机械材料作业(结业)

机械材料作业机械材料作业 结业结业 作者 XX 铝合金材料发展概况与趋势 挤压工业 XX体育学院机 械工程材料结业论文专业老师 XX 专业名称 体育装备工程 xx年1月 13日学号09121XXXX9院系体育工程铝合金材料发展概况与趋势 挤 压工业 摘要通过对机械工程材料课程的学习与了解 作为当今工 业发展必须品 且应用越来越受倾昧的复合型 多功能材料 铝及铝合金 不管在工业 农业 电子 航天等各领域里自从有了 它的出现 人类向前发展的步伐明星加快了许多 本文主要讲述的是当今铝及铝合金材料在挤压工业发面的发展状况 与趋势 由于科学技术的进步 经济的高速发展与人民生活水平的不断提高 对铝及铝合金管 棒 型 线材产品提出了越来越高的要求 近 几十年来 国内外的生产技术与装备也获得了长足的发展并达到了 相当高的水平 我国的挤压工业与技术也有了极大的进步 但是与国际先进水平仍 有一定的差距 关键词铝及铝合金材料 挤压生产与技术 工艺装备 管棒型线材 生产 发展状况与趋势 一 1 1材料定义以铝为基的合金总称 主要合金元素有铜 硅 镁 锌 锰 次要合金元素有镍 铁 钛 铬 锂等 1 2铝及铝合金的分类铸造铝合金 在铸态下使用 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 运用如图所示1 3铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合 金 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 1 4铝合金的制造工艺参考及机械的制造工艺学及其相关的文献可以 查询得知 本文着重讲解铝合金在挤压工业方面的加工工艺学 二 挤压工业的发展概况与特点1 1世界铝挤压工业发展的新阶段自 1990年以来 全球铝工业进入了一个崭新的发展时期 随着科学技术的进步和经济的飞速发展 在全球经济一体化与大力 提高投资回报率的经营思想推动下 一方面加大结构调整力度 另 一方面开展了一场向科技研发大进军的热潮 以求更合理更均衡地利用与配置资源 不断扩大铝工业的规模 增 加铝产品的品种与规格 提高产品的科技含量并拓展其应用范围 大幅度降低资源与能源消耗 改善环保 大幅度降低成本与提高经 济效益 不断加强铝材部分替代钢材成为人民生活和经济部门基础 材料的地位 xx年世界原铝的产量达3880万t a以上 并以5 左右速度递增 估计 到2020年铝的产量会翻一番 达到6800万t a以上 xx年世界铝材的产量达3200万t a 其中挤压材1320万t a左右 并 以6 左右的速度递增 估计到2020年铝材的产消量可能超过5500万t a 可明显看出 调整产业结构 增加产量和品种 并加速扩大在急需 以节能降耗 减轻环境污染 提高安全舒适度为目的而实施轻量化 的交通运输工具及其他方面用量是现代世界铝及铝加工业发展的重 要特征 挤压是最重要的压力加工方法之一 在产量和用途上铝挤压材一直 是仅次于铝轧制材的铝合金材料 在结构 装饰和功能方面 铝合金挤压材 特别是铝合金型材是一 种 永不衰败 的材料 随着科技的进步和经济的发展及人民生活水平的提高 各种合金 品种 规格的高精度 复杂的实心和空心铝合金型材一极管材和棒 材 线材在建筑工程 航空航天 交通运输 现代汽车 电子电器 石化能源 机械制造等部门已广泛应用 特别是在急需轻量化的现代交通及其它领域方面 铝合金大 中型 工业型材 在近年来获得了高速发展 1 2中国铝挤压工业向现代化方向发展 掀起发展的新纪元中国铝工 业和铝加工业正处于高速持续发展的新阶段 经过几十年的发展和积累 特别是经过第一次 第二次发展高潮的 洗礼 中国铝及铝加工工业已完成了从无到有 由小到大 由低级 到中级 高级的发展过程 已成为名副其实的铝业大国 铝加工大 国 铝挤压大国 正向着铝业强国 铝加工强国 铝挤压强国进军 我国铝挤压工业的发展特点如下1 2 1建成了一大批大中型现代化挤 压企业 产能产量大幅度增长1980年至本世界初期 建成了大批以 生产建筑铝材为主的挤压企业 从xx年开始 掀起了建设大中型挤压机和挤压企业结构调整浪潮 