铝加工,用塑性加工方法将铝坯锭加工成材,主要方法有轧制、挤压、拉伸和锻造等。铝加工在20世纪初开始以工业方式进行生产,30年代以前,基本上沿用铜加工的生产设备,产品主要用于飞机制造。60年代后,铝材生产发展很快,每年大约增长4~8%,产品广泛应用于航空、建筑、运输、电气、化工、包装和日用品工业等部门。产量仅次于钢铁,居金属材料第二位。中国于50年代中期建成较大型的铝加工厂,形成了生产体系,产品已系列化,品种有七个合金系,可生产板材、带材、箔材、管材、棒材、型材、线材和锻件(自由锻件、模锻件)八类产品。
特点和用途 铝和铝合金的特点,首先是其容重约为钢的1/3,而比强度(强度极限与比重的比值)则可达到或超过结构钢。其次,铝和铝合金易于加工成各种形状,能适应各种连接工艺,从而为建筑结构采用经济合理的断面形式提供有利条件。所以,采用铝合金不仅可以大大减轻建筑物的重量,节省材料,而且还可减少构件的运输、安装工作量,加快施工进度。这对于地震区及交通不便的山区和边远地区,其经济效果更为显着。铝和铝合金色泽美观,耐腐蚀性好,对光和热的反射率高,吸声性能好,通过化学及电化学的方法可获得各种不同的颜色。所以铝材广泛用于工业与民用建筑的屋面、墙面、门窗、骨架、内外装饰板、天花板、吊顶、栏杆扶手、室内家具、商店货柜以及施工用的模板等。
建筑业是铝材的三大主要市场之一,世界上铝总产量的20%左右用于建筑业,一些工业发达国家的建筑业,其用铝量已占其总产量的30%以上。建筑铝材的产品不断更新,彩色铝板、复合铝板、复合门窗框、铝合金模板等新颖建筑制品的应用也在逐年增加。中国已在工业与民用建筑中应用铝合金制作屋面、墙面、门窗等,并逐渐扩及内外装饰、施工用模板等,已取得良好效果。
管材、棒材、型材的生产 通常的工序是:先采用热挤压制成坯料,再经轧制(或拉伸)、精整和热处理制成成品。也可用热挤压法直接制成成品,现已由短锭发展为长锭挤压,按挤压机的挤压力用统一直径的铸锭,由分流组合模和舌形模挤制各种型材、管材,制品长度可达60米以上,经拉伸矫直后,切成所要求的长度。用于铝材生产的挤压机为20000吨。可挤成直径为800毫米的带肋管。建筑型材是60年代发展起来的挤压制品,已占挤压制品总量35%以上,其中80%用做门窗框。建筑型材几乎全部采用铝镁硅系合金(LD30和LD31)。这种制品经阳极氧化和着色处理,表面形成各种颜色氧化膜,具有良好耐蚀性,制成门窗美观耐用,密封性好。除热挤压外,还发展出冷挤压,等温挤压、无残料挤压和静液挤压等方法(见铝的氧化着色)。
铝和铝合金的挤压采用正向挤压法和反向挤压法。应依据不同合金选择适宜的挤压速度。为获得组织和性能良好的铝合金挤压制品,一次挤压成品时,型材,棒材的挤压系数(λ)大于8~12,供锻造用坯料的λ大于5。挤压模对挤压产品质量影响很大。挤压棒材、型材常用平模,管材则常用锥形模。挤压形状复杂的空心型材和管材,则广泛使用分流组合模和舌形模。有的采用液氮冷却挤压模,延长模子寿命和保证制品精度,一个模子可挤压30吨铝材。某些铝合金的挤压制品易出现“粗晶环”,即制品经热处理后,周边出现一层粗大晶粒区。高温挤压可以减轻这种现象。一些热处理可强化的铝合金挤压制品经固溶时效处理后,强度提高而塑性下降。保证制品终性能的热处理称为成品热处理,包括成品退火、固溶处理、淬火、自然时效和人工时效处理;此外,还发展出分级时效和形变热处理工艺。时效处理不仅改善制品的力学性能,而且改善制品的抗应力腐蚀性能和断裂韧性。固溶加热后至淬火前的转移时间一般应控制在30秒以内。淬火的冷却速度,既要保证获得过饱和固溶体,又要不使制品产生过大的淬火应力和弯曲变形。带卷和板材在强有力循环通风的箱式炉、井式炉、立式板材连续退火炉或气垫式连续退火炉中进行退火,新式炉采用保护气氛。淬火一般在盐浴槽中进行加热,新工艺采用气垫式连续淬火炉淬火。
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