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铝合金
作者:newzpp 来源: 阅读次数:11556次 发布日期:2012年7月17日

  一种在工业中应用最为广泛的有色金属材料铝合金,它是以以铝为基的合金总称。它有着怎样的物质特性等,以下是五金人才网进行行业的详细资料:
  
  铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展,同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域,因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。
  
  纯铝的密度小(ρ=2.7g/cm3),大约是铁的1/3,熔点低(660℃),铝是面心立方结构,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好;但是纯铝的强度很低,退火状态σb值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验,人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝,这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度,σb值分别可达24~60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值σb/ρ)胜过很多合金钢,成为理想的结构材料,广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面,飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造,以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接,结构重量可减轻50%以上。
  
  物质特性
  
  铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良
  
  祥云火炬
  
  的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
  
  铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类:
  
  变形铝合金能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。
  
  铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金,铝锌合金和铝稀土合金,其中铝硅合金又有过共晶硅铝合金,共晶硅铝合金,单共晶硅铝合金,铸造铝合金在铸态下使用。
  
  一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。
  
  2008年北京奥运会火炬“祥云”就是铝合金。
  
  锻造修伤
  
  修伤是铝合金模锻工艺中的重要一环。由于铝合金在高温下较软,粘性大,流动性差,容易粘模并产生各种表面缺陷(折叠、毛刺、裂纹等),在进行下一道工序前,必须打磨、修伤,将表面缺陷清除干净,否则在后续工序中缺陷将进一步扩大,甚至引起锻件报废。
  
  修伤用的工具有风动砂轮机、风动小铣刀、电动小铣刀及扁铲等。修伤前先经腐蚀查清缺陷部位,修伤处要圆滑过渡,其宽度应为深度的5~10倍。
  
  压铸特点
  
  铝合金压力加工产品分为防锈(LF)、硬质(LY)、锻造(LD)、超硬(LC)、包覆(LB)、特殊(LT)及钎焊(LQ)等七类。常用铝合金材料的状态为退火(M焖火)、硬化(Y)、热轧(R)等三种。
  
  压铸的特点
  
  压力铸造简称压铸,是一种将熔融合金液倒入压室内,以高速充填钢制模具的型腔,并使合金液在压力下凝固而形成铸件的铸造方法。压铸区别于其它铸造方法的主要特点是高压和高速。
  
  (1)金属液是在压力下填充型腔的,并在更高的压力下结晶凝固,常见的压力为15—100MPa。
  
  (2)金属液以高速充填型腔,通常在10—50米/秒,有的还可超过80米/秒,(通过内浇口导入型腔的线速度—内浇口速度),因此金属液的充型时间极短,约0.01—0.2秒(须视铸件的大小而不同)内即可填满型腔。压铸机、压铸合金与压铸模具是压铸生产的三大要素,缺一不可。所谓压铸工艺就是将这三大要素有机地加以综合运用,使能稳定地有节奏地和高效地生产出外观、内在质量好的、尺寸符合图样或协议规定要求的合格铸件,甚至优质铸件。
  
  压铸的流动性
  
  流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最好。
  
  影响流动性的因素很多,主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒,但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力(俗称浇注压头)的高低。
  
  实际生产中,在合金已确定的情况下,除了强化熔炼工艺(精炼与除渣)外,还必须改善铸型工艺性(砂模透气性、金属型模具排气及温度),并在不影响铸件质量的前提下提高浇注温度,保证合金的流动性。
  
  铝材
  
  铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材,包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。
  
  铝合金板材
  
  1.铝塑板
  
  铝塑板是由经过表面处理并用涂层烤漆的3003铝锰合金、5005铝镁合金板材作为表面,PE塑料作为芯层,高分子粘结膜经过一系列工艺加工复合而成的新型材料。它既保留了原组成材料(铝合金板、非金属聚乙烯塑料)的主要特性,又克服了原组成材料的不足,进而获得了众多优异的材料性质。产品特性:艳丽多彩的装饰性、耐候、耐蚀、耐创击、防火、防潮、隔音、隔热、抗震性、质轻、易加工成型、易搬运安装等特性。
  
  铝塑板规格:
  
