1 熔煉
熔煉是為塑性加工提供坯錠。熔煉爐多用燃氣反射爐或燃油反(fǎn)射爐,一般容量為20~40 噸或更大;也采用電阻加熱反射爐,容量一(yī)般(bān)為10 噸左右。為縮短裝爐時間,提高熔化效率,減少吸收氣體和卷入(rù)氧化膜,工業上已采用傾轉式頂裝料圓型爐。熔煉(liàn)時最好(hǎo)應用快速分析儀器分析合(hé)金(jīn)成分,並及時調整。為保證(zhèng)熔體純潔(jié),防止有(yǒu)害氣體(tǐ)的汙染和控製化學成分,除了盡可能縮(suō)短熔煉時間外(wài),宜用以氯化鉀和氯化鈉為主(zhǔ)的粉狀熔劑覆(fù)蓋,一般用量為爐料重量的(de)0.4%~2%。熔煉溫度通常控製在700~750℃。熔(róng)化後的金屬還需進行精煉和過濾,以(yǐ)除掉金屬中的有(yǒu)害氣體氫和非金屬夾雜物(wù),以提高金屬純潔度。精煉通常用固體(tǐ)精煉(liàn)劑或氣體精煉劑。固體精煉劑一般(bān)以氯鹽為主,也用以六氯乙烷(wán)代替氯鹽(yán)的(de)精煉劑。早期使用(yòng)活性強(qiáng)的氯氣作氣體精煉劑,淨化效果雖(suī)好,但對(duì)環境汙染嚴重,因此(cǐ)發展出氮———氯混合氣體、惰性氣(qì)和三氣體(N2、Cl2、CO)精(jīng)煉劑,效果(guǒ)較好。為保證精煉效果,精煉氣體中的氧和水分含量一(yī)般應分別小於0.03%(體積) 和0.3 克/立方米。動態真空除氣法也具有較好的除氣和除鈉(nà)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(qì),除去(qù)熔(róng)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(diàn)熔劑精煉(liàn)、熔劑層過濾。
2 鑄造
鑄造一般采用立式(shì)或水平式水冷半連續鑄造法(fǎ)。為改善立式鑄造的坯錠組織和表麵質量,還(hái)發(fā)展出電磁結晶槽、矮結晶槽和熱頂鑄造法(見金屬的凝固)。水冷半連(lián)續鑄造法是通過流槽將液體金屬導入用水冷卻(què)的結晶器內(nèi),使液體(tǐ)金屬冷(lěng)卻形(xíng)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(xíng)成坯錠。工藝(yì)參數因合金成分和坯錠尺寸的不(bú)同,差異很大。一般應盡量提高鑄造速(sù)度和冷卻速度,降低結晶槽的高(gāo)度。鑄造溫度通常比合金的液相線高50~110℃。此外,還發展出鋁(lǚ)板帶(dài)連續鑄軋工藝。板材、帶(dài)材生產采用平輥軋製,基本工序為熱軋、冷軋、熱處理和精整。對化(huà)學成分複雜的LY12、LC4 等硬鋁(lǚ)合金,熱軋前應進行均勻化處理。處理溫度一(yī)般(bān)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(bāo)鋁板放在(zài)經過(guò)銑麵的坯錠兩麵,借助於熱軋焊合。包鋁層的厚度一般為板材(cái)厚度的4%。熱軋一般在再結晶溫度以上進行。熱軋可在(zài)單機架可逆軋機上進行,或在多機架上實(shí)行連軋。為提高成品率和生產效(xiào)率發展(zhǎn)大鑄錠軋製,錠重達10~15 噸以上,熱軋帶材成卷後作(zuò)為冷軋坯(pī)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(děng)合(hé)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(nèi),以後逐漸增大。