制造业对金属原材料的要求很高，要求所用的材料必须耐腐蚀、密度小，延展性高，具有导电导热性及良好的机械性能，铝合金的特性完全符合要求，因此在制造行业进行了大规模使用。由于铝合金本身的优秀特质，这就给零件加工行业带来了挑战，目前制造业普遍使用切削手段处理铝合金，但是由于切削等操作会产生应力使铝合金变形，影响零件的完成度。因此必须采用合理方式避免铝合金产生形变，提高零件品质。文章以航空制造业中发动机的生产为例，分析了产生形变的应力，优化了铝合金的加工流程，并给出相应的解决措施。 关键词：航空发动机；铝合金；零部件；加工变形
铝合金具有较大的延展性及导电导热能力，同时自重小又耐腐蚀，所以航天发动机主要使用铝合金作为制造原材料。但是铝合金也存在一些弊端，在加工过程中，铝合金体内的残余应力会导致变形，严重影响了发动机的装配质量，如果不好好处理，会导致零件报废影响发动机的正常装配，造成成本的浪费，影响企业发展。因此处理铝合金的应力形变问题具有很大的现实意义，本文通过以下几个方面进行详细阐述。
1铝合金零部件变形原因
航空制造业有着严格的制造标准，航空零部件的生产工艺非常复杂，需要力学、机械、材料等多个领域共同融合。如何减少铝合金在加工过程中的形变问题，是整个航空制造业探索的重要课题。航空的零部件的变形由多种因素导致，例如材料配比、加工方法与工艺，零部件形状等，为了深入探究铝合金变形的原因，我们以航空发动机的制造为例进行深入探讨。
铝合金通常被用来制造航空发动机中压气机部分的半保护罩，结合箍环形成完整的组件。铝合金是由金属材料混合而成，制造发动机的铝合金通常是镁、铜，镍、铝、铁五种金属元素按照1.5:2.3:1.1:1:1.1的比例混合，混合后的铝合金各项物理特性都非常好，在铝热处理后硬度高（HB120-140），很适合用于发动机制造。半包护罩器件的设计图纸复杂，有多处薄壁需要加工，最小厚度仅为1.8mm，所以在加工中使用切削工艺会产生残留的应力，使硬件产生变形，影响了零件的精度。零件变形的应力主要是工艺残余应力，加工残余应力及毛坯残余。具体加工变形原因分析如下：
1.1毛坯中残留应力
残留应力的产生与铝合金的锻造流程有关，由于在锻造时铝合金各部分的结构不同，在热胀冷缩反应时，每部分产生的变化不同，产生了大量的应力。在铝合金锻造好后，毛坯件中的应力呈现一种简单的平衡。进行零部件加工时，结构越复杂，残余应力的影响也会越大，同理零部件越薄，残余应力的影响也会越大。因此，在加工过程中，外界刺激会打破毛坯状态下的平衡，平衡被打破内部存积的应力会释放使其变形，浪费了金属资源，影响了正常生产进度，造成经济损失，降低企业的发展的速度。
1.2工艺带来残余应力
铝合金零件在使用冷校直技术加工时会产生残余应力，铝合金的加工部分压力过大，在内部产成塑性形变，一旦压力消失，铝合金恢复了本来形态，隐藏了形变应力并寄存在零件内部。当零部件受到外力加工时会释放积累的应力，导致变形。
1.3加工产生残余应力
使用机床加工时也会产生残余应力，在进行切削操作时，铝合金与刀具直接接触，改变了接触面的压力从而产生残余应力。加工完成后，隐藏在零件内部的应力会缓慢持续的释放，
导致零件变形甚至报废，所以加工人员要尽量避免刀具接触铝合金，减少塑性形变的发生机率。
2航空发动机铝合金零部件加工变形控制策略
铝合金变形问题严重影响了加工器件的精密度，制约了行业的内部发展，因此为了提高零件的质量，本文从装夹方式入手，结合航空零件的制备流程，给出了以下切实可行的方案。
2.1减少内部残余应力
锂合金加工过程中产生的应力各不相同，想要解决内部残余应力对零部件的影响，就需要从内部应力的最大值入手，降低变形的影响。通过对加工零部件过程中不同应力进行测量，发现在毛坯锻造阶段产生的应力值最大，切削阶段产生的应力值最小。针对上述情况，可以通过优化零件的加工技艺来降低应力形变，提高产品的品质。从上面分析得知，毛坯件热锻阶段产生的应力最大，所以可通过优化此工艺进行应力释放，将铝合金部件切割为两个半圆形状，使其内部产生的应力释放，利用零部件结构上的改变释放残余应力使其应力重新均匀分布，从源头上消除或降低应力，降低形变程度，提升了加工质量。
由于零部件加工的最后一步是切断工艺，铝合金在切断后内部应力加速释放，产生大范围形变。为解决这个问题，可调整铝合金加工工序，在切断环节后进行精加工处理使其型变量变小。同时针对工艺进行合理优化，提前加工零部件整环件和相配面，按照图纸粗略加工其他部分，并在粗加工工序完成后，留有2.5mm的余量，规避形变。
2.2选择合适的装夹方式
铝合金在加工中的装夹定位也会对形变产生影响。传统的夹装通常是不完全定位的方式，以零件的大端面为支撑点，用压板压实小端面，支撑点不多于6个，不采用角向定位，这种不完全的夹装定位方式很容易是零件产生形变，降低加工质量。因此可进行零部件夹装结构的改进，利用孔基准与定位销进行定位，利用压板固定，夹具有6个自由的装夹，装夹的位置固定且唯一，可以完全定位。该方式有效降低了应力产生的型变量，提高了零件的精准度。
2.3选择热处理与切削方式
铝合金的导热性强，在铝合金的粗加工工序中，可以使用刀具进行高速切削，走刀量与切
割速度都多一些。在对零件薄壁处进行精细加工时，应适当减低走刀速度及走刀量（可为粗加工的1/3），在进行半精细加工时，走刀速度也应减低（2/3倍的粗加工速度），合理选择加工速度，能够消除变形，确保加工精度。铝合金利用淬火方式处理毛坯优化了组织晶粒可以提升其硬度，使其在加工时表现出良好的性能，方便提升精度。粗加工采用时效＋固溶处理的工艺能消除产生的加工应力，半精加工利用时效处理，可以均化应力，保持稳定，从而达到加工要求。
3结束语
总之，铝合金的应力消除问题一直是航空制造业关注的焦点，加工形状比较薄的铝合金产生的形变量更大，进一步提升了加工的难度。文章以航空发动机为例，列举了加工过程中的形变力种类，分析了产生形变的应力原因，并据此给出了合理的解决方案，改进了铝合金加工方案，使其加工的铝合金能够降低或消除形变力，减少形变的风险，保障了器件加工的精密度，提升了企业产品的竞争力，为制造业解决形变问题提供了合理的措施，促进了航空制造业的发展。
参考文献:
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