  厚度:3mm、4mm、6mm、8mm
  
  宽度:1220mm、1500mm
  
  长度:1000mm、2440mm、3000mm、6000mm
  
  铝塑板标准尺寸:1220*2440mm
  
  铝塑板用途:可应用于幕墙、内外墙、门厅、饭店、商店、会议室等的装饰外,还可用于旧建筑的改建,用作柜台、家具的面层、车辆的内外壁等。
  
  2.铝单板
  
  铝单板均与采用世界知名大企业的优质铝合金加工而成,再经表面喷涂美国PPG、或阿克苏PVDF氟碳烤漆精制而成,铝单板主要由面板、加强筋骨,挂耳等组成。
  
  铝单板特点:轻量化,刚性好、强度高、不燃烧性、防火性佳、加工工艺性好、色彩可选性广、装饰效果极佳、易于回收、利于环保。
  
  铝单板应用:建筑幕墙、柱梁、阳台、隔板包饰、室内装饰、广告标志牌、车辆、家具、展台、仪器外壳、地铁海运工具等。
  
  3.铝蜂窝板
  
  铝蜂窝板采用复合蜂窝结构,选用优质的3003H24合金铝板或5052AH14高锰合金铝板为基材,与铝合金蜂窝芯材热压复合成型。铝蜂窝板从面板材质、形状、接缝、安装系统到颜色、表面处理为建筑师提供丰富的选择,能够展示丰富的屋面表现效果,具有卓越的设计自由度。它是具有施工便捷、综合性能理想、保温效果显著的新型材料,它的卓越性能吸引了人们的眼球。
  
  铝蜂窝板并无标准尺寸,所有板材均根据设计图纸由工厂订制而成,广泛地应用于大厦外墙装饰(特别适用于高层的建筑)内墙天花吊顶、墙壁隔断、房门及保温车厢、广告牌等等领域。该产品将为我国建材市场注入绿色、环保、节能的鲜活动力。
  
  4.铝蜂窝穿孔吸音吊顶板
  
  铝蜂窝穿孔吸音吊顶板的构造结构为穿孔铝合金面板与穿孔背板,依靠优质胶粘剂与铝蜂窝芯直接粘接成铝蜂窝夹层结构,蜂窝芯与面板及背板间贴上一层吸音布。由于蜂窝铝板内的蜂窝芯分隔成众多的封闭小室,阻止了空气流动,使声波受到阻碍,提高了吸声系数(可达到0.9以上),同时提高了板材自身强度,使单块板材的尺寸可以做到更大,进一步加大了设计自由度。可以根据室内声学设计,进行不同的穿孔率设计,在一定的范围内控制组合结构的吸音系数,既达到设计效果,又能够合理控制造价。通过控制穿孔孔径、孔距,并可根据客户使用要求改变穿孔率,最大穿孔率<30%,孔径一般选用∮2.0、∮2.5、∮3.0等规格,背板穿孔要求与面板相同,吸音布采用优质的无纺布等吸声材料。适用于地铁、影剧院、电台、电视台、纺织厂和躁声超标准的厂房以及体育馆等大型公共建筑的吸声墙板、天花吊顶板。
  
  铝合金焊接
  
  铝合金材料,强度高和质量轻量。主要焊接工艺为手工MIG焊和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备。母材和焊丝的主要化学成分。
  
  铝合金焊接保护措施
  
  1、焊前用机械或化学方法清除工件坡口及周围部分和焊丝表面的氧化物;
  
  2、焊接过程中要采用合格的保护气体进行保护;
  
  3、在气焊时,采用熔剂,在焊接过程中不断用焊丝挑破熔池表面的氧化膜。
  
  熔炼与铸造
  
  铝合金的熔炼与浇注是铸造生产中主要环节。严格控制熔炼与浇铸的全过程,对防止针孔、夹杂、欠铸、裂纹、气孔以及缩松等铸造缺陷起着重要的作用。由于铝熔体吸收氢倾向大,氧化能力强,易溶解铁,在熔炼与浇铸过程中必须采取简易而又谨慎的预防措施,以获得优质铸件。
  
  1、铝合金炉料配制及质量控制
  
  为了熔炼出优质铝熔体,首先应选用合格的原材料。须对原材料进行科学管理和适当处理,否则就会严重影响合金的质量,生产实践证明,原材料(包括金属材料及辅助材料)控制不严会使铸件成批报废。
  
  (一)原材料必须有合格的化学成分及组织,具体要求如下:
  
  入厂的合金锭除分析主要成分及杂质含量外,尚就检查低陪组织及断口。实践证明,使用了含有严重缩孔、针孔、以及气泡的铝液,就难以获得致密的铸件,甚至会造成整炉、整批的铸件报废。
  
  有人在研究铝硅合金锭对铝合金针孔的影响时发现,用熔融的纯浇铸砂型试块时并不出现针孔,当加入低组织和不合格的铝硅合金锭后,试块针孔严重,且晶粒大。其原因为材料的遗传性所致。铝硅系合金和遗传性随着含量的提高面增大,硅量达到7%时,遗传显著。继续提高硅含量到共晶成分,遗传性又稍减小。为解决炉料遗传性引起的铸件缺陷,必须选用冶金质量高的铝锭、中间合金及其它炉料。具体标准如下:
  
