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如何避免铝板钣金加工时产生局部鼓包?

文章出处:公司动态 责任编辑:深圳市鑫永辉机电设备有限公司 发表时间:2025-08-08
  ​铝板钣金加工(如冲压、折弯、拉伸等)中出现局部鼓包,主要是由于材料受力不均、内部应力集中、厚度不均或模具 / 工艺参数不合理导致的塑性变形异常。铝板(尤其是纯铝、5 系 / 6 系铝合金)塑性较软、易产生加工硬化,更易出现此类问题。以下是针对性的解决方法:
​铝板钣金加工
一、明确局部鼓包的核心原因
局部鼓包本质是铝板局部受 “过剩拉力” 或 “约束不均”,导致材料被迫向应力薄弱区凸起,常见诱因包括:
材料因素:铝板厚度公差大(局部偏薄)、内部存在杂质 / 氧化皮、退火状态不足(硬度不均)。
模具因素:模具表面粗糙(摩擦不均)、凸凹模间隙不均匀、圆角设计不合理(局部阻力过大)。
工艺因素:冲压 / 拉伸时压力分布不均、压边力过大或过小、润滑不足(局部摩擦过热)、折弯时回弹控制不当。
二、针对性预防措施
1. 严格控制材料质量
选择合适状态的铝板:
加工变形量大的零件(如拉伸件),优先选用退火态(O 态) 铝板(如 5052-O、6061-O),其塑性好、应力分布均匀,减少因加工硬化导致的局部鼓包。
避免使用硬态(H112/H32) 铝板(除非变形量极小),硬态材料塑性差、应力集中后易鼓包或开裂。
控制材料厚度公差:
铝板厚度偏差需≤±0.03mm(尤其批量生产),采购时要求供应商提供厚度检测报告,避免局部偏薄(偏薄区域易因承载力不足而鼓包)。
去除材料缺陷:
加工前检查铝板表面,剔除存在划痕、氧化皮、夹层的材料(缺陷处易成为应力集中点);必要时对铝板进行酸洗(去除氧化皮)和校平(消除原始应力)。
2. 优化模具设计与加工精度
保证模具间隙均匀:
冲压 / 拉伸模具的凸凹模间隙需根据铝板厚度精确计算,通常取1.1-1.2 倍材料厚度(如 1mm 铝板,间隙 1.1-1.2mm),且全周间隙偏差≤0.02mm。间隙不均会导致局部材料受压 / 受拉过大,形成鼓包。
优化模具圆角与表面光洁度:
凹模圆角(拉伸 / 折弯时)需足够大(建议≥5 倍材料厚度),避免圆角过小导致材料流动受阻,局部受拉应力过大而鼓包。
模具工作面(尤其是凸模、凹模接触区)需抛光至Ra≤0.4μm,减少摩擦阻力(摩擦过大会导致局部材料流动慢,其他区域过剩凸起)。
增加排气 / 泄压结构:
拉伸深腔零件时,模具需开设排气孔(直径 φ0.5-1mm),避免铝板与模具间形成真空负压,导致局部被 “吸起” 鼓包。
3. 合理设置工艺参数
控制压力与压边力:
冲压 / 拉伸时,压力需均匀分布(通过调试确保滑块平行度≤0.05mm/m),避免单侧压力过大导致材料向另一侧堆积鼓包。
拉伸时压边力需适中:压边力过小→材料进料过多→起皱后局部鼓包;压边力过大→材料进料不足→局部受拉过度鼓包。建议通过试冲调整(从低到高逐步测试,以无起皱、无开裂为标准)。
优化润滑与速度:
加工时必须使用铝板专用拉伸油(含铝缓蚀剂,避免粘模),均匀涂抹在铝板与模具接触表面(厚度 5-10μm),减少摩擦导致的应力不均。
冲压速度控制在30-100mm/s(铝合金),速度过快会导致材料来不及均匀流动,局部应力集中鼓包。
分步加工,减少单次变形量:
对于复杂形状(如多台阶、深拉伸件),采用 “多次拉伸 + 中间退火” 工艺:
每次拉伸变形量控制在20%-30%(拉伸系数 m≥0.7-0.8),避免单次变形过大导致局部应力过剩。
多次拉伸后进行退火(300-350℃,保温 1 小时),消除加工硬化,恢复材料塑性,减少后续鼓包风险。
4. 折弯加工的特殊注意事项
铝板折弯时(尤其是厚板或大角度折弯),鼓包常出现在折弯内侧或外侧,需注意:
折弯半径足够大:铝板折弯最小半径≥1.5 倍材料厚度(如 2mm 铝板,折弯半径≥3mm),避免内侧过度拉伸、外侧过度压缩导致鼓包。
控制折弯压力:压力过大会使折弯区材料向两侧挤压,形成 “侧边鼓包”,建议压力以 “刚好折弯成型” 为宜,配合凹模 V 型槽尺寸(V=6-8 倍材料厚度)。
消除回弹影响:铝板折弯后回弹较大(约 2°-5°),模具设计时需预设回弹补偿角度,避免因强制校正导致局部应力鼓包。
三、加工后处理(若已出现轻微鼓包)
对于轻微鼓包(高度<0.5mm),可采用局部冷校形:用橡胶锤轻敲鼓包周围(而非直接敲鼓包顶部),通过释放周边应力使鼓包平复。
鼓包严重时(高度>1mm)需报废,避免强行修复导致材料开裂或内部应力残留(影响后续使用)。

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