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2021-05-19  2147

鋁合金-金長谷工業製造加工廠


熔煉
塑性加工提供鋁坯錠。熔煉爐使用燃氣反應爐或燃油反應爐,一般容量為40噸;也採用電加熱反應爐,容量一般為10噸。為縮短裝爐時間,提高熔化效率,減少吸收氣體和捲入氧化膜,工業上已採用傾轉式頂裝料圓型爐。熔煉時使用快速分析儀器分析合金成分,並及時調整。為保證熔體純潔,防止有害氣體的污染和控制化學成分,除了盡可能縮短熔煉時間,可以用以氯化鉀和氯化鈉為主的粉狀熔劑覆蓋,一般用量為爐料重量的0.4~ 2%。熔煉溫度通常控制在700~750℃。
熔化後的金屬需進行精煉和過濾,除掉金屬中的有害氣體氫和非金屬雜物,提高金屬純度。精煉通常用固體精煉劑或氣體精煉劑。固體精煉劑一般以氯鹽為主,也用以六氯乙烷代替氯鹽的精煉劑。早期使用活性強的氯氣作氣體精煉劑,淨化效果雖好,但對環境污染嚴重,因此發展出氮-氯混合氣體、惰性氣和三氣體(N2、Cl2、CO)精煉劑,效果較好。為保證精煉效果,精煉氣體中的氧和水分含量一般應分別小於0.03%(體積)和 0.3克/米3。動態真空除氣法也具有較好的除氣和除鈉效果。
過濾是讓熔體金屬通過中性或活性材料製成的過濾器,除去熔體中處於懸浮狀的夾雜物。常用玻璃絲網、微孔陶瓷管和板、氧化鋁粒作過濾床進行過濾,也可用電熔劑精煉、熔劑層過濾。
鑄造
鑄造一般採用立式或水平式水冷半連續鑄造法。為改善立式鑄造的坯錠組織和表面質量,發展出電磁結晶槽、結晶槽和熱頂鑄造法。水冷半連續鑄造法是通過流槽將液體金屬導入用水冷卻的結晶器內,使液體金屬冷卻形成凝固的外殼,由鑄造機底座牽引或靠自身重量均勻下降而脫出結晶器,形成坯錠。工藝參數因合金成分和坯錠尺寸的不同,差異很大。一般應盡量提高鑄造速度和冷卻速度,降低結晶槽的高度。鑄造溫度通常比合金的液相線高50~110℃。此外,還發展出鋁板帶連續鑄軋工藝。
板材、帶材生產 採用平輥軋製,基本工序為熱軋、冷軋、熱處理和精整。對化學成分複雜的 LY12、LC4等硬鋁合金,熱軋前應進行均勻化處理。處理溫度一般低於合金中低熔點相的共晶溫度10~15℃,保溫12~24小時。硬鋁合金的包鋁是將包鋁板放在經過銑面的坯錠兩面,借助於熱軋焊合。包鋁層的厚度一般為板材厚度的4%。熱軋一般在再結晶溫度以上進行。熱軋可在單機架可逆軋機上進行,或在多機架上實行連軋。為提高成品率和生產效率發展大鑄錠軋製,錠重達10~15噸以上。年產量在10萬噸以下的工廠,一般用四輥可逆熱軋和採用熱上卷工藝,熱軋帶材厚度為6~8毫米左右。產量10萬噸以上的工廠,多在四輥可逆熱軋機開坯後採用單機架或兩機架、三機架、五機架連軋,實行熱精軋,帶材厚度可達2.5~3.5毫米。熱軋帶材成捲後作為冷軋坯料。為保證金屬有最佳的塑性,應在單相組織狀態下進行熱軋。 LY11、LY12等合金的熱軋開坯溫度為400~455℃。前幾道道次變形率一般在10%以內,以後逐漸增大。純鋁和軟鋁合金道次變形率可達50%,硬鋁合金則為40%左右。熱軋總變形率可達90%以上。
冷軋常在室溫下進行,通過冷軋可獲得尺寸精確、表面光潔和平整的較薄的板材和帶材,並可獲得具有特定力學性能的加工硬化的板材和帶材。冷軋主要採用帶式法生產工藝,應用四輥可逆軋機或四輥不可逆軋機進行冷軋,當前發展不可逆軋機進行冷軋。軋機裝備有液壓壓下、液壓彎輥、厚度自動控制系統或測輥縫的厚度自動控制系統及板形控制儀,由微型電子計算機控制、記錄、儲存各種參數,以獲得尺寸精確、板形平整的板帶材,如0.18毫米帶材公差可達±5微米。小工廠也有塊式法生產板材的。退火後鋁的冷變形率可達90%以上。多相的硬鋁合金冷加工硬化明顯,需中間退火。中間退火後的冷變形率為60~70%。熱軋用乳液潤滑,冷軋已由乳液發展為全油潤滑。採用單獨控制噴嘴的多段冷卻系統,以減少鋁板和軋輥的摩擦,冷卻軋輥,控制輥型,洗除鋁粉及其他雜質,以獲得良好的表面質量及板形。
經冷軋和熱處理後的帶捲常在輥式矯直機上或在拉彎連續矯直機列上進行精整。平整淬火後的板片應在時效孕育期內進行,一般在淬火後30~40分鐘內完成。淬火板的平直壓光總變形量不應超過2%。
1955年試驗成功的鋁板帶連續鑄軋可生產薄板和鋁箔坯料。

