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铝合金生产应用多篇资料合金热处理工艺 铝合金热处理原理 铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范，控制加热速度升到某一相应温度下保温一定时间并以一定得速度冷却，改变其合金的组织，其主要目的是提高合金的力学性能，增强耐腐蚀性能，改善加工型能，获得尺寸的稳定性。 铝合金热处理特点 众所周知，对于含碳量较高的钢，经淬火后立即获得很高的硬度，而塑性则很低。然而对铝合金并不然，铝合金刚淬火后，强度与硬度并不立即升高，至于塑性非但没有下降，反而有所上升。但这种淬火后的合金，放置一段时间（如46昼夜后），强度和硬度会显著提高，而塑性则明显降低。淬火后铝合金的强度、硬度随时间增长而显著提高的现象，称为时效。时效可以在常温下发生，称自然时效，也可以在高于室温的某一温度范围（如100200）内发生，称人工时效。 铝合金时效强化原理 铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程，它不仅决定于合金的组成、时效工艺，还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷，特别是空位、位错的数量和分布等。目前普遍认为时效硬化是溶质原子偏聚形成硬化区的结果。 铝合金在淬火加热时，合金中形成了空位，在淬火时，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被“固定”在晶体内。这些在过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不稳定状态，必然向平衡状态转变，空位的存在，加速了溶质原子的扩散速度，因而加速了溶质原子的偏聚。 硬化区的大小和数量取决于淬火温度与淬火冷却速度。淬火温度越高，空位浓度越大，硬化区的数量也就越多，硬化区的尺寸减小。淬火冷却速度越大，固溶体内所固定的空位越多，有利于增加硬化区的数量，减小硬化区的尺寸。 沉淀硬化合金系的一个基本特征是随温度而变化的平衡固溶度，即随温度增加固溶度增加，大多数可热处理强化的的铝合金都符合这一条件。沉淀硬化所要求的溶解度温度关系，可用铝铜系的Al4Cu合金说明合金时效的组成和结构的变化。图31铝铜系富铝部分的二元相图，在548进行共晶转变L（Al2Cu）。铜在相中的极限溶解度5.65（548），随着温度的下降，固溶度急剧减小，室温下约为0.05。 在时效热处理过程中，该合金组织有以下几个变化过程： 形成溶质原子偏聚区GP（）区 在新淬火状态的过饱和固溶体中，铜原子在铝晶格中的分布是任意的、无序的。时效初期，即时效温度低或时效时间短时，铜原子在铝基体上的某些晶面上聚集，形成溶质原子偏聚区，称GP（）区。GP（）区与基体保持共格关系，这些聚合体构成了提高抗变形的共格应变区，故使合金的强度、硬度升高。 GP区有序化形成GP（）区 随着时效温度升高或时效时间延长，铜原子继续偏聚并发生有序化，即形成GP（）区。它与基体仍保持共格关系，但尺寸较GP（）区大。它可视为中间过渡相，常用”表示。它比GP（）区周围的畸变更大，对位错运动的阻碍进一步增大，因此时效强化作用更大，”相析出阶段为合金达到最大强化的阶段。 形成过渡相 随着时效过程的进一步发展，铜原子在GP（）区继续偏聚，当铜原子与铝原子比为1：2时，形成过渡相。由于的点阵常数发生较大的变化，故当其形成时与基体共格关系开始破坏，即由完全共格变为局部共格，因此相周围基体的共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用亦减小，表现在合金性能上硬度开始下降。由此可见，共格畸变的存在是造成合金时效强化的重要因素。 形成稳定的相 过渡相从铝基固溶体中完全脱溶，形成与基体有明显界面的独立的稳定相Al2Cu，称为相此时相与基体的共格关系完全破坏，并有自己独立的晶格，其畸变也随之消失，并随时效温度的提高或时间的延长，相的质点聚集长大，合金的强度、硬度进一步下降，合金就软化并称为“过时效”。相聚集长大而变得粗大。 铝铜二元合金的时效原理及其一般规律对于其他工业铝合金也适用。但合金的种类不同，形成的GP区、过渡相以及最后析出的稳定性各不相同，时效强化效果也不一样。几种常见铝合金系的时效过程及其析出的稳定相列于表31。从表中可以看到，不同合金系时效过程亦不完全都经历了上述四个阶段，有的合金不经过GP（）区，直接形成过渡相。就是同一合金因时效的温度和时间不同，亦不完全依次经历时效全过程，例如有的合金在自然时效时只进行到GP（）区至GP（）区即告终了。在人工时效，若时效温度过高，则可以不经过GP区，而直接从过饱和固溶体中析出过渡相，合计时效进行的程度，直接关系到时效后合金的结构和性能。 