  (1)断口上不应有针孔、气孔
  
  针孔应在三级以内,局部(不超过受检面积的25%)不应超过三级,超过三级者必须采取重熔炼的办法以减少针孔度。重熔精炼方法与一般铝合金熔炼相同,浇铸温度不宜超过660℃,对于那些原始晶粒大的铝锭、合金锭等,应先用较低的锭模温度,使它们快速凝固,细化晶粒。
  
  2、炉料处理
  
  炉料使用前应经吹砂处理,以去除表面的锈蚀、油脂等污物。放置时间不长,表面较干净的铝合金锭及金属型回炉料可以不经吹砂处理,但应消除混在炉料内的铁质过滤网及镶嵌件等,所有的炉料在入炉前均应预热,以去除表面附的水分,缩短熔炼时间在3小时以上。
  
  3、炉料的管理及存放
  
  炉料的合理保存及管理对确保合金质量有重要意义。炉料应贮存在温度变化不大、干燥的仓库内。
  
  2、坩埚及熔炼工具的准备
  
  (一)坩埚铸造铝合金常用铁坩埚,也可用铸钢及钢板焊接坩埚。
  
  新坩埚及长期未用的旧坩埚,使用前均应吹砂,并加热到700--800度,保持2--4小时,以烧除附着在坩埚内壁的水分及可燃物质,待冷到300度以下时,仔细清理坩埚内壁,在温度不低于200度时喷涂料。
  
  坩埚使用前应预热至暗红色(500--600度),并保温2小时以上。新坩埚外熔炼之前,最好先熔化一炉同牌号的回炉料。
  
  (二)熔炼工具的准备
  
  钟罩、压瓢、搅拌勺、浇包
  
  锭模等使用前均应预热,并在150度---200度温度下涂以防护性涂料,并彻底烘干,烘干温度为200--400度,保温时间2小时以上,使用后应彻底清除表面上附着的氧化物、氟化物,(最好进行吹砂)。
  
  3、熔炼温度的控制
  
  熔炼温度过低,不利于合金元素的溶解及气体、夹杂物的排出,增加形成偏析、冷隔、欠铸的倾向,还会因冒口热量不足,使铸件得不到合理的补缩,有资料指出,所有铝合金的熔炼温度到少要达705度并应进行搅拌。熔炼温度过高不仅浪费能源,更严重的是因为温度愈高,吸氢愈多,晶粒亦愈粗大,铝的氧化愈严重,一些合金元素的烧损也愈严重,从而导致合金的机械性能的下降,铸造性能和机械加工性能恶化,变质处理的效果削弱,铸件的气密性降低。
  
  生产实践证明,把合金液快速升温至较高的温度,进行合理的搅拌,以促进所有合金元素的溶解(特别是难熔金属元素),扒除浮渣后降至浇注温度,这样,偏析程度最小,熔解的氢亦少,有利于获得均匀致密、机械性能高的合金.因为铝熔体的温度是难以用肉眼来判断的,所以不论使用何种类型的熔化炉,都应该用测温仪表控制温度。测温仪表应定期校核和维修。热电偶套管应周期的用金属刷刷干净,涂以防护性涂料,以保证测温结果的准确性及处长使用寿命。
  
  4、熔炼时间的控制
  
  为了减少铝熔体的氧化、吸气和铁的溶解,应尽量缩短铝熔体在炉内的停留时间,快速熔炼。从熔化开始至浇注完毕,砂型铸造不超过4小时,金属型铸造不超过6小时,压铸不超过8小时。
  
  为加速熔炼过程,应首先加入中等块度、熔点较低的回炉料及铝硅中间合金,以便在坩埚底陪尽快形成熔池,然后再加块度较大的回炉料及纯铝锭,使它们能徐徐浸入逐渐扩大的熔池,很快熔化。在炉料主要部分熔化后,再加熔点较高、数量不多的中间合金,升温、搅拌以加速熔化。最后降温,压入易氧化的合金元素,以减少损失。
  
  5、熔体的转送和浇注
  
  尽管固态氧化铝的密度近似于铝熔体的密度,在进入铝熔体内部后,经过足够长的时间才会沉至坩埚底陪。而铝熔体被氧化后形成的氧化铝膜,却仅与铝熔体接触的一面是致密的,与空气接触的一面疏松且有大量直径为60--100A的小孔,其表面积大,吸附性强,极易吸附在水汽,反有上浮的倾向。因此,在这种氧化膜与铝熔体的比重差小,将其混入熔体中,浮沉速度很慢,难以从熔体中排除,在铸件中形成气孔太夹杂。所以,转送铝熔体中关键是尽量减少熔融金属的搅拌,尽量减少熔体与空气的接触。
  