配置了一大批大中型挤压机和组建了一批世界级挤压企业 年产能 和产量大幅度增加 见表1 表1xx xx年铝挤压材年生产能力及产量统计表项目年生产能力 万t axx29 0 xx350 xx439xx670 xx750 xx 预计 800年度年产量 万t a208254 4 298 8484644700年净出口 万t a9 6617 3730 7158 68790如我国目 前最大的铝挤压企业 忠旺铝型材有限公司 拥有72台大 中 小型挤压机 其中最大的 为125MN正向双动油压机 年产能力30万t a xx年产量达15万t a 左右 凤铝铝业有限公司是一家专业铝挤压企业 占地3000多亩 拥有大 中 小型挤压机50多台 年产能力20万t a以上 xx年年产量达12 万t a左右 其中工业材占40 以上 出口材占45 左右 该公司建有 大型的技术研发中心 研发出了大批的新材料 新工艺和新技术 1 2 2大型挤压机建设高潮迭起 反向挤压机引进剧增 到xx年底已投产的挤压机 吨位大于50MN的有20台左右 在建和拟 建的12台以上 到xx年 中国建成的打击压机将有30台以上 其中2 00MN1台 150MN1台 125MN2台 100MN2台 80MN级的5台 目前中国共有挤压机3800台以上 数量居世界第一 大型挤压机太 熟可与美国 俄罗斯比美 到xx年底 中国将有28台反向挤压机 其中10台是从德国SMS公司引 进的现代化水平很高的设备 因此 中国是拥有世界上数量最多 水平最高 吨位最大的反向挤 压机的国家 同时 大批小型的落后的挤压机正在被淘汰或改造 1 2 3加大了产业和产品调整力度 加强了科技自主开发能力 拓展 了应用领域 开发了大批新产品 新技术 新工艺 锌合金 新状态 新品种的多种性能与用途的新型铝合金挤压材大 量涌现 工业材建筑材的比例由上世纪的1882提高到了xx年2872 特别是在 交通运输和电子电器部门 铝型材获得呢广泛的应用 大中型工业 结构用材的比例大幅度增加 1 2 4出口量大增 已成为铝挤压材净出口国 见表1 xx年我国进口挤压材12 8万吨 出口量为99 3万吨 进出口量为87 万吨 三 国内外铝挤压技术与装备的发展现状与趋势3 1国内外铝挤压技 术现状与发展趋势3 1 1工艺装备向大型化 现代化 精密化和生产 线自动化方向发展经过几十年的发展 目前全世界已正式投产使用 的万吨级以上的大型挤压机约20台 拥有的国家是美国 俄罗斯 中国 日本和西欧 最大的是前苏联古比雪夫铝加工厂的200MN挤压机 美国于xx年将一 台125MN水压挤压机改造为世界最大的150MN双动油压挤压机 日本2 0世纪60年代末期已建造了一台95MN自给油压机 德国VAW波恩工厂1 999年投产了一台100MN的双动油压挤压机 意大利与xx年建成投产 了一台130MN的铜 铝油压挤压机 我国出了1970年在西南铝投产 于xx年和xx年分别在山东丛林和辽 宁忠旺已建成投产了100MN和125MN油压机各一台 据报道 国外几个工业发达国家都在研制压力更大 形式更为新颖 的挤压机 如270MN卧式挤压机以及400 500MN级挤压大直径管材的立式模锻 挤压联合水压机等 我国正在建造150MN和拟建200MN挤压机各一台 在挤压机本体方面 近年来国外发展了钢板组合框架和预应力 T 型头板柱结构机架 大量采用扁挤压筒 固定挤压垫片 活动模架 和内置式独立穿孔系统 在传动形式方面发展了自给油机传动系统 甚至100 150MN挤压机上也采用了油泵直接传动装置 液压系统打到了相当高的水平 现代挤压机及其辅助系统的工作都采用了PLC系统和CADEX等控制系 统 即实现了速度自动控制和等温 等速挤压 工模具自动快速装卸 乃至全机自动控制 挤压机的机前设备和机后设备已经实现了自动化和连续化生产 挤压设备正在向组装化 成套化和标准化方向发展 3 1 2大型优质圆 扁挤压筒与特种模具技术的突破性进展从设计计 算 结构选择 装卸方法 制模技术 新材料研制到提高模具寿命 等方面来看 挤压工模具技术都有很大发展 为了生产扁宽 薄壁 大断面铝合金型材 需要高比压的圆挤压筒 和优质的扁挤压筒 由于使用寿命短 大型高比压的扁挤压筒的设 