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科研与开发

目前,世界上已拥有不同合金状态、形状规格、品格型号、各种功能、性能和用途的铝及铝合金加工材十余万种,通常分类如下。  

   

   按合金成分与热处理方式,铝及铝合金材料可分为表 1所示的类别。 

表1:铝及铝合金按合金成分与热处理方式分类
类别合金名称合金主要成分(合金系)热处理和性能特点举例
铸造铝合金材料简单铝硅合金Al-Si不能热处理强化,力学性能较低,铸造性能好ZL102
特殊铝硅合金Al-Si-Mg可热处理强化,力学性能较高,铸造性能良好ZL101
Al-Si-CuZL107
Al-Si-Mg-CuZL105ZL110
Al-Si-Mg-Cu-NiZL109
铝铜铸造合金Al-Cu可热处理强化,耐热性好,铸造性和耐蚀性差ZL201
铝镁铸造合金Al-Mg力学性能高,抗蚀性好ZL301
铝锌铸造合金Al-Zn能自动淬火,宜于压铸ZL401
铝稀土铸造合金Al-Re耐热性好,耐蚀性高ZL109RE
变形铝合金材料不能热处理强化铝合金工业纯铝≧99.90%AL塑性好,耐蚀,力学性能低1A99  1050  1200
防锈铝Al-Mn力学性能较低,抗蚀性好,可焊,压力加工性能好3A21
Al-Mg5A05
可热处理强化铝合金硬铝Al-Cu-Mg力学性能高2A112A12
超硬铝Al-Cu-Mg-Zn室温强度最高7A047A09
锻铝Al-Mg-Si-Cu锻造性能好,耐热性能好6A02  2A70  2A80

铝及铝合金材料按形状与规格分类如下: 

(1)按产品形状分类。 

    按产品形状铝材主要可分为板材、带材、条材、箔材、管材、棒材、型材、线材、粉材、锻件和模锻件、冷压件等。 

(2)按断面积或质量大小分类。 

   按断面积或质量大小,铝及铝合金材料可分为特大型、大型、中型、小型和特小型等几个类别。如投影面积大于 2m的模锻件,断面积大于400cm的型材,质量大于10kg的压铸件等,都属于特大型产品;而断面积小于0.1cm的型材,质量小于0.1kg的压铸件等都称为特小型产品。 


(3)按产品的外型轮廓尺寸分类。 

   按产品的外形轮廓尺寸、外径或外接圆直径的大小,铝及铝合金材料也可分为特大型、大型、中小型和超小型几个类别。如宽度大于 250mm、长度大于10m的型材为大型型材,宽度大于800mm的型材为特大型型材,而宽度小于10mm的型材为超小型精密型材等。 


(4)按产品壁厚分类。

   按产品壁厚铝及铝合金产品可分为超厚、厚、薄、特薄等几个类别。如厚度大于 150mm的板材为超厚板,厚度大于8mm的为厚板,厚度为2-8mm为中厚板,厚度为2mm以下的为薄板,厚度小于0.5mm的板材为特薄板,厚度小于0.20mm的为铝箔等。 


  铝及铝合金塑性成形方法很多,通常按工件在加工时的温度特征和工件在变形过程中的受力与变形方式(应力 -应变状态)来进行分类。 


铝及铝合金材料按形状与规格分类如下: 

(1)按产品形状分类。 

    按产品形状铝材主要可分为板材、带材、条材、箔材、管材、棒材、型材、线材、粉材、锻件和模锻件、冷压件等。 

(2)按断面积或质量大小分类。

    按断面积或质量大小,铝及铝合金材料可分为特大型、大型、中型、小型和特小型等几个类别。如投影面积大于 2m的模锻件,断面积大于400cm的型材,质量大于10kg的压铸件等,都属于特大型产品;而断面积小于0.1cm的型材,质量小于0.1kg的压铸件等都称为特小型产品。 


(3)按产品的外型轮廓尺寸分类。 

    按产品的外形轮廓尺寸、外径或外接圆直径的大小,铝及铝合金材料也可分为特大型、大型、中小型和超小型几个类别。如宽度大于 250mm、长度大于10m的型材为大型型材,宽度大于800mm的型材为特大型型材,而宽度小于10mm的型材为超小型精密型材等。 


