鋁合金材料自問(wèn)世以來(lái)，憑借其輕便、強(qiáng)度高、抗腐蝕等優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著科技的不斷進(jìn)步，鋁合金材料的制造工藝和加工技術(shù)也在不斷改進(jìn)和創(chuàng)新，為其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展提供了更加廣闊的空間。本文將介紹鋁合金材料發(fā)明到現(xiàn)在尖端加工應(yīng)用的歷史和現(xiàn)狀，以及未來(lái)發(fā)展方向。
一、鋁合金材料的發(fā)明歷史
鋁合金材料的發(fā)明可追溯到19世紀(jì)末。當(dāng)時(shí)，由于工業(yè)化的迅速發(fā)展，人們對(duì)于一種既輕便、又強(qiáng)度高的金屬材料的需求越來(lái)越大。于是，科學(xué)家們開(kāi)始對(duì)鋁進(jìn)行深入研究。1894年，奧地利的材料學(xué)家Wilm發(fā)現(xiàn)，將少量的其他金屬加入鋁中可以顯著改善鋁的物理性能。隨后，鋁合金材料的研究就開(kāi)始了。
20世紀(jì)初，美國(guó)人Andrew Wilmot首次成功制備了含銅的鋁合金，被譽(yù)為“現(xiàn)代鋁合金的開(kāi)創(chuàng)者”。此后，英國(guó)和美國(guó)等國(guó)家的科學(xué)家紛紛投入到鋁合金材料的研究中，并在不斷的實(shí)踐中逐步掌握了其制備工藝和改性技術(shù)。20世紀(jì)50年代后期，隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和加工技術(shù)的引入，鋁合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域得到了極大的拓展，成為當(dāng)時(shí)工業(yè)制造中不可或缺的材料。
二、鋁合金材料的尖端加工應(yīng)用
數(shù)控加工技術(shù)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)成為鋁合金材料加工的主要手段。數(shù)控加工技術(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序控制工具刀具的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁合金材料的高精度加工和復(fù)雜形狀加工。相比于傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)，數(shù)控加工技術(shù)具有加工精度高、效率高、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。
激光加工技術(shù)
激光加工技術(shù)是一種高能量密度加工技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁合金材料的高精度切割、焊接和鉆孔等加工過(guò)程。相比傳統(tǒng)機(jī)械加工方式，激光加工具有加工速度快、精度高、變形小等優(yōu)點(diǎn)。激光加工技術(shù)在鋁合金材料的加工中得到廣泛應(yīng)用，尤其是在航空航天和汽車(chē)制造等領(lǐng)域。
在激光加工技術(shù)中，激光束聚焦在鋁合金表面，通過(guò)瞬間的高溫使材料蒸發(fā)、熔化和氧化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的加工。激光加工可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁合金材料的高精度切割和孔加工，且加工效率高、加工質(zhì)量好。在鋁合金制造領(lǐng)域，激光切割技術(shù)被廣泛應(yīng)用于鋁合金薄板的切割，特別是在汽車(chē)、電子、電氣和航空航天等領(lǐng)域。激光加工還可以用于鋁合金材料的二次加工，如在鈑金制造中通過(guò)激光加工技術(shù)對(duì)鋁合金零件進(jìn)行定位和切割，實(shí)現(xiàn)了對(duì)零件的高精度加工和裝配。
除了激光加工技術(shù)，電化學(xué)加工技術(shù)也是一種常用的鋁合金加工技術(shù)。電化學(xué)加工技術(shù)是利用電化學(xué)反應(yīng)原理，將材料表面離子化來(lái)實(shí)現(xiàn)加工。電化學(xué)加工具有加工精度高、表面質(zhì)量好、加工過(guò)程無(wú)熱變形等優(yōu)點(diǎn)。在鋁合金加工領(lǐng)域，電化學(xué)加工技術(shù)被廣泛應(yīng)用于鋁合金表面的電化學(xué)加工和電解拋光等領(lǐng)域。
盡管鋁合金材料在制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但是鋁合金材料加工仍然存在著一些挑戰(zhàn)。鋁合金材料的硬度高，加工難度大。其次，鋁合金材料在加工過(guò)程中容易出現(xiàn)表面裂紋和熱變形等問(wèn)題，對(duì)加工精度和加工質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。針對(duì)這些問(wèn)題，科學(xué)家和工程師們正在不斷探索和研究新的鋁合金加工技術(shù)和方法。
在未來(lái)，隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋁合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)更加廣泛，對(duì)鋁合金材料加工的需求也會(huì)不斷增加。而隨著加工技術(shù)的不斷發(fā)展，鋁合金材料的加工也會(huì)越來(lái)越高效、精準(zhǔn)和可靠。
除了激光加工技術(shù)，還有其他的鋁合金材料加工技術(shù)正在不斷發(fā)展和應(yīng)用。例如，數(shù)控加工技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁合金材料的高精度加工和多軸復(fù)合加工。電火花加工技術(shù)可以在鋁合金材料表面形成微小的孔洞，從而提高材料表面的耐磨性和抗腐蝕性。而化學(xué)加工技術(shù)則可以通過(guò)化學(xué)蝕刻的方式對(duì)鋁合金材料進(jìn)行精細(xì)加工，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的加工。
隨著這些加工技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，鋁合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。例如，在航空航天領(lǐng)域，鋁合金材料已經(jīng)成為了最常用的材料之一，用于制造飛機(jī)機(jī)身、發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。在汽車(chē)制造領(lǐng)域，鋁合金材料也已經(jīng)成為了輕量化的首選材料，用于制造車(chē)身、發(fā)動(dòng)機(jī)部件等。此外，鋁合金材料還廣泛應(yīng)用于建筑、電子、家電、醫(yī)療等領(lǐng)域。
綜上所述，鋁合金材料的發(fā)明至今已經(jīng)有近一百年的歷史，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和應(yīng)用，其優(yōu)良的性能已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋁合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)更加廣泛，對(duì)鋁合金材料加工的需求也會(huì)不斷增加。而隨著加工技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，鋁合金材料的加工也將會(huì)越來(lái)越高效、精準(zhǔn)和可靠。相信在未來(lái)，鋁合金材料將會(huì)成為制造業(yè)中不可或缺的重要材料。
電火花加工技術(shù)在鋁合金材料上的表面改性研究的論文：
電火花加工技術(shù)可以在鋁合金材料表面形成微小的孔洞，從而提高材料表面的耐磨性和抗腐蝕性
Wang, Y., Yang, Y., Liu, J., Liu, X., & Wu, X. (2020). Surface modification of aluminum alloy by EDM process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 107(5-6), 1955-1962.