南宁科学技术进步奖推荐书

1、2017年度南宁市科学技术进步奖推荐书一、 项目基本情况专业评审组:项目名称5005铝合金冰箱把手生产工艺技术研究与应用是否属于（b） 保密项目a、是 b、否主 要 占 兀 成 单 位南南铝业股份有限公司、广西大学主 要 占 兀 成 人李彬、陈平、李智、曾建民、黄霄、谭崇、张志军、黄宗福、周雄多、李永弟、梁丽华、雷素萍项目起止时间2014年5月1日起 2016 年6月30日止所属国民 经济行业c制造业项目曾获科技计 划、基金资助情况计划、基金名称编号下达部门下达年度广西科学研究与技术开发计划桂科重1598001-1广西壮族自治区科学技术 厅2014奖励类别（a ）a、技术开发类 b、推广应用类

2、c、重大工程类d、社会公益类学科分类名称（代码）4304020授权发明专利（项）2授权的其他知识产权（项）3南宁市科学技术奖励委员会办公室制、项目简介一、项目背景公司于2005年通过与国际知名家用电器零件供应商克罗米特公司合作，开发出了高 档豪华的家电用铝合金把手系列、面框系列等产品，逐年递增的生产规模使得铝合金冰箱 拉手成为了公司高利润、高附加值的铝深加工拳头产品。从 2011年4月28日起，美国对 原产于我国的铝型材作出反倾销和反补贴产业损害终裁，我公司生产的铝合金把手产品被列入美国双反产品中，造成 2012年下半年开始，公司生产的铝合金冰箱拉手产品无法正 常出口美国乃至其他地区。经研究，

3、公司决定采用5000系列铝镁合金取代6000系列合金，是不属于双反政策制 定的合金品种。由于此类合金的挤压具有较高的技术难度，技术起点较高，一般研发力量 较差或者技术力量薄弱的企业难以承担生产任务。因此对企业来说是一种新技术的挑战， 抓住这一机遇进行产品结构调整和升级，对于企业提升把控市场的能力意义重大。 二、主要技术内容及性能指标1、技术原理及创新性通过研究5005合金冰箱拉手的合金配比及力学性能、熔炼铸造 mg烧损控制、硬化合 金挤压成型和机加工、表面处理等生产技术；自主设计一体化的机加工技术装备，实现新 产品批量生产。采用5005铝镁合金替代6000系列生产冰箱拉手，满足欧美国家对我国铝

4、 型材双反政策以外的铝加工产品成分控制和质量要求，赢得出口销售欧美市场。产品实现 批量生产并出口，产生了重要的效益，技术水平走在了国内铝加工行业的领先水平。2、性能指标 铝镁合金成分内控标准范围为mg 1.001.10%, si: 0.100.25%,检测按gb/t7999-2007铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法中执行； 产品力学性能延伸强度rp0.240,抗拉强度rm 100mpa断后伸长率 a50mr 16%申请5件国家发明专利；在相关领域的重要期刊或会议上发表论文 2篇；三、知识产权项目形成了 8件专有专利技术（5件发明专利和3件实用新型专利），已有2件发明专 利和3件实用新型专利获

5、得授权。与此同时，项目小组分别在国际期刊上发表了 2篇论文， 形成了重要的技术成果，促进了铝加工行业的技术进步，在其他行业也具有良好的示范推 广效果。四、推广应用项目通过各项技术攻关，成功开发了美国双反倾销法案规定以外的高技术难度产品，不仅扭转了公司产品无法出口的局面，实现了预期的目标，销量还实现了大幅增长，为公司 创造了重要的经济效益。项目技术提供了可贵的经验和技术成果，有效的带动了行业的发 展，提升了我国的出口产品的技术含量和产品附加价值，对促进我国的铝加工行业向着高 端、高难度的技术产品方向发展起到了重要的引导和带领作用。三、项目主要科技创新一、项目创新点项目采用5005铝镁合金替代60