(4)按产品壁厚分类。

    按产品壁厚铝及铝合金产品可分为超厚、厚、薄、特薄等几个类别。如厚度大于 150mm的板材为超厚板,厚度大于8mm的为厚板,厚度为2-8mm为中厚板,厚度为2mm以下的为薄板,厚度小于0.5mm的板材为特薄板,厚度小于0.20mm的为铝箔等。 


  按工件在变形过程中的受力与变形方式(应力 -应变状态),铝及铝合金加工可分为轧制、挤压、拉拔、锻造、旋压、成形加工(如冷冲压、冷变、深冲等)及深度加工等,如图1所示。 


(1)轧制 

   轧制是锭坯依靠摩擦力被拉进旋转的轧辊间,借助于轧辊施加的压力,使其横断面减小,形状改变,厚度变薄而长度增加的一种塑性变形过程。根据轧辊旋转方向不同,轧制又可分为纵轧、横轧和斜轧。纵轧时,工作轧辊的转动方向相反,轧件的纵轴线与轧辊的轴线相互垂直,它是铝合金板、带、箔材平辊轧制中最常见的方法;横轧时,工作轧辊的转动方向相同,轧件的纵轴线与轧辊轴线相互平行,在铝合金板带材轧制中很少使用;斜轧时,工作轧辊的转动方向相同,轧件的纵轴线与轧辊轴线成一定的倾斜角度。在生产铝合金管材和某此异形产品时常用双辊或多辊斜轧。根据辊系不同,铝合金轧制可分为两辊(一对)系轧制,多辊系轧制和特殊辊系(如行星式轧制、 V形轧制等)轧制。根据轧辊形状不同,铝合金轧制可分为平辊轧制和孔型辊轧制等。根据产品品种不同,铝合金轧制又可分为板、带、箔材轧制,棒材、扁条和异形型材轧制,管材和空心型材轧制等。 


(2)挤压 

   挤压是将锭坯装入挤压筒中,通过挤压轴对金属施加压力,使其从给定形状和尺寸的模孔中挤压,产生塑性变形而获得所要求的挤压产品的一种加工方法。按挤压时金属流动方向不同,挤压又可分为正向挤压、反向挤压和联合挤压。正向挤压时,挤压轴的运动方向和挤出金属的流动方向一致,而反向挤压时节,挤压轴的运动方向与挤出金属的流动方向相反。按锭坯的加热温度,挤压可分为热挤压和冷挤压。热挤压是将锭坯加热到再结晶温度以上进行挤压,冷挤压是在室温下进行挤压。 


(3)拉拔 

   拉拔是拉伸机(或拉拔机)通过夹钳把铝及铝合金坯料(线士或管坯)从给定形状和尺寸的模孔中拉出来,使其产生塑性变形而获得所需的管、棒、型、线材的加工方法。根据所生产的产品品种和形状不同,拉伸可分为线材拉伸、管材拉伸、棒材拉伸和型材拉伸。管材拉伸又可分为空拉、带芯头拉伸和流动芯头拉伸。拉伸加工的主要要素是拉伸机、拉伸模和拉伸卷筒。根据拉伸配模,拉伸可分为单模拉伸和多模拉伸。 


(4)锻造 

   锻造是锻锤或压力机(机械的或液压的)通过锤头或压头对铝及铝合金铸锭或锻坯施加压力,使金属产生塑性变形的加工方法。铝合金锻造有自由锻和模锻两种基本方法。自由锻是将工件放在平砧(或型砧)间进行锻造;模锻是将工件放在给定尺寸和形状的模具内,然后对工件施加压力进行锻造变形,而获得所要求的模锻件。 


(5)铝材的其他塑性成形方法 

    目前,人们还研究开发出了多种新型的铝材加工方法,它们主要是: 

   a.压力铸造成形法,如低、中、高压成形,挤压成形等。

   b.半固态成形法,如半固态轧制、半固态挤压、半固态拉拔、液体模锻等。

   c.连续成形法,如连铸连挤、高速连铸轧、conform连续挤压法等。 

   d.复合成形法,如层压轧制法,多坯料挤压法等。 

   e.变形热处理法等。 


  铝及铝合金加工材中以压延材(板、带、条、箔材)和挤压材(管、棒、型、线材)应用最广,产量最大,据近年的统计,这两类材料的年产量分别占世界铝材总年产量(平均)的 58%和39%左右,其余铝加工材,如锻造产品等,仅占铝材总产量的百分 之几。 


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