表31几种铝合金系的时效过程及其析出稳定的强化相 影响时效的因素 从淬火到人工时效之间停留时间的影响 研究发现，某些铝合金如AlMgSi系合金在室温停留后再进行人工时效，合金的强度指标达不到最大值，而塑性有所上升。如ZL101铸造铝合金，淬火后在室温下停留一天后再进行人工时效，强度极限较淬火后立即时效的要低1020Mpa，但塑性要比立刻进行时效的铝合金有所提高。 合金化学成分的影响 一种合金能否通过时效强化，首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以及固溶度随温度变化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小，且随温度变化不大，而镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度，但它们与铝形成的化合物的结构与基体差异不大，强化效果甚微。因此，二元铝硅、铝锰、铝镁、铝锌通常都不采用时效强化处理。而有些二元合金，如铝铜合金，及三元合金或多元合金，如铝镁硅、铝铜镁硅合金等，它们在热处理过程中有溶解度和固态相变，则可通过热处理进行强化。 合金的固溶处理工艺影响 为获得良好的时效强化效果，在不发生过热、过烧及晶粒长大的条件下，淬火加热温度高些，保温时间长些，有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体。另外在淬火冷却过程不析出第二相，否则在随后时效处理时，已析出相将起晶核作用，造成局部不均匀析出而降低时效强化效果。 时效温度的影响 在不同温度时效时，析出相的临界晶核大小、数量、成分以及聚集长大的速度不同，若温度过低，由于扩散困难，GP区不易形成，时效后强度、硬度低，当时效温度过高时，扩散易进行，过饱和固溶体中析出相的临界晶核尺寸大，时效后强度、硬度偏低，即产生过时效。因此，各种合金都有最适宜的时效温度。 铝合金的回归现象 经淬火自然时效后的铝合金（如铝铜）重新加热到200250，然后快冷到室温，则合金强度下降，重新变软，性能恢复到刚淬火状态；如在室温下放置，则与新淬火合金一样，仍能进行正常的自然时效，这种现象称为回归现象。关于回归现象的解释是合金在室温自然时效时，形成GP区尺寸较小，加热到较高温度时，这些小的GP区不再稳定而重新溶入固溶体中，此时将合金快冷到室温，则合金又恢复到新淬火状态，仍可重新自然时效。在理论上回归处理不受处理次数的限制，但实际上，回归处理时很难使析出相完全重溶，造成以后时效过程呈局部析出，使时效强化效果逐次减弱。同时在反复加热过程中，固溶体晶粒有越来越大的趋势，这对性能不利。因此回归处理仅用于修理飞机用的铆钉合金，即可利用这一现象，随时进行铆接，而对其他铝合金则没有使用价值。 固溶处理与淬冷 为了利用沉淀硬化反应，首先通过加热及快速冷却，形成一种过饱和的固溶体。形成固溶体的工艺过程称固溶热处理。其目的是把合金最大量实际可溶解的硬化元素溶于固溶体中。这一工艺过程包括把合金加热到足够高温度下保温足够长时间然后水中快冷。 概括的说，提高铝合金强度、硬度的热处理，包括三个步骤的工艺过程：（1）固溶热处理可溶相的溶解。（2）淬火过饱和固溶体的形成。（3）时效在室温下（自然时效）或高温下（人工时效或沉淀热处理）溶质原子的沉淀析出。国产60吨铝熔炼炉感应式电磁搅拌器的应用-国产60吨铝熔炼炉感应式电磁搅拌器的应用摘要：介绍了60t炉底感应式电磁搅拌器的应用、工作原理、设备组成和安装形式，阐述了电磁搅拌器对熔融金属化学成分均匀性、温度均匀性以及金相组织的影响，分析了电磁搅拌搅拌的整体运行效果，并总结了电磁搅拌的应用特点。介绍铝合金熔体在线除气装置的组成，工作原理，工艺流程和主要特性，以及在装置上采取的一些改进措施。关键词：铝合金熔体；在线除气装置；PLC控制 铝合金熔体的炉内精炼处理其净化效果是有限的，而且熔体在流送过程中易产生二次污染，因此难以控制熔体中的杂质(氢、碱性金属、非金属夹杂)，尤其是每年6月9月高温多雨季节，铸锭中气孔、夹杂等严重影响其内部质量，导致铝材成品率降低。因此，在线除气装置一自是我公司熔铸分厂重点研究和改进的对象，近几年先后对几条铸造线进行了技术改造，加装了三种不同的在线除气装置：(1)在一号铸造线和25 t生产线采用Aplur旋转喷嘴除气装置，此后在引进装备的基础上，根据生产实际具体情况，与供货厂家共同设计了经济实用且方便的除气装置。(2)在5#铸造线上我们加装了自己研发的简单实用的除气装置，它是在流槽上用多个小转子进行精炼，转子间用隔板分隔，使铸次间无金属存留，无需加热保温，运行费用大幅降低，除气效果非常好；这种除气装置避免了一般除气装置金属容积大，铸次间放干料多或需加热保温，运行费用高等问题。(3)制造出紧凑型除气装置。其宽度和高度与流槽接近，在侧面下部安装固定嘴供气。