6、00系列生产家电用拉手是本项目最大的创新点，也是国内 首家采用铝镁硬合金一5005铝镁合金生产家电拉手的铝加工企业，项目在实施过程中解决了 产品的5005铝镁合金的熔炼技术、基材挤压技术、基材机加工、表面处理技术难题，产品实 现批量生产并出口，产生了重要的效益，技术水平走在了国内铝加工行业的领先水平。研究的 技术内容包括：（1）铝镁铝合金的成分配比、成分控制和熔铸精炼技术，以满足合金中mg成分的精确控制在0.1%的严格要求；合金中mg成分的控制范围小，虽然根据国标 gb/t3190-2008变形铝及铝合金化学成分中 的标准，5005铝镁合金的mg含量范围在0.50%1.10%,但根据美国反倾销

7、要求，mg含量必 须大于1.0%,因此mg含量的控制实际只能在1.0%1.10%之间，控制范围很小。合金熔炼铸 造中mg烧损的控制和合金成分配比计算，铝合金熔炼中，直接添加镁金属和中间合金，镁金 属容易烧损，一旦熔炼技术控制不当，容易造成镁烧损过度，成分过低，做出的成品就被判废； 成分过高，挤压难以成型。因此，5005铝镁合金的合金配比计算和熔炼过程中 mg烧损的控制 技术有重要的关系，熔炼铸造和 mg成分控制将是项目解决产品原材料 一5005铝镁合金生产的 技术难点。根据成分控制表计算原材料的准备，确定原材料的选取：重熔电解铝锭、铝硅中间合金、 镁锭、5005回炉料。计算各个原材料的合金含量

8、，制定严格的配料工艺和流程，使合金成分 严格控制在规定范围内。在熔炼铝锭达到 685c以上后，方可加入铝硅中间合金及镁锭。合金 熔融后根据工艺选取合金进行成分分析，根据gb/t7999-2007铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法，采用直读光谱仪对于成分含量进行分析，特别是mg含量的分析，需要专业、熟练的分析化验人员及准确、快速、稳定的检验设备，才能满足5005铝镁合金批量生产的要求。因此，项目还利用了广西大学材料学院重点实验室的先进分析设备对产品进行分析，并由 曾建民教授指导生产。熔炼过程必须有足够高的温度以保证金属及合金元素充分熔化及熔解。熔炼温度控制在 730c750c之间，中间进行合理的

9、搅拌，以促进所有合金元素的溶解（特别是难熔金属元素）， 扒除浮渣后再降至铸造温度，保证合金偏析程度最小，熔解的氢含量降低。熔炼过程中，采用 氮气喷粉精炼、除渣措施后获得高清洁度的、低含气量的合金液。严格控制含氢量及夹杂物， 使精炼剂和铝液充分接触，既节省精炼剂又能发挥精炼剂的最大功效。熔体精炼后还应有一定 的静谿时间，考虑到生产效率，一般静谿时间在 2030分钟。项目采用泡沫陶瓷过滤板对合金 进行熔炼炉体外在线过滤和除气管式过滤箱的方法，对非金属夹杂物和氢的去除有很好的效 果，通过在线过滤和除气，有限消除铸锭夹渣现象，并将铸锭中的氢含量控制在 0.110.20ml/100g。同时管式过滤箱还具

10、有加热、保温熔体的作用，能控制熔体温度在规定的范围内。项目将5005铝镁合金的铸造温度控制在 680c700c。对于 218mmm格的铸棒，采用 90105mm/minr低的铸造速度。采用液压铸造设备，铸造合格率达99.2%。均匀化处理工艺规定为565c,炉温控制温度为5c,保温时间5小时。保温结束后，立即将铸锭拉出均热炉 送进冷却室冷却。冷却时先风冷 3h再将水阀全部才t开，冷却到 50c以下。该项目申请了发明专利：家电拉手用铝合金及其熔体的净化方法（专利申请号 201410451477.1）,目前专利已授权。（2）针对铝镁合金加工硬化率高的问题，研究铝镁铝合金的挤压成型和焊合性能控制， 涉

