铝基础知识讲义PPT课件.ppt

铝的基本知识 迟庆国 中国忠旺控股有限公司 1 铝的基本特性及应用范围 铝是地壳中分布最广 储量最多的金属元素之一 约占地壳总质量的8 2 仅次于氧和硅 比铁 约占5 1 镁 约占2 1 和钛 约占0 6 的总和还多 它的化学元素符号为AL aluminum 熔点低660 铝是一种比较年轻的白色金属 其整个发展历史也不过200年 而有工业生产规模仅仅是20世纪初才开始的 中国忠旺控股有限公司 2 铝的基本特性及主要应用领域 中国忠旺控股有限公司 3 2020 3 19 4 断面计算线密度 1计算100mm 10mm铝排每米重量100mm 10mm 2 7 1000 2 7kg m2带孔断面计算 外轮廓截面积 内轮廓截面积 2 7 10003复杂断面计算CAD软件 region 形成面域 subtract 相减 area 求截面积 再截面积 2 7 1000 中国忠旺控股有限公司 5 中国忠旺控股有限公司 6 中国忠旺控股有限公司 7 中国忠旺控股有限公司 8 铝的分类 生铝 翻砂铝 是一种天然提炼的化学成分氧化铝中提取出来的纯度不高的铝 生铝是不纯净的铝 它和生铁一样 使劲一敲就碎 熟铝 常见的铝制品又轻又薄 这是熟铝 纯铝比较软 富有延展性 易于塑性成形 如果根据各种不同的用途 要求具有更高的强度和改善材料的组织和其它各种性能 可以在纯铝中添加少量镁 锰 铜等金属冶炼而成的 生产出满足各种性能和用途的铝合金 抗腐蚀性和硬度都得到很大的提高 中国忠旺控股有限公司 9 铝合金的分类 铝合金一般分为变形铝合金和铸造铝合金 例如 ZL102 ZL107 ZL305等均为铸造铝合金 例如 1 7系为变形铝合金 中国忠旺控股有限公司 10 变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多 目前 世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类 一 按合金状态及热处理特点进行分类 可分为热处理不可强化合金 如纯铝 Al Mn Al Mg系合金等 热处理可强化合金 如 Al Mg Si Al Cu等系合金 热处理不可强化常见铝合金有L2 1060 L3 1050 LF2 5052 LF4 5083 LF6 LF21 3003 热处理可强化常见铝合金有LY11 2017 LY12 2024 LD2 LD5 LD10 2014 LD30 6061 LD31 6063 LC4 LC9 7075 例6061属于热处理可强化铝合金 具有良好的可成型性 可焊接性 可机加工性 同时具有中等强度 典型用途 航空固定装置 卡车 塔式建筑 船 管道及其它需要有强度 可焊性能的建筑领域 中国忠旺控股有限公司 11 6061化学成分范围 Si0 4 0 8Fe 0 7Cu0 15 0 4Mn 0 15Mg0 8 1 2Cr0 04 0 35Zn 0 25Ti 0 15其它成分最大总含量0 15其余为AL 中国忠旺控股有限公司 12 2020 3 19 13 6063化学成分范围 Si0 2 0 6Fe 0 35Cu 0 1Mn 0 1Mg0 45 0 9Cr 0 1Zn 0 1Ti 0 1其它成分最大总含量0 15其余为AL 二 按合金性能和用途可分为 工业纯铝 防锈铝合金 切削铝合金 耐热铝合金 低强度铝合金 中强度铝合金 高强度铝合金 硬铝 超高强度铝合金 超硬铝 锻造铝合金及特殊铝合金等 变形铝合金的分类 中国忠旺控股有限公司 14 三 按合金中所含主要元素成分可分为 1XXX系 工业纯铝 2XXX系 Al Cu Al Cu Mn合金 3XXX系 Al Mn合金 4XXX系 Al Si合金 5XXX系 Al Mg合金 6XXX系 Al Mg Si合金 7XXX系 Al Mg Si Cu合金 8XXX系 Al 其它元素合金 变形铝合金的分类 中国忠旺控股有限公司 15 各系铝合金特点 1系 特点 含铝99 00 以上 导电性有好 耐腐蚀性能好 焊接性能好 强度低 不可热处理强化 应用范围 高纯铝 含铝量99 9 以上 主要用于科学试验 化学工业及特殊用途 2系 特点 以铜为主要合金元素的含铝合金 也会添加锰 镁 铅和铋为了切削性 如 2011合金 在熔练过程中要注意安全防护 会产生有害气体 2014合金用天航空工业 强度高 