该装置占地极小，放干料少，操作简单，除气效率高，在采用氩气情况下除气率达到36以上，造价仅仅为传统除气装置的1413，运行费用降低30以上。今后我们将大量采用这种除气装置。这几套装置经过在生产中运行证明不仅净化效果好，而且不污染环境。下面仅对Aplur旋转喷嘴除气装置进行详细介绍，其他除气装置的原理、流程等与其相似。 1 除气工艺流程和原理 精炼气体流程：惰性气体储气罐在线除气装置气体控制柜石墨转子喷头处理的铝合金熔体进行净化除气处理。 工作原理：在保温炉和铸造机之间放置除气装置，在除气处理池中通过旋转的石墨转子将吹入铝合金熔体的氮气切碎，形成大量的弥散气泡，使铝合金液与氮气在处理池中充分接触，根据气压差和表面吸附原理，气泡在熔体中吸收熔体中的氢，以及吸附氧化夹渣(大的以碰撞的方式，小的以径向拦截方式)之后上升到熔体的表面形成浮渣。而铝合金熔体从除气装置的出口（设在浮渣下部）流向铸造机，铝合金液连续进入除气装置，氮气连续吹入，随着净化处理的行，达到净化铝合金液的目的。 2 除气装置主要组成部分 2.l 处理箱 处理箱包括净化室与加热保温室两个内腔，中间用SiC材质的隔板隔开，两室的底部连通，铝合金液在净化室进行除气除渣后，从隔板下方流入保温室静置保温，保温室采用U形硅碳捧外套碳化硅保护管浸入铝合金液对其加热箱体外壳由10 mm钢板制成，内衬采用耐火材料整体浇注而成，在侧壁上部设有观察查、扒渣口，底部设有清渣口。处理箱前后连体为独立的一个内腔便于加热器直接传导，对处理后的铝合金液进行潜流输送。在我公司建议下，在箱体两侧壁的下部设有清渣门，不用启动箱盖即可完成腔内清渣，延长了箱体内腔的使用寿命，其保温性能也有所提高，热损失减小、经加热器的热补偿，完全可以满足生产工艺对温度的要求；箱体封闭性好，可以避免空气进入箱内，避免铝合金液受二次污染。配有液压倾翻装置，铸造工作完成后或合金更换时可以彻底放流，箱内完全可做到彻底清空。加热器不必长时间通电保温，可以相对降低电耗。2.2 升降系统 为保证其精确定位采用两个液压缸作为升降装置，分别用于控制石墨转子与U形硅碳棒加热器加热系统的垂直上下运动，并可以进行90水平方向旋转，液压系统相对较为稳定，定位准确。 2.3 加热系统 加热系统采用浸入式加热器，U形硅碳棒外套圆柱形的碳化硅或氮化硅保护管。在管内设有测温热电偶、可以实现温度自动控制、功率在2 kW26 kW范围内任意调节。温控系统采用最先进的功率集成单元实现全自动控制，避免加热器通、断电缺少缓冲阶段的缺点，U形硅碳棒加热器在频繁的通断电中，不断受到主电流冲击，若无缓冲阶段加热器易老化，寿命短。 2.4 石墨转子 石墨转子旋转喷嘴由高纯度石墨制成，喷嘴的结构除考虑应打散气泡外，还利用搅动铝合金熔体产生的离心力，使熔体进入喷嘴内与水平喷出的气体均匀混合，形成气液流喷出，增加气泡与铝合金液的接触面积和接触时间，提高除气净化效果。石墨转子的转速可以通过变频器调速控制，最高可达400 rmin。石墨转子规格为150 mm250 mm，叶轮规格为250 mm350 mm，高纯抗氧化石墨转子具有强度高、耐高温、耐铝流腐蚀等特点。在净化除气过程中，箱内铝合金液表面通入氮气覆盖保护，使石墨转子露出铝合金液的部分处于惰性气体中，防止转子高温氧化，延长转子的使用寿命；叶轮外形是流线型，可以减小旋转时的阻力，叶轮与铝合金液间产生的摩擦冲刷力也相对较小。 2.5 控制系统 控制系统包括气体和电气两部分，分别设有各自的控制柜。 （l）气体控制：包括氮气和压缩空气控制，设有手动自动控制。根据实际需要，按处理保持两状态自动调整氩气供给量，并经过电磁气体流量计可在电脑操作画面上看到精确的氮气流量，氮气流量按工艺要求自动整定好后自动锁定，保证整个处理过程氮气流景均匀稳定，操作方便可靠。压缩空气主要使箱盖与箱体之间密封，以保证热量不大量散失。 （2）电气控制：电控部分主要有传动控制、温度控制两方面。传动控制单元是控制石墨转子提升、旋转，配备变频无极调速装置，使转子可以无阻碍直线性调速。而温控单元主要控制加热器的加热功能。电控系统采用PLC集中控制。各种控制单元的采集参数进入中央处理器，对各个工艺参数，执行元件通过人机操作画面进行在线监控，如有故障自动报警，并可以远程控制。 3 结束语 目前这三种除气装置成功地用于我厂铸造生产线系统中，设备性能稳定，对铝合金熔体有良好除气净化效果除气率达30以上，使铸锭的气孔、夹渣等缺陷明显下降，提高了铝材产品质量的合格率。6063铝合金熔炼工艺及注意事项-6063铝合金熔炼工艺及注意事项一Al-Mg-Si系合金的基本特点：6063铝合金的化学成份在GB/T5237-93标准中为02-06的硅、045-09的镁、铁的最高限量为0. 35，其余杂质元素(Cu、Mn、Zr、Cr等)均小于01。这个成份范围很宽，它还有很大选择余地。