11、及的工艺参数含挤压速度、铸棒温度、模具设计及挤压动力学等，做到有效保证质量和提高 生产效率，达到满足市场的产能要求；5005铝镁合金家电拉手挤压成型困难，铝镁合金属于硬合金，挤压成型拉手基材难度大， 挤压速度慢，对于产业化势必会造成生产效率低下影响效益，至今国内没有厂家使用铝镁合金生产铝合金家电拉手产品的先例。因此，5005铝镁合金家电拉手挤压成型产业化生产技术是本项目的研究重点和技术关键点。6063合金的可挤压系数为100,而5005铝镁合金的可挤压系数仅为80左右。由于铝合金 拉手的模具均为分流模，必须改善模具；为改善合金的焊合性能，设计采用高温慢速挤压；对 挤压后采用水冷淬火。首先采用工

12、频感应加热提高5005铝镁合金棒温，经过多次试验讨论，最终选择480-520 0 c,比6063合金高20-40 c。模具在挤压流程中扮演十分重要的角色，对 挤压的影响至关重要。现有的模具设计、加工、热处理等都已经完全能满足6063合金拉手的挤压。对于5005铝镁合金的变形抗力高于6063合金，在挤压过程中模具将受到更高的压力， 需要模具具备足够的强度，确保其在挤压中不会产生过量的弹性变形或塑性变形，保证挤压成 型的稳定性，以获得较好的品质和较高的成品率。因此，在模具设计上加以改进，降低铝在模 具中的摩擦力。项目采用多种改变的组合。缩短金属的流动路程从而减少摩擦力。如把上模改 薄，分流桥厚度缩

13、短，工作带减短，加大分流孔、消除所有阻碍等都有利于加快金属在模具内 的流动性；下模镶嵌硬质合金片，改善产品的表面质量。5005铝镁合金相对于6063合金具有更高的合金成分，其变形抗力增大，对于挤压速度必然有所影响。采用6063合金的挤压速度来挤压5005铝镁合金时，出现挤压机压力上升甚至挤不动，出来的铝材表面有拉铝、尺寸偏 小等质量问题，主要是由于5005铝镁合金中mg成分较高所带来的结果。为了获得合格的表面 质量，挤压5005铝镁合金必须降低挤压速度，形状简单的 ck104可以采用4-6mm/s的速度， 相对复杂的ck089采用2-3mm/s的速度。刚挤压出来的5005铝镁合金拉手基材由于温

14、度较高， 产品的表面很软，极易产生表面缺陷，如碰伤、划伤、碰凹等。因此，项目在挤压机的出料口 外增加水冷淬火系统，即在出料口外增加循环喷雾水槽，使产品经过水槽，快速冷却到接近室 温，既可以使滑出台滚筒不因高温而烧损，也可以避免产品出现过多过重的表面缺陷。从而保 证得到合格的5005铝镁合金挤压基材。该项目申请了发明专利：铝合金挤压模具废铝自动清除装谿（专利申请号201510653470.2）, 目前专利已授权。（3）针对铝镁合金加工硬化特点，找出产品表面刷纹、角度锯切、钻孔、攻丝、压弯等 工序合理参数的设谿，包括设备转速、压力、加工量等，以确保各工序质量控制的cpkfi （稳定控制指标值）和探

15、索出产量和工具寿命的关联性便于生产的管理；5005铝镁合金拉手mg含量高，在钻孔时刀具磨损快，型材易磨光，出现亮带。改进孔深 加工设备，将原来自动退刀，变为手动退刀，刀具必须保持锋利，生产中注意刀具的磨损情况， 按规定频次更换及修复。同时操作工按要求全检过检验平台，以保证把手尺寸合格。加强质检 员提高钻孔不稳定工序抽检频率和生产管理监督。质检控制方面，为了防止因设备不稳定而造 成孔深偏差不合格，将孔深内控：由11.5mm（加平面间隙），变为11.8mm（不加平面间隙）。 另一方面，新增先进的4轴cncfc工中心、把手智能自动化生产线设备，自主研制把手圆盘式 自动化一体机，提高钻孔质量和生产自动