2017合金比2014合金强度低一点 但比较容易加工 2014可热处理强化 缺点 晶间腐蚀倾向严重 应用范围 航空工业 2014合金 螺丝 2011合金 和使用温度较高的行业 2017合金 中国忠旺控股有限公司 16 各系铝合金特点 3系 特点 以锰为主要合金元素的铝合金 不可热处理强化 耐腐蚀性能好 焊接性能好 塑性好 接近超铝合金 缺点 强度低 但可以通过冷加工硬化来加强强度 退火时容易产生粗大晶粒 应用范围 飞机上使用的导油无缝管 3003合金 易拉罐 3004合金 4系 以硅为主 不常用 部分4系可热处理强化 但也有部分4系合金不可热处理化 5系 特点 以镁为主 耐耐性能好 焊接性能好 疲劳强度好 不可热处理强化 只能冷加工提高强度 应用范围 割草机的手柄 飞机油箱导管 防弹衣 中国忠旺控股有限公司 17 各系铝合金特点 6系 特点 以镁和硅为主 Mg2Si为主要强化相 目前应用最广泛的合金 6063 6061用的最多 其它6082 6160 6125 6262 6060 6005 6463 6063 6060 6463在6系中强度比较低 6262 6005 6082 6061在6系中强度比较高 特性 中等强度 耐腐蚀性能好 焊接性能好 工艺性能好 易挤压出成形 氧化着色性能好 应用范围 交能工具 如 汽车行李架 门 窗 车身 散热片 间箱外壳 6063建筑型材 灌溉管材以及供车辆 台架 家具 栏杆等用的挤压型材 6005挤压型材与管材 用于要求强度大于6063合金的结构件 如梯子 电视天线等 中国忠旺控股有限公司 18 各系铝合金特点 7系 特点 以锌为主 但有时也要少量添加了镁 铜 其中超硬铝合金就是含有锌 铅 镁和铜合金接近钢材的硬度 挤压速度较6系合金慢 焊接性能好 7005和7075是7系中最高的档次 可热处理强化 应用范围 航空方面 飞机的承力构件 起落架 火箭 螺旋桨 航空飞船 中国忠旺控股有限公司 19 中国变形铝合金状态表示法 根据GB T16475一1996标准规定 基础状态代号用一个英文大写字母表示 细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示 中国变形铝合金状态构成为 基础状态代号和细分状态代号 中国忠旺控股有限公司 20 基础状态代号 中国忠旺控股有限公司 21 H111 适用于最终退火后又进行了适量的加工硬化 但加工硬化程度又不及H11状态的产品 H112 适用于热加工成型的产品 该状态产品的力学性能有规定要求 H116 用于镁含量 4 0 的5XXX系合金制成的产品 这些产品具有规定的力学性能和抗剥落腐蚀性能要求 中国忠旺控股有限公司 22 TX细分状态代号说明与应用 T0 固溶热处理后 经自然时效再通过冷加工状态 适用于冷加工提高强度的产品 T1 由高温成型过程冷却 然后自然时效至基本稳定的状态 适用于由高温成型过程冷却后 不再进行冷加工 可进行矫直 矫平 但不影响力学性能极限 的产品 中国忠旺控股有限公司 23 T2 由高温成型过程冷却 经冷加工后自然时效至基本稳定的状态适用于由高温成型过程冷却后 进行冷加工或矫直 矫平以提高强度的产品 T3 固溶热处理后进行冷加工 再经自然时效至基本稳定的状态适用于在固溶热处理后 进行冷加工或矫直 矫平以提高强度的产品 中国忠旺控股有限公司 24 T4 固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态适用于固溶热处理后 不再进行冷加工 可进行矫直 矫平但不影响力学性能极限 的产品例如把手型材6060 T4T5 由高温成型过程冷却 然后进行人工时效状态适用于由高温成型过程冷却后 不经过冷加工 可进行矫直 矫平 但不影响力学性能极限 予以人工时效的产品 例如门窗 幕墙型材6063 T5 中国忠旺控股有限公司 25 T6 固溶热处理后进行人工时效的状态适用于固溶热处理后 不再进行冷加工 可进行矫直 矫平 但不影响力学性能极限的产品 例如幕墙立柱6063 T6T7 固溶热处理后进行过时效的状态适用于固溶热处理后 为获取某些重要特性 在人工时效时 强度在时效曲线上越过了最高峰点的产品 T8 固溶热处理后经冷加工 然后进行人工时效的状态适用于经冷加工或矫直 矫平提高强度的产品 中国忠旺控股有限公司 26 T9 固溶热处理后人工时效 然后进行冷加工的状态适用于经冷加工提高强度的产品T10 