6063铝合金是属铝-镁-硅系列可热处理强化型铝合金，在AL-Mg-Si组成的三元系中，没有三元化合物，只有两个二元化合物Mg2Si和Mg2Al3，以(Al)-Mg2Si伪二元截面为分界，构成两个三元系，(Al)-Mg2Si-(Si)和(Al)-Mg2Si-Mg2Al3，如图一、田二所示：在Al-Mg-Si系合金中，主要强化相是Mg2Si，合金在淬火时，固溶于基体中的Mg2Si越多，时效后的合金强度就越高，反之，则越低，如图2所示，在(Al)-Mg2Si伪二元相图上，共晶温度为595，Mg2Si的最大溶解度是185，在500时为1. 05，由此可见，温度对Mg2Si在Al中的固溶度影响很大，淬火温度越高，时效后的强度越高，反之，淬火温度越低，时效后的强度就越低。有些铝型材厂生产的型材化学成份合格，强度却达不到要求，原因就是铝捧加热温度不够或外热内冷，造成型材淬火温度太低所致。在Al-Mg-Si合金系列中，强化相Mg2Si的镁硅重量比为173，如果合金中有过剩的镁(即Mg：Si1. 73)，镁会降低Mg2Si在铝中的固溶度，从而降低Mg2Si在合金中的强化效果。如果合金中存在过剩的硅，即Mg：Si173，则硅对Mg2Si在铝中的固溶度没有影响，由此可见，要得到较高强度的合金，必须Mg：Si173。二合金成份的选择1合金元素含量的选择6063合金成份有一个很宽的范围，具体成份除了要考虑机械性能、加工性能外，还要考虑表面处理性能，即型材如何进行表面处理和要得到什么样的表面。例如，要生产磨砂料，Mg/Si应小一些为好，一般选择在Mg/Si=1-13范围，这是因为有较多相对过剩的Si，有利于型材得到砂状表面；若生产光亮材、着色材和电泳涂漆材，Mg/Si在15-17范围为好，这是因为有较少过剩硅，型材抗蚀性好，容易得到光亮的表面。另外，铝型材的挤压温度一般选在480左右，因此，合金元素镁硅总量应在10左右，因为在500时，Mg2Si在铝中的固溶度只有105，过高的合金元素含量会导致在淬火时Mg2Si不能全部溶入基体，有较多的末溶解Mg2Si相，这些Mg2Si相对合金的强度没有多少作用，反而会影响型材表面处理性能，给型材的氧化、着色(或涂漆)造成麻烦。2杂质元素的影响铁，铁是铝合金中的主要杂质元素，在6063合金中，国家标准中规定不大于035，如果生产中用一级工业铝锭，一般铁含量可控制在025以下，但如果为了降低生产成本，大量使用回收废铝或等外铝，铁就根容易超标。Fe在铝中的存在形态有两种，一种是针状(或称片状)结构的相(Al9Fe2Si2)，一种为粒状结构的相(Al12Fe3Si)，不同的相结构，对铝合金有不同的影响，片状结构的相要比粒状结构相破坏性大的多，相可使铝型材表面粗糙、机械性能、抗蚀性能变差，氧化后的型材表面发青，光泽下降，着色后得不到纯正色调，因此，铁含量必须加以控制。为了减少铁的有害影响可采取如下措施。a)熔炼、铸造用所有工具在使用前涂涮涂料，尽可能减少铁溶人铝液。b)细化晶粒，使铁相变细，变小，减少其有害作用。c)加入适量的锶，使相转变成相，减少其有害作用。d)对废杂料细心挑选，尽可能的减少铁丝、铁钉、铁屑等杂物进入熔铝炉造成铁含量升高。其它杂质元素其它杂质元素在电解铝锭中都很少，远远低于国家标准，在使用回收废杂铝时就可能超过标准；在生产中，不但要控制每个元素不能超标，而且要控制杂质元素总量也不能超标，当单个元素含量不超标，但总量超标时，这些杂质元素同样对型材质量有很大影响。特别需要提出强调的是，实践证明，锌含量到005时(国标中不大于01)型材氧化后表面就出现白色斑点，因此锌含量要控制到005以下。三6063铝合金的熔炼1控制好熔炼温度铝合金熔炼是生产优质铸棒的最重要工艺环节之一，若工艺控制不当，会在铸捧中产生夹渣、气孔，晶粒粗大，羽毛晶等多种铸造缺陷，因此必须严加控制。6063铝合金的熔炼温度控制在750-760之间为佳，过低会增大夹渣的产生，过高会增大吸氢、氧化、氮化烧损。研究表明，铝液中氢气的溶解度在760以上急剧上升，当热减少吸氢的途径还有许多，如烘干溶炼炉和熔炼工具，防止使用熔剂受潮变质等。但熔炼温度是最敏感因素之一，过离的熔炼温度不但浪费能源，增加成本，而且是造成气孔，晶粒粗大，羽毛晶等缺陷的直接成因。2选用优良的熔剂和适当的精炼工艺熔剂是铝合金熔炼中使用的重要辅助材料，目前市场上所售熔剂中主要成份为氯化物，氟化物，其中氯化物吸水性强，容易受潮，因此，熔剂的生产中必须烘干所用原料，彻底除去水份，包装要密封，运输、保管中要防止破损，还要注意生产日期，如保管日期过长，同样会发生吸潮现象，在6063铝合金的熔炼中，使用的除渣剂、精炼剂、覆盖剂等熔剂如果吸潮，都会使铝液产生不同程度的吸氢。选择好的精炼剂，选择合适的精练工艺也是非常重要的，目前6063铝合金的精炼绝大多数采用喷粉精炼，这种精炼方法能使精炼剂与铝液充分接触，可使精炼剂发挥最大效能。