  采用倾转式坩埚转注熔体时,为避免熔体与空气的混合,应将浇包尽量靠所炉咀,并倾斜放置,使熔体沿着浇包的侧壁下流,不致直接冲击包底,发生搅动、飞溅等。
  
  采用正确合理的浇注方法,是获得优质铸件的重要条件之一。生产实践得,注意下列事项,对防止、减少铸件缺陷是很有效的。
  
  (一)浇注前应仔细检查熔体出炉温度、浇包容量及其表面涂料层的干燥程度,其他工具的准备是否合乎要不。金属浇口杯在浇注前3--5分钟之内就在砂型上安放好,此时浇包怀的温度不高于150度,安置过早或温度过高,浇道内憋住大量气体,在浇注时有爆炸的危险。
  
  (二)不能在有“过堂风”的场合下浇注,以及熔体强烈氧化,燃烧,使铸件产生氧化夹杂等缺陷。
  
  (三)由坩埚内获取熔体时,应先用包底轻轻拨开熔体表面的氧化皮或熔剂层,缓慢地将浇包浸入熔体内,用浇包的宽口舀取熔体,然后平稳的提起浇包。
  
  (四)端包时不要掌平,步子要稳,浇包不宜提得过高,浇包内金属液面必须保持平稳,不受拢动。
  
  (五)即将浇注时,应扒净浇包的渣子,以免在浇注中将熔渣、氧化皮等带入铸型中。
  
  (六)在浇注中,熔体流就保持平稳,不能中断,不能直冲口怀的底孔。浇口怀自妈至终应充满,液面不得翻动,浇注速度要控制得当。通常,浇注开始度就稍慢些,使熔体充填平稳,然后速度稍快,并基本保持浇注速度不变。
  
  (七)在浇注过程中,浇包咀与浇口的距离就尽可能靠近,以不超过50毫米为限,以免熔液过多地氧化。、
  
  (八)带堵塞的浇口怀,堵塞不能拨得太早,在熔体充满浇口怀后,再缓慢地斜向拨出,以免熔体在注入浇道时产生涡流。
  
  (九)距坩埚底部60毫米以下的熔体不宜浇注铸件。
  
  铝合金铸造(ZL)
  
  按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类,代号编码分别为100、200、300、400。
  
  为了获得各种形状与规格的优质精密铸件,用于铸造的铝合金一般具有以下特性。
  
  (1)有填充狭槽窄缝部分的良好流动性
  
  (2)有比一般金属低的熔点,但能满足极大部分情况的要求
  
  (3)导热性能好,熔融铝的热量能快速向铸模传递,铸造周期较短
  
  (4)熔体中的氢气和其他有害气体可通过处理得到有效的控制
  
  (5)铝合金铸造时,没有热脆开裂和撕裂的倾向
  
  (6)化学稳定性好,抗蚀性能强
  
  (7)不易产生表面缺陷,铸件表面有良好的表面光洁度和光泽,而且易于进行表面处理
  
  (8)铸造铝合金的加工性能好,可用压模、硬模、生砂和干砂模、熔模石膏型铸造模进行铸造生产,也可用真空铸造、低压和高压铸造、挤压铸造、半固态铸造、离心铸造等方法成形,生产不同用途、不同品种规格、不同性能的各种铸件。
  
  铸造铝合金在轿车上是得到了广泛应用,如发动机的缸盖、进气歧管、活塞、轮毂、转向助力器壳体等。
  
  高强度铝合金
  
  高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金,主要是压力加工铝合金中防锈铝合金类、硬铝合金类、超硬铝合金类、锻铝合金类、铝锂合金类。
  
  缺陷修复
  
  铝合金在生产过程中,容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。如何修复铝合金铸件气孔等缺陷呢?如果用电焊、氩焊等设备来修补,由于放热量大,容易产生热变形等副作用,无法满足补焊要求。
  
  冷焊修复机是利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理来修复铸件缺陷。由于冷焊热影响区域小,不会造成基材退火变形,不产生裂纹、没有硬点、硬化现象。而且熔接强度高,补材与基体同时熔化后的再凝固,结合牢固,可进行磨、铣、锉等加工,致密不脱落。冷焊修复机是修补铝合金气孔、砂眼等细小缺陷的理想方法。
  
  接下来的五金行业资料是:   选择五金铰链的要点五金铰链

 

(信息收集:五金人才网
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