计与制造成了世界性技术难题 近年来 由于计算机 有限元计算 工模具材料及热处理等技术的 进步 大型扁挤压筒的设计制造技术有了突破性进展 俄 美 德 日等国已研制出850mm 330mm 1100mm 300mm等比压达600MPa以 上的大型扁挤压筒 据称使用寿命在10000次左右 我国已研制成功 了670mm 270mm 1600mm的大型优质扁挤压筒 大型挤压工具的装卸自动化 快速化方面也有了很大进展 为全机 自动化创造了条件 在工模具材料方面 高合金化的铬镍模具钢 如2779 德国 H 11 H13美国 SKD61日本 4XMB 前苏联 我国近年来研制开发的用 于高温600度以上 高温强度比H13钢高一倍的SRm 1热挤压工具钢等的出现及新热处理方法 如真空淬火 离子氮化处 理 表面硬化处理等的应用 是工模具材料的品质向前推进了一大 步 电火花加工和电火花线切割加工 快走丝和慢走丝 技术用于制模 不仅提高了模孔的精度 硬度 降低了工作带表面粗糙度 而且 大大提高了制模生产效率 为实现制模自动化创造了条件 电子计算机及模拟技术用于挤压工模具的设计和制造技术CAD CAM技 术 为实现了工模具的设计与制造自动化 提高工模具的质量和寿 命开辟了一条崭新的道路 3 1 3挤压工艺不断改进和完善近年来 除了改进和完善了正反向挤 压方法及其工艺以外 出现了许多强化挤压过程的新工艺和新方法 并获得了实际的应用 像舌型模挤压 平面组合模挤压 变断面挤压 水冷模挤压 扁挤 压 宽展挤压 精密气 水冷在线淬火挤压 半固态挤压 高速挤 压 冷挤压 高效反向挤压 Conform连续挤压 连铸连挤 等温挤 压 特种拉伸 辊矫 形变热处理等新技术新工艺对于扩大铝型材的品种 提高挤 压速度和总的生产效率 提高产品品质 发掘铝型材的潜力 减少 挤压力 节能节资 环保卫生 降低成本等方面都有积极的意义 3 1 4铝挤压材的产品结构有了很大的改进据不完全统计 目前全世 界铝合金挤压材的产能已达2000万t a以上 xx年产量已达1320万吨 由于民用铝型材应用大增 而军用挤压材在铝挤压材的总量比例中 已下降到5 以下 结果使软合金比重大大增加 硬合金比重大大减 少 以20世纪90年代为例 美国铝挤压材中软硬合金之比为101 日本为 201 铝合金型材发展最快 其产量大约占整个挤压材的85 由于铝挤压材正在向大型化 扁宽化 整体化方向发展 大型材的 比重日益上升 已达整个型材产量的10 左右 目前铝型材品种已有50000多种 其中大型材1000多种 包括各种具 有复杂外形的型材 逐渐变断面型材和阶段变断面型材 大型整体 带筋壁板及异形空心型材 由于铝合金挤压材的产量 品种和规格不断扩大 其应用范围越来 越广泛了 在国民经济和人民生活中的地位与日俱增 3 2铝挤压技术的发展方向虽然金属挤压加工的进展有很多地方有待 于基础理论研究的进展 但最重要的是把这种基础理论研究与实际 应用相结合 以达到增产 降耗 节能 环保 提高生产效率 降 低成本 扩大品种 改善品质的共同目标 在发展金属挤压加工理论与技术时需要重点考虑的项目主要有1 少 功耗量 节能降耗 2 较少外部摩擦 提高变形效率 3 提高精 度 4 利用各向异性 内部应力 变形热处理等方法提高产品综合 性能 5 有效利用废料和开发综合利用技术 提高回收率和成品率 6 防止产生缺陷或利用缺陷 7 提高工模具品质和使用寿命 8 较少工序 9 增加单位时间的产量及节省劳动力 实现高速化 自动化 连续化 10 清洁生产 改善环境 降低劳动强度 四 结束语铝及铝合金挤压加工材是当今世界铝合金加工材的第二 大产品 占铝材总量 销量的40 左右 应用十分广泛 在国防军工 国名经济和人民生活方面都占有很高的地位 发挥重大作用 挤压法目前仍是铝及铝合金管 棒 型 线材最主要的生产方法 其产品覆盖面大 品种多 效率快 质量优 附加值高 深受人们 青睐 近年来 其生产规模 生产工艺技术 产品品种和质量 工艺装备 工模具技术都获得了高速发展 打到了相当高的水平 并正在向 大型 紧密 高效 节能 环保及现代化 国际一体化方向发展 经过几十年的发展 中国的铝挤压工业及技术装备有了很大的发展 已成为名副