虽然这个特点是显而易见的，但是精炼工艺也必须注意，否则得不到应有效果，喷粉精炼中所用氮气压力以小为好，能满足吹出粉剂为佳，精炼中如果使用的氮气不是高纯氯(9999N2)，吹入铝液的氮气越多，氟气中的水份使铝液产生的氧化和吸氢越多。另外，氟气压力高，侣液产生的翻卷波浪大，增大产生氧化夹渣的可能性。如果精炼中使用的是高纯氮，精炼压力大，产生的气泡大，大气泡在铝液中的浮力大，气泡迅速上浮，在铝液中的停留时间短，除氢效果并不好，浪费氮气，增加成本。因此氮气应少用，精炼剂应多用，多用精炼剂只有好处，没有坏处。喷粉精炼的工艺要点是用尽可能少的气体，喷进铝液尽可能多的精炼剂。3晶粒细化晶粒细化是铝合金熔铸中晕重要的工艺之一，也是解决气孔、晶粒粗大、光亮晶、羽毛晶、裂纹等铸造缺陷的最有效措施之一。在合金铸造中，均是非平衡结晶，所有的杂质元素(当然也包括合金元素)绝大部分集中分布在晶界，晶粒越小，晶界面积就越大，杂质元素(或合金元素)的均匀度就越高。对杂质元素而言，均匀度高，可减少它的有害作用，甚至将少量杂质元素的有害变为有益；对合金元素面言，均匀度高，可发挥合金元素更大的合金化艘能，达到充分利用资源的目的。细化晶粒、增大晶界面积、增大元素均匀度的作用可通过下面的计算加以说明。假设金属块1与2有同样的体积V，均由立方体晶粒构成，金属块1的晶粒边长为2a，2的边长为a，那么金属块1的晶界面积为：金属块2的晶界面积为：金属块2的晶界面积是金属块1的2倍。由此可见合金晶粒直径减小一倍，晶界面积就要增大倍，晶界单位面积上的杂质元素将减少一倍。在6063铝合金的生产中，对磨砂料来说，由于要通过腐蚀使型材产生均匀砂面，那么合金元素及杂质元素的均匀分布就显得尤为重要。晶粒越细，合金元素(杂质元素)的分布越均匀，腐蚀后得到的砂面就越均匀。铝箔生产工艺中主要缺陷探讨铝箔生产工艺中主要缺陷探讨（1）针孔。针孔是铝箔材的主要缺陷。原料中，轧辊上，轧制油中，甚至空气中的尘埃尺寸达到6m左右进入辊缝均会引起针孔，所以6m铝箔没有针孔是不可能的，只能用多少和大小评价它。由于铝箔轧制条件的改善，特别是防尘与轧制油有效地过滤和方便的换辊系统的设置，铝箔针孔数目愈来愈依赖于原料的冶金质量和加工缺陷，由于针孔往往是原料缺陷的脱落，很难找到与原缺陷的对应关系。一般认为，针孔主要与含气量、夹杂、化合物及成分偏析有关。采取有效的铝液净化、过滤、晶粒细化均有助于减少针孔。当然采用合金化等手段改善材料的硬化特性也有助于减少针孔。优质的热轧材轧制的6m铝箔针孔可在100个/以下。铸轧材当净化较好时，6m铝箔针孔在200个/以下。在铝箔轧制过程中，其他造成针孔的因素也很多，甚至是灾难性的，每平方米数以千计的针孔并不稀奇。轧制油的有效过滤，轧辊短期更换及防尘措施均是减少铝箔针孔所必备的条件，而采用大轧制力，小张力轧制也会对减少针孔有所帮助。（2）辊印、辊眼、光泽不均。它主要是轧辊引起的铝箔缺陷，分为点、线、面三种。最显著的特点三周期出现。造成这种缺陷的主要原因为：轧辊不正确的磨削；外来物损伤轧辊：来料缺陷印伤轧辊；轧辊疲劳；辊间撞击、打滑等。所有可以造成轧辊表面损伤的因素，均可对铝箔轧制形成危害。因为铝箔轧制辊面光洁度很高，轻微的光泽不均匀也会影响其表面状态。定期的清理轧机，保持轧机的清洁，保证清辊器的正常工作，定期换辊，合理磨削，均是保证铝箔轧后表面均匀一致的基本条件。（3）起皱。由于板形严重不良，在铝箔卷取或展开时会形成皱折，其本质为张力不足以使箔面拉平。对于张力维20MPa的装置，箔面的板形不得大于30I，当大于30I时，必然起皱。由于轧制时铝箔往往承受比后续加工更大的张力，一些在轧制时仅仅表现为板形不良，包括轧辊磨削不正确，辊型不对，来料板形不良及调整板形不正确。（4）亮点、亮痕、亮斑。双合面由于双合油使用不当引起的亮点、亮痕、亮斑，主要是因为双合油油膜强度不足，或轧辊面不均引起轧制不均变形，外观呈麻皮或异物压入状。选用合理的双合油，保持来料清洁和轧辊的辊面均匀是解决这类缺陷的有效措施。当然改变压下量和选择优良的铝板也是必要的。（5）厚差。厚差难于控制是铝箔轧制的一个特点，3%的厚差在板材生产时也许不难，而在铝箔生产时却非常困难。原因在于厚度薄，其他微量条件均可造成影响，如温度、油膜、油气浓度等。铝箔轧制一卷可达几十万米，轧制时间长达10h左右，随时间延长，厚差很易形成，而对厚度调整的手段仅有张力速度。这些因素均造成了铝箔轧制的厚控困难，所以，真正控制厚差在3%以内，需要许多条件来保证，难度相当大6）油污。油污是指轧制后铝箔表面带上了多余的油，即除轧制油膜以外的油。这些油往往由辊颈处或轧机出口上、下方甩、溅、滴在箔面上，且较脏，成分复杂。铝箔表面带油污比其他轧制材带油污危害更大，一是由于铝箔成品多数作为装饰或包装材料，必须有一个洁净的表面；二是其厚度薄，在后道退火时易形成泡状，而且由于油量较多在该处形成过多的残留物而影响使用。油污缺陷多少是评价铝箔质量的一项很重要的指标。