16、化，降低人工劳动强度和生产成本。5005铝镁合金拉手刷纹时轮子的摩擦力大，发热量高，导致刷纹轮的使用寿命短，大批量生产时对刷纹纹路 产生影响。采用提高原冷却液配比，刷纹时要多检查把手表面质量，及时处理刷纹出现的问题。 同时由于摩擦力大，产生粉尘较多，容易导致金属粉尘爆炸，因此需增加除尘机等设备。在压 弯方面，5005铝镁合金拉手与6063合金有微小差别，直接用 6063压弯模压弯把手弧度与图 纸尺寸不一致。因此，原压弯模上垫硅胶片保证把手弧度。项目申请了发明专利：铝合金工件圆盘式自动化一体机（专利申请号201410451477.1）,目前专利已受理正在公示审查中。该设备集铳大孔、钻侧孔、攻丝、

17、倒角设备围成圆圈，中心 由圆盘和工作带实现铝工件的每个工件每步骤的自动加工，而只需要一个员工操作。本设备的发明真正的实现了家电铝工件多个机加工步骤自动化生产，极大降低人力成本；工作效率高， 安全性能好；一次装夹，减少碰划伤，提高成品率；投入少，制造成本低； 结构简单，易维护。项目申请了发明专利：铝挂钩折弯自动化一体机（专利申请号：201610662191.7 ）,目前专利已受理正在公示审查中。针对 5005硬合金家电拉手研制了一种能够锯切和折弯一体的自 动化铝工件加工设备，使得工作效率高、设备制造成本低，安全性能好。项目申请了发明专利：弯曲铝工件端面自动去毛刺机（专利申请号：201510653

18、652.x）,专利已受理正在公示审查中。该设备能够对铝合金拉手的两端进行全方位去除毛刺，操作简单方便，去毛刺效果好、环保安全，降低工人的劳动强度，且效率大大提高。实现了对工件的机 械化、批量化去毛刺作业。该发明不仅仅限于铝工件的去毛刺的应用，还可以适用应用于其他 领域合金的去毛刺，能够高效的去除毛刺。（4）研究铝镁合金产品在前处理、无烟抛光、氧化、染色、封孔等表面处理环节的特性， 得出各工序参数的有效调整，以得到比 6063合金冰箱拉手更高的表面状态及质量指标。达到 产品出口欧美的合金成分控制指标和表面质量标准要求。表面处理技术，表面处理分为阳极氧化和静电粉末喷涂两种方式，由于5005铝镁合金

19、硬度比6063合金大，表面光亮度较暗，因此需要对原有的阳极氧化和喷涂前处理工艺技术参数， 才能获得和6063 一样的表面性能。5005铝镁合金拉手氧化后亮度比6063合金的高。增加无 烟消光抛光工艺技术，保证了产品的亮度合格。5005铝镁合金的镁含量高，大批量氧化后氧化槽中的mg2含量就会上升影响氧化膜质量。因此，定期处理槽液，降低mg2含量。为使5005 铝镁合金拉手喷涂后表面光滑无毛刺，项目新增双砂带圆管抛光机对基材表面进行抛光后再进 行静电粉末喷涂。为了得到高表面质量产品，项目对原有的全自动小型静电粉末喷涂生产线进 行升级全面改造，改进喷涂前处理的槽液喷淋工艺，更换先进喷枪等，从而保证产

20、品的质量。（5）研究铝镁合金材质和工艺数据库研究。为了生产的稳定性，必须对生产过程进行有 效的监控。因此必须开发材质和工艺数据库，收集、存储、调用各种工艺数据，实现现代化的 管理模式，稳定产品质量。二、项目技术成果及应用推广情况通过项目的实施，解决了产品研究开发过程的关键技术，包括：铝工件表面刷纹、铝合金 挤压模具清洗、家电拉手用铝合金及其熔体的净化、铝合金工件冲孔自动送料装谿等技术。通 过委托广西壮族自治区科学技术情报研究所查新和广西大学材料学院的国际专利技术搜索，未见国内有开展5005铝镁合金家电铝组件产品技术研究的公开文献报道。同时，项目形成了 8件专有专利技术（5件发明专利和3件实用新