由高温成型过程冷却后 进行冷加工然后人工时效的状态 适用于经冷加工矫直 矫平以提高强度的产品 中国忠旺控股有限公司 27 2020 3 19 28 铝合金型材用途分类 1工业铝型材高速铁路列车 飞机 轮船 工业设备等材质众多2建筑铝型材门窗 幕墙 隔断等材质6063 T5 T66061 T5 T6 2020 3 19 29 铝型材的常用表面处理分类 1基材2阳极氧化3静电粉末喷涂4木纹转印5氟碳漆喷涂6电泳涂漆 2020 3 19 30 2020 3 19 31 铝材生产工序 熔铸挤压氧化电泳喷涂 包含木纹转印 穿条包装入库 2020 3 19 32 铝材生产工序 铸棒 熔铸 铝锭 熔炼 铸棒 锯切熔炼铸造温度730 750 2020 3 19 33 铝材生产工序 挤压 挤压机 牵引机 2020 3 19 34 铝材生产工序 挤压 铝棒加热炉1短棒加热炉2长棒热剪加热炉圆铸锭加热温度480 40 模具加热温度允许在460 40 之间 2020 3 19 35 铝材生产工序 时效 时效炉 用于铝合金型材时效处理 促进型材强度加热方式 燃油 燃气 电生产能力 8 15吨 次工作温度 200 5 双向双速热风循环 温差 5 到达温度后保温3小时出炉 出炉后立即开风机吹风20分钟冷却 2020 3 19 36 铝型材的常用表面处理性能特点 基材 铝材挤压出后 时效或不时效 不做表面处理 暴露在空气中会形成0 01 0 02微米的氧化膜 这层氧化膜是非晶态的 薄而多孔 不均匀 硬度也不高 虽然在大气中有一定的耐蚀性 但是在酸性或碱性溶液中易被腐蚀 不能作为可靠的防护 装饰性膜层 2020 3 19 37 铝型材的常用表面处理性能特点 基材应用领域 在不需要表面处理或 深加工后再进行表面处理的产品 角码 散热器 工业材等 2020 3 19 38 铝型材的常用表面处理性能特点 阳极氧化 将铝及铝合金放入电解液中 以铝工件为阳极 电解液中其它材料为阴极 在外加电流作用下 使其表面生成氧化膜 这种方法称为阳极氧化 材挤出后经过时效 经过阳极氧化处理 表面形成AL2O3 以达到防护 装饰的作用 非标氧化膜 4 5 m AA10国标氧化膜 10 m 常用 AA15氧化膜 15 m 2020 3 19 39 铝型材的常用表面处理性能特点 阳极氧化应用领域 幕墙 门窗主体型材 锁条等特点 膜厚均匀 膜层显微硬度高 抗磨性好 着色金属离子电沉积在膜孔底层坚固 均匀 光散射性好 耐蚀性 2020 3 19 40 铝型材的常用表面处理性能特点 静电粉末喷涂是用喷粉设备把粉末涂料喷涂到工件的表面 在静电作用下 粉末会均匀的吸附于工件表面 形成粉状的涂层 粉状涂层经过高温烘烤流平固化 变成效果各异 粉末涂料的不同种类效果 的最终涂层 粉末喷涂的喷涂效果在机械强度 附着力 耐腐蚀 耐老化等方面优于喷漆工艺 成本也在同效果的喷漆之下 2020 3 19 41 铝型材的常用表面处理性能特点 静电粉末喷涂 铝材挤出后经过时效 铬化 静电喷粉 固化 应用领域 幕墙 门窗主体型材 百叶 粉末喷涂优点可选喷涂色卡与传统的油漆工艺相比 粉末涂装的优点是1 高效 由于是一次性成膜 可提高生产率30 40 2 节能 降低能耗约30 2020 3 19 42 铝型材的常用表面处理性能特点 3 污染少 无有机溶剂挥发 不含油漆涂料中甲苯 二甲苯等有害气体 4 涂料利用率高 可达95 以上 且粉末回收后可多次利用 5 涂膜性能好 一次性成膜厚度可达50 80 m 其附着力 耐蚀性等综合指标都比油漆工艺好 6 成品率高 在未固化前 可进行二次重喷 粉末涂装工艺种类较多 常见的有静电喷粉和浸塑两种 2020 3 19 43 铝型材静电粉末喷涂生产线 卧式生产线 喷枪 2020 3 19 44 铝型材静电粉末喷涂生产线 2020 3 19 45 铝型材静电粉末喷涂生产线 立式静电粉末喷涂生产线 2020 3 19 46 铝型材的常用表面处理性能特点 立 卧式静电粉末喷涂生产线对比 1卧式静电粉末喷涂生产线 适于小批量生产 更换粉末方便快捷 产生滴溜 效果逊色于立式线 2020 3 19 47 铝型材的常用表面处理性能特点 立 卧式静电粉末喷涂生产线对比 2立式喷涂线设备采用全程电脑监控 全自动流水生产线作业 是一条设备先进 运作快捷 最适宜大批量生产的一条生产线 该生产线的建成投产 对产品品质的提升起着重要作