（7）水斑。水斑是指在轧制前有水滴在箔面上，轧制后形成的白色斑迹，较轻微时会影响箔面表面状况，严重时会引起断带。水斑是由于油中有水珠或轧机内有水珠掉在箔面上形成的，控制油内水分和水源是避免水斑的惟一措施。（8）振痕。振痕是指铝箔表面周期性的横波。产生振痕原因有两种：一种是由于轧辊磨削时形成的，周期在1020mm左右；另一种是轧制时由于油膜不连续形成振动，常产生在一个速度区间，周期为510mm。产生振痕的根本原因是油膜强度不足，通常可以采用改善润滑状态来消除。（9）张力线。当厚度达到0.015mm以下时，在铝箔的纵向形成平行条纹，俗称张力线。张力线间距在520 mm左右，张力愈小，张力线愈宽，条纹愈明显。当张力达到一定值时，张力线很轻微甚至消失。厚度愈小产生张力线的可能性愈大，双合轧制产生张力线的可能性较单张大。增大张力和轧辊粗糙度是减轻、消除张力线的有效措施，而大的张力必须以良好的板形为基础。（10）开缝。开缝是箔材轧制特有的缺陷，在轧制时沿纵向平直地裂开，常伴有金属丝线。开缝的根本原因是入口侧打折，常发生在中间，主要由于来料中间松或轧辊不良。严重的开缝无法轧制，而轻微的开缝在以后的分切时裂开，这往往造成大量废品。（11）气道。在轧制时间断出现条状压碎，边缘呈液滴状曲线，有一定宽度，轻度的气道未压碎，呈白色条状并有密集针孔。在压碎铝箔的前后端存在密集针孔是判断气道与其他缺陷的主要标志。气道来源于原料，选择含气量低的材料作为铝毛坯是非常重要的。（12）卷取缺陷。卷取缺陷主要指松卷或内松外紧。由于铝箔承受的张力有限，卷取硬卷就很困难。取得里紧外松的卷是最理想的，而足够的张力是形成一定张力梯度的条件。所以，卷取质量最终依赖于板形好坏，内松外紧的卷会形成横棱，而松卷则会形成椭圆，这均会影响以后加工。铝箔轧制缺陷种类尽管很多，但最终主要表现为：以孔洞为特征的针孔、辊眼、开缝、气道；以表面状况为特征的油污、光泽不均、振痕、张力线、水斑、亮点亮斑；以影响后工序加工的板形、起皱、打折、卷取不良；以尺寸为特征的厚差等。实质上，铝箔特有的缺陷只有针孔一类，其他几种缺陷板材也同样有，只不过表现的严重程度不同或要求不同而已。铝板带坯连续铸扎工艺流程铝板带坯连续铸扎工艺流程铝带坯连续铸扎工艺是八十年代从国外引进的一种先进的生产工艺，其基本流程为：铝锭熔炼炉静置炉除气过滤铸嘴轧机中间机组卷取机。其特点是将熔融的铝液铸轧成6-10mm厚，650-1400mm宽的板坯并收卷，然后直接送冷轧机精轧，这样在铝板带材的生产过程中，省略了铸锭、加热、热轧、开坯等工艺，不但缩短了铝板带材生产的工艺流程，大大减少了工程建设资金，还减少了生产过程中的金属烧损，节约能源，同时又能方便地实现铝板带材的连续生产。 其用于将铝及铝合金的冷轧带卷,通过该机组的开卷切头,切边,接头缝合,表面清洁,烘干,拉伸旁曲矫直,板面检查,卷取纠编工序,获得平整,干净,色泽均匀,外形整齐的卷状产品,适用于要求板石平整,无油脂,表面积水,涂漆涂层,装饰及复合等高质量产品的生产. 用于将热轧或冷轧后的铝及铝合金带板横向剪切或不同长度要求的板片关产品,机列由开卷,送料,切头展平,切边废边处理,辊式矫平,测量剪切,垛板等设备组成. 主要产品指标材料,铝及铝合金. 厚度:0.3-12mm(按厚度不同分档设计) 宽度:600-1560mm 剪切长度:500-4500mm 机列速度:90m/min。铝和铝合金塑性加工简介铝和铝合金塑性加工简介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48，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。铝和铝合金的塑性加工，应保证产品达到稳定、一致的所需尺寸精度、力学性能和良好的表面质量。还要注意防止机械损伤和腐蚀，控制晶粒度和组织结构。这些质量要求主要靠生产工艺及设备来保证。铝及其合金一般具有较好的塑性，易于塑性加工。硬铝的相组分较复杂，存在低熔相和金属间化合物等脆性组织，它的塑性加工具有一些特点：如进行均匀化处理消除坯锭冷却时产生的内应力和晶内偏析；坯锭表面要进行铣削加工，去掉低熔相产生的表面偏析物。某些铝合金为提高耐蚀性和加工性还要进行包铝。铝合金有过热敏感性，必须严格控制加热温度。 熔炼和铸造 是为塑性加工提供坯锭。熔炼炉多用燃气反射炉或燃油反射炉，一般容量为2040吨或更大；也采用电阻加热反射炉，容量一般为10吨左右。为缩短装炉时间，提高熔化效率，减少吸收气体和卷入氧化膜，工业上已采用倾转式顶装料圆型炉。熔炼时最好应用快速分析仪器分析合金成分，并及时调整。为保证熔体纯洁，防止有害气体的污染和控制化学成分，除了尽可能缩短熔炼时间外，宜用以氯化钾和氯化钠为主的粉状熔剂覆盖，一般用量为炉料重量的0.42。熔炼温度通常控制在700750。 