按工件變形方式,鋁合金加工分為軋製、擠壓、拉拔、鍛造、旋壓、成形加工(如沖壓、冷變、深衝)及深度加工等。
軋製-
錠坯依靠摩擦力被拉進旋轉的軋輥間,借助於軋輥施加的壓力,使其橫斷面減小,形狀改變,厚度變薄而長度增加的一種塑性變形過程。根據軋輥旋轉方向不同,軋製又可分為縱軋、橫軋和斜軋。縱軋時,工作軋輥的轉動方向相反,軋件的縱軸線與軋輥的軸線相互垂直,它是鋁合金板、帶、箔材平輥軋製中最常用的方法;橫軋時,工作軋輥的轉動方向相同,軋件的縱軸線與軋輥軸線相互平行,在鋁合金板帶材軋製中很少使用;斜軋時,工作軋輥的轉動方向相同,軋件的縱軸線與軋輥軸線成一定的傾斜角度。在生產鋁合金管材和某些異形產品時常用雙輥或多輥斜軋。根據輥係不同,鋁合金軋製可分為兩輥(一對)系軋製,多輥系軋製和特殊輥系(如行星式軋製、V形軋製等)軋製:根據軋輥形狀不同,鋁合金軋製可分為平輥軋製和孔型輥軋製等。根據產品品種不同,鋁合金軋製又可分為板、帶、箔材軋製,棒材、扁條和異形型材軋製,管材和空心型材軋製等。
擠壓-
將錠坯裝入擠壓筒中,通過擠壓軸對金屬施加壓力,使其從給定形狀和尺寸的模孔中擠出,產生塑性變形而獲得所要求的擠壓產品的一種加工方法。按擠壓時金屬流動方向不同.擠壓又可分為正向擠壓、反向擠壓和聯合擠壓。正向擠壓時,擠壓軸的運動方向和擠出金屬的流動方向一致,而反向擠壓時,擠壓軸的運動方向與擠出金屬的流動方向相反。按錠坯的加熱溫度,擠壓可分為熱擠壓和冷擠壓。熱擠壓時是將錠坯加熱到再結晶溫度以上進行擠壓,冷擠壓是在室溫下進行擠壓。
拉拔-
拉伸機通過夾鉗把鋁合金坯料線坯或管坯從給定形狀和尺寸的模孑L中拉出來,使其產生塑性變形而獲得所需的管、棒、型、線材的加工方法。根據所生產的產品品種和形狀不同,拉伸可分為線材拉伸、管材拉伸、棒材拉伸和型材拉伸。管材拉伸又可分為空拉、帶芯頭拉伸和游動芯頭拉伸。拉伸加工的主要要素是拉伸機、拉伸模和拉伸捲筒。根據拉伸配模,拉伸可分為單模拉伸和多模拉伸。
鍛造-
鍛錘或壓力機通過壓頭對鋁合金鑄錠或鍛坯施加壓力,使金屬產生塑性變形的加工方法。鋁合金鍛造有自由鍛和模鍛兩種基該方法。自由鍛是將工件放在平砧間進行鍛造;模鍛是將工件放在給定尺寸和形狀的模具內,然後對工件施加壓力進行鍛造變形,取得要求的模鍛件。

鋁及鋁合金加工材中以壓延材-板、帶、條、箔材和擠壓材-管、棒、型、線材,應用最廣。