純鋁和軟鋁合金道次變形率可達(dá)50%,硬(yìng)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、表麵光潔和平整(zhěng)的較薄(báo)的板材和帶材,並可獲(huò)得具有特定力學性能的加工硬(yìng)化的板材(cái)和帶材。冷(lěng)軋(zhá)主(zhǔ)要采用帶式法生產(chǎn)工藝,應用四輥可逆軋機或四輥不可逆軋機進行冷軋,當前(qián)發展(zhǎn)不可(kě)逆軋機進行冷軋。軋機裝(zhuāng)備有液壓壓下、液壓(yā)彎輥、厚度自動控製係統或測輥縫的厚度自動(dòng)控製係統及板形控製儀,由微型電子計(jì)算機控製、記錄、儲存各種參數,以獲得尺寸精確、板形平整的板(bǎn)帶材,如0.18 毫米帶材公差可達±5 微米。小工廠(chǎng)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(jiā)工硬化(huà)明顯,需中間退火。中間(jiān)退火後的冷變形率為60%~70%。熱軋用乳液潤滑,冷軋已由乳(rǔ)液發展(zhǎn)為全油潤滑。采用單獨控製噴(pēn)嘴的(de)多段冷卻(què)係統(tǒng),以減(jiǎn)少鋁板和軋輥的摩擦,冷卻軋(zhá)輥,控製輥型,洗除鋁粉及其他雜質,以獲得良好的表麵質量及板形(xíng)。經冷軋和(hé)熱處理後的帶卷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(zài)時(shí)效(xiào)孕育期內進行,一般在淬火後30~40 分(fèn)鍾內(nèi)完(wán)成。淬火板的平直(zhí)壓(yā)光總變(biàn)形量不應超過2%。
3 箔(bó)材生產
4 線材生產
主要采用拉伸工藝生產。產品有鉚釘線、焊條和(hé)導(dǎo)線。坯料用擠壓、軋製或連鑄(zhù)連軋法生產。擠壓法生產坯(pī)料,靈活性較(jiào)大,製品性(xìng)能較好。軋製法(fǎ)和(hé)連鑄連軋法適於單一合金品種的坯料生產,生產效率高。
5 鍛件生產
主(zhǔ)要用於飛機和(hé)機器製造上。鍛件分(fèn)自由鍛件和模煆件,其坯料采用鑄造(zào)和擠壓坯料。最大(dà)的模鍛水壓機為70000 噸,鍛件最大尺寸的投影麵積為4.5 平方米。鋁合金的臨界(jiè)變形率約為5%~15%,為避免形成粗晶,模鍛的變形率一般應大於15%。為減少不均勻變形,常采用多向自由鍛。
6 其他鋁(lǚ)合金型材的生產(chǎn)
管材、棒材、型材的生產通常的工序(xù)是:先采用熱擠壓製成坯料,再經軋製(或拉伸)、精整和熱處理製成(chéng)成品。也可用熱擠壓法直接製成成品,現已由短錠發展為長錠擠壓,按擠壓機的擠壓力用統一直徑的鑄錠,由分流組合模和舌形模擠製各種型材、管材,製品長度可達60米(mǐ)以上,經拉伸矯直後,切成所要求的長度。鋁和鋁合金(jīn)的擠壓采用正向擠(jǐ)壓法和反向擠壓法。應依據不同合金選擇適宜的擠壓速度。為(wéi)獲得組織和性能良好(hǎo)的鋁合金擠壓製品,一次擠壓成(chéng)時,型材,棒材的擠壓係數(λ)大於8~12,供鍛(duàn)造用坯料的λ大於5。擠壓模對擠壓產(chǎn)品質量影響很大。擠壓棒材、型材常用平模,管材則常用錐形(xíng)模。擠壓形狀複雜的空心型材和管材,則廣泛使用分流(liú)組合模和舌形模。
7 結論
在進行(háng)鋁合金加工(gōng)過程中應根據不同的生產(chǎn)要求,選用不(bú)同的生產工藝,針(zhēn)對不同的材料(liào)采取不(bú)同的工藝標(biāo)準(zhǔn),確保鋁合金的加工(gōng)質量。
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