熔化后的金属还需进行精炼和过滤，以除掉金属中的有害气体氢和非金属夹杂物，以提高金属纯洁度。精炼通常用固体精炼剂或气体精炼剂。固体精炼剂一般以氯盐为主，也用以六氯乙烷代替氯盐的精炼剂。早期使用活性强的氯气作气体精炼剂，净化效果虽好，但对环境污染严重,因此发展出氮-氯混合气体、惰性气和三气体（N2、Cl2、CO）精炼剂,效果较好。为保证精炼效果，精炼气体中的氧和水分含量一般应分别小于0.03（体积）和 0.3克/米3。动态真空除气法也具有较好的除气和除钠效果。 过滤是让熔体金属通过中性或活性材料制成的过滤器，除去熔体中处于悬浮状的夹杂物。常用玻璃丝网、微孔陶瓷管和板、氧化铝粒作过滤床进行过滤，也可用电熔剂精炼、熔剂层过滤。 铸造一般采用立式或水平式水冷半连续铸造法。为改善立式铸造的坯锭组织和表面质量，还发展出电磁结晶槽、矮结晶槽和热顶铸造法（见金属的凝固）。水冷半连续铸造法是通过流槽将液体金属导入用水冷却的结晶器内，使液体金属冷却形成凝固的外壳，由铸造机底座牵引或靠自身重量均匀下降而脱出结晶器，形成坯锭。工艺参数因合金成分和坯锭尺寸的不同，差异很大。一般应尽量提高铸造速度和冷却速度，降低结晶槽的高度。铸造温度通常比合金的液相线高50110。此外,还发展出铝板带连续铸轧工艺。板材、带材生产 采用平辊轧制，基本工序为热轧、冷轧、热处理和精整。对化学成分复杂的 LY12、LC4等硬铝合金，热轧前应进行均匀化处理。处理温度一般低于合金中低熔点相的共晶温度1015，保温1224小时。硬铝合金的包铝是将包铝板放在经过铣面的坯锭两面，借助于热轧焊合。包铝层的厚度一般为板材厚度的4%。热轧一般在再结晶温度以上进行。热轧可在单机架可逆轧机上进行，或在多机架上实行连轧。为提高成品率和生产效率发展大铸锭轧制，锭重达1015吨以上。年产量在10万吨以下的工厂，一般用四辊可逆热轧和采用热上卷工艺，热轧带材厚度为68毫米左右。产量10万吨以上的工厂，多在四辊可逆热轧机开坯后采用单机架或两机架、三机架、五机架连轧，实行热精轧，带材厚度可达2.53.5毫米。热轧带材成卷后作为冷轧坯料。为保证金属有最佳的塑性，应在单相组织状态下进行热轧。LY11、LY12等合金的热轧开坯温度为400455。前几道道次变形率一般在10以内，以后逐渐增大。纯铝和软铝合金道次变形率可达50，硬铝合金则为40左右。热轧总变形率可达90以上。冷轧常在室温下进行，通过冷轧可获得尺寸精确、表面光洁和平整的较薄的板材和带材，并可获得具有特定力学性能的加工硬化的板材和带材。冷轧主要采用带式法生产工艺，应用四辊可逆轧机或四辊不可逆轧机进行冷轧，当前发展不可逆轧机进行冷轧。轧机装备有液压压下、液压弯辊、厚度自动控制系统或测辊缝的厚度自动控制系统及板形控制仪，由微型电子计算机控制、记录、储存各种参数，以获得尺寸精确、板形平整的板带材，如 0.18毫米带材公差可达5微米。小工厂也有块式法生产板材的。退火后铝的冷变形率可达90以上。多相的硬铝合金冷加工硬化明显，需中间退火。中间退火后的冷变形率为6070。热轧用乳液润滑，冷轧已由乳液发展为全油润滑。采用单独控制喷嘴的多段冷却系统，以减少铝板和轧辊的摩擦，冷却轧辊，控制辊型，洗除铝粉及其他杂质，以获得良好的表面质量及板形。 经冷轧和热处理后的带卷常在辊式矫直机上或在拉弯连续矫直机列上进行精整。平整淬火后的板片应在时效孕育期内进行，一般在淬火后3040分钟内完成。淬火板的平直压光总变形量不应超过2。 1955年试验成功的铝板带连续铸轧可生产薄板和铝箔坯料。中国于70年代初开始用此法生产薄板。 箔材生产 铝箔材可分为工业铝箔和包装铝箔。工业铝箔化学成分较纯，厚度为0.0050.2毫米，主要用作电气工业和电子工业的电容器、绝热材料、防湿材料等。包装铝箔厚度一般为0.0070.1毫米，有平箔、印花箔、涂色印花箔和裱纸铝箔等多种产品，主要用作食品、茶叶、纸烟等的包装材料。铝箔用带式生产法生产的最小厚度可达0.0025毫米，宽度达1800毫米。铝箔轧制为无辊缝轧制，轧辊始终处于弹性压扁状态。轧制时通过调整轧制力、轧制速度和控制张力来实现对箔材厚度的控制。粗轧时，采用轧制力控制箔材厚度；精轧时，箔材的厚度随着轧制速度的增加而减薄；张力愈大，厚度亦愈小；为了防止断片，张力选择通常为箔材的条件屈服强度0.2的0.20.4。低速轧制时常在润滑油中加入“厚油”或“稀油”调整铝箔的轧制厚度。润滑剂和轧辊状态对箔材质量有十分重要的影响。铝箔坯料来自冷轧铝卷，一般经340480预先退火,其厚度为0.40.7毫米。轧制时道次变形率为50左右,总变形率可达95以上。成品厚度小于0.010.02毫米的箔材应进行合卷、双张叠轧。 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。