21、型专利），已有2件发 明专利和3件实用新型专利获得授权，为公司积累了重要的新型铝镁合金冰箱把手精深加工技 术。具体专利明细如表1所示。表1项目申请专利情况序 号申请日专利名称专利种类状态1201410451477.12014年9月9日家电拉手用铝合金及 其熔体的净化方法发明专利授权2201510653470.22015年10月10日铝合金挤压模具废铝 自动清除装谿发明专利授权3201510653652.x2015年10月10日弯曲铝工件端面自动 去毛刺机发明专利受理4201610664711.82016年8月12日铝合金工件圆盘式自 动化一体机发明专利受理5201610662191.72016

22、年8月12日铝挂钩折弯自动化一 体机发明专利受理6201520784253.22016年2月10日弯曲铝工件端面自动 去毛刺机实用新型授权7201620883166.72017年4月5日铝合金工件圆盘式自 动化一体机实用新型授权8201620880526.82017年1月4日铝挂钩折弯自动化一 体机实用新型授权与此同时，项目团队根据在实践中总结经验，在项目期间发表了2篇论文,期刊先进材料导报上，还有1篇待发表。具体如表2所示：表2项目在相关领域发表的论文在舁 厅p论文名称作者发表杂志或期刊15005铝镁合金热压缩本构 模型的建立段亚非、陈灵、曾建民锻压技术，待发表2relationshipbe

23、tweenheat treatments and corrosion of al-si-mg casting alloy (al-si-mg )陈平、梁丽华、罗龚、 曾建民advanced materials researc vol. 900 (2014) pp 96-99(先这材料导报)3studyon hydrogencontentofsolidindustrial pure aluminum黄存、曾建民、梁丽华、 甘武奎、卢锦波applied mechanics and materialsvols. 633-634 (2014) pp 129-13 (先进材料导报)通过项目的实施，开发了

24、 5005铝镁合金家电拉手产品，并实现批量生产，通过广西壮族 自治区产品质量监督检验院的检测，产品各项性能达到国标gbt 6892-2006一般工业用铝及铝合金挤压型材、gb5237.1-2008铝合金建筑型材、gbt/7999-2007铝合金光谱成分 分析试验方法和客户的技术要求。-8 -五、项目曾获科技奖励情况获奖时间奖项名称奖励等级授奖部门（单位）六、公开发表的论文专著（不超过20篇）在舁 厅p论文专著名称/刊名/作者年卷贝码（年卷页）发表时间（年 月）通讯作者第一作者1relationship between heat treatments and corrosion of al-si

25、-mg casting alloy (al-si-mg ) / advancedmaterials research vol. 900 (2014) pp 96-99 (先进 材料导报)/陈平、梁丽华、 罗龚、曾建民alsimg熔体 合金的热处理 与耐腐蚀研 究，先进材料 导报，2014 年，900期9699页2014 年 2 月27日陈平陈平2study on hydrogen content of solid industrial pure aluminum/ appliedmechanics and materials vols. 633-634 (2014) pp 129-132 (先

26、进材料导报) /黄存、曾建民、梁丽华、 甘武奎、卢锦波固态工业纯洁 铝中氢含量的 研究，先进材 料导报，2014 年，633634 期,129-133页2014 年 9 月19日黄信黄信35005铝镁合金热压缩本构 模型的建立/锻压技术/段 亚非、陈灵、曾建民锻压技术彳寸及表段亚非段亚非七、项目知识产权情况（不超过10件）知识产 权 类别知识产权具体 名称国家（地区）授权号授权 日期证书 编号权利 人发明人专 利 状 态发明专 利家电拉手用铝 合金及其熔体 的净化方法中国201410451477.12016口 6月29日2126082南南 铝业 股份 有限 公司周雄多、何 小梅、雷素萍有 效发明铝合金挤压模 具废铝自动清 除装谿中国201510653470.22017年4月