用于铝材生产的最大挤压机为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（）大于812，供锻造用坯料的大于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。 管材拉伸采用多条快速和盘筒拉伸，游动芯头盘管拉伸机卷筒直径达 6302900毫米，拉伸管坯直径可达4050毫米。拉管拉伸力为 1618吨，拉伸速度为 24米分，道次加工率一般为2540，此种工艺生产管材长度可达6000米。 线材生产 主要采用拉伸工艺生产。产品有铆钉线、焊条和导线。坯料用挤压、轧制或连铸连轧法生产。挤压法生产坯料，灵活性较大，制品性能较好。轧制法和连铸连轧法适于单一合金品种的坯料生产，生产效率高。锻件生产 主要用于飞机和机器制造上。锻件分自由锻件和模煅件，其坯料采用铸造和挤压坯料。最大的模锻水压机为70000吨，锻件最大尺寸的投影面积为4.5米2。铝合金的临界变形率约为515，为避免形成粗晶，模锻的变形率一般应大于15。为减少不均匀变形，常采用多向自由锻。热处理 保证制品最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。铝质材料在包装工业中的应用铝质材料在包装工业中的应用摘要:铝是一种资源丰富的白色轻金属，全世界的铝产量仅次于钢铁。它在包装工业中的应用在有色金属中占首位。铝作为包装材料，一般使用铝板、铝块和铝箔以及镀铝薄膜。铝板通常作为制罐材料或制盖材料；铝块用来制造挤压成形和减薄拉深成型的罐；铝箔一般用来做防潮内包装或制作复合材料以及软包装等。铝是一种资源丰富的白色轻金属，全世界的铝产量仅次于钢铁。它在包装工业中的应用在有色金属中占首位。铝作为包装材料，一般使用铝板、铝块和铝箔以及镀铝薄膜。铝板通常作为制罐材料或制盖材料；铝块用来制造挤压成形和减薄拉深成型的罐；铝箔一般用来做防潮内包装或制作复合材料以及软包装等。包装板材均属防锈铝合金，锰和镁主要起提高材料强度、改善加工性能等作用；铜也可提高材料强度，同时也会降低而寸蚀性能和加工性能；加入锌，特别是在与铜、镁同日寸加入时，其热处理效果变好，但耐蚀性和加工性会下降；硅的加入主要是降低铝的熔点，提高强度和熔融流动性，降低热膨胀系数。铝箔是由厚度为04-4)7mm(较多用05mm)的工业纯铝板经过多次冷轧减薄而制成的可挠性金属薄材。一 铝质材料的特点相比于其他包装材料，铝质材料具有以下优点：(1)铝的密度非常小，为27gcm ，仅为钢的35。这使得容器易于实现轻量化。铝的表面能自然生成一层致密的三氧化二铝薄膜，这层无色薄膜能阻止氧化的进一步进行。(2)铝无毒无味，符合包装食品的卫生标准。(3)铝表面光泽度高，易于着色，印刷效果好。(4)由铝材制成的易开盖开启性能优于镀锡板易开盖。(5)铝对光、热的反射性能和传导性能优异，可提高食品罐头加热灭菌和低温处理的效果。(6)铝的力学性能在低温状态下能保持不变，特别适用于冷冻食品的包装。(7)用铝箔制造的复合薄膜完全不透气和不透光，可有效保护内装食品。铝箔还可以提高铝塑复合膜的强度。(8)废料可回收再利用，既能节约能耗又能防止废弃物造成的公害，满足环保的要求。但是铝质材料也存在一些不足，主要有：(1)铝的生产相对马口铁和TFS来说能耗大得多，因此价格偏贵。(2)铝是非磁性材料，因此原有的利用磁性吸取原料的设备必须进行改造。(3)铝质材料耐蚀性较差，不宜用于盛装酸性、碱性及含盐量多的食品。(4)铝材质地较软，与马口铁相比强度较低，在制造和运输中易因碰撞而发生变形、表面擦伤等情况。(5)铝材焊接困难，因此只能用冲压或粘接的方法制造。目前可以通过与其他材料的复合来弥补铝材的部分缺点。例如，铝箔与纸或塑的复合，可增加它的刚度和抗拉强度；为克服薄壁铝罐刚度低的缺点，可在封闭容器之前填充少量液氮，液氮汽化产生的内压力可增加容器的刚度和抗压性能；由硝基纤维素和改性聚烯烃涂布的铝箔，不但提高了铝箔的化学性能、保持了良好的印刷外观，而且提供了热到合性。二铝质材料在包装中的应用1 铝质防盗瓶盖我国目前包装白酒、葡萄酒、药酒及饮料等多数仍以玻璃瓶为主，其中约有50的酒瓶盖使用铝材制造的防盗盖，我国防盗瓶盖将以每年10的速度增长，预计到2010年，防盗盖用量将达到150亿只，需用铝板带材6万吨左右。我国铝质瓶盖生产厂近200家，年设计能力约为90亿只，其中引进生产线30条，产能为50多亿只，可生产近百种各类瓶盖。铝质瓶盖多在自动化程度相当高的生产线上加工，因此对材料的强度、伸长率和尺寸偏差都要求很严格，否则会在深拉加工时产生破裂或折痕。为保证瓶盖成型后便于印刷，要求瓶盖料板面平坦，无滚痕、划伤和污斑，一般采用的合金材料有8001一HI4、3003一H16等。用料规格一般厚度为0204323mm，允许公差01，宽度为449-796mm。铝质瓶盖料的生产可分别采用热轧供坯或连铸连轧供坯，经冷轧轧制而成。生产实践表明，在防盗盖的使用效果上热轧坯料要优于铸轧坯料。2 铝塑泡罩包