铝合金如何生产的

根据铝合金的成分和生产工艺特点,通常分为形变与铸造铝合金两大类.工业上应用的主要有铝-锰,铝-镁,铝-镁-铜,铝-镁-硅-铜,铝-锌-镁-铜等合金.变形铝合金也叫熟铝合金,据其成分和性能特点又分为防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝和特殊铝等五种.

铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。

铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。

铝合金型材这里是指的是挤压铝型材。

具体的生产流程就是从挤压模具开始，再到挤压机上，铝棒经过加温后通过挤压模具挤压出来，然后形成一种铝型材的截面。

铝型材材一般都要经过后期的加工，铝型材经过时效之后，要做一些数控车床的加工，钻孔、铣槽、攻牙等。

还有后期做一些表面处理，表面的阳极氧化、电泳、烤漆等等。

根据铝合金的成分和生产工艺特点,通常分为形变与铸造铝合金两大类.工业上应用的主要有铝-锰,铝-镁,铝-镁-铜,铝-镁-硅-铜,铝-锌-镁-铜等合金.变形铝合金也叫熟铝合金,据其成分和性能特点又分为防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝和特殊铝等五种.

铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。

铝合金仍然保持了质轻的特点，但机械性能明显提高。铝合金材料的应用有以下三个方面：一是作为受力构件；二是作为门、窗、管、盖、壳等材料；三是作为装饰和绝热材料。利用铝合金阳极氧化处理后可以进行着色的特点，制成各种装饰品。铝合金板材、型材表面可以进行防腐、轧花、涂装、印刷等二次加工，制成各种装饰板材、型材，作为装饰材料。

纯铝的密度小（ρ=2.7g/m3），大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态 σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达 24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值 σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。 铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。 铝合金分两大类：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。 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。

生产流程如下：

1、断料

断料，又称“下料”，是铝合金门窗制作的第一道工序，也是关键的工序。断料主要使用切割设备，材料长度应根据设计要求并参考门窗施工大样图来确定，要求切割准确否则，门窗的方正难以保证，断料尺寸误差值应控制在2mm范围内。一般来说，推拉门窗断料宜采用直角切割平开门窗断料宜采用45°角切割其它类型应根据拼装方式来选用切割方式。

2、钻孔

铝合金门窗的框扇组装一般采用螺丝连接，因此不论是横竖杆件的组装，还是配件的固定，均需要在相应的位置钻孔。型材钻孔，可以用小型台钻或手枪式电钻，前者由于有工作台，所以能有效保证钻孔位置的精确度而后者是因为操作方便。

钻孔前应根据组装要求在型材上弹线定位，要求钻孔位置准确，孔径合适，不可在型材表面反复更改钻孔，因为孔一旦形成，则难以修复。

3、组装

将型材根据施工大样图要求通过连接件用螺丝连接组装。铝合金门窗的组装方式有45°角对接、直角对接和垂直对接三种。横竖杆的连接，一般采用专用的连接件或铝角码，再用螺钉、螺栓或铝角码固定。

此外，铝合金门窗的组装质量，应符合下列规定：

①门窗装饰表面不应有明显的损伤。每樘门窗局部擦伤、划伤，不应超过国家标准的规定。

②门窗上相邻构件着色表面不应有明显的色差。

③门窗表面应无铝屑、毛刺、油斑或其它污迹存在。装配连接处不应有外溢的胶粘剂。

（由美之选门窗提供）

一般产品都是浇铸，压铸，拉伸，挤压成形。前俩种，可以做比较复杂的工艺，后俩种，有一定的生产局限。

铝电解生产流程

现代铝工业生产采用冰晶石――氧化铝融盐电解法。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝是溶质被溶解，以碳素作为阳极（预焙阳极块），铝液作为阴极，通入直流电流后，在940℃～970℃下，电解槽两极上进行电化学反应，即电解。阳极产物主要是二氧化碳，和一氧化碳气体，但其中含有一定量的氟化氢（HF）等有害气体和固体粉尘，须对阳极气体进行净化处理，除去有害气体和粉尘后排入大气。阴极产物是铝液，铝液通过真空抬包从槽内抽出，送往铸造车间，在混合炉内净化澄清之后，浇注成铝锭，或生产成线坯，型材等。其生产工艺流程图如下图3－1：

氧化铝 氟化铝 碳阳极

直流电

阳极气体

铝 液

废气排空 返

电

解

槽

载氟氧化铝

铝 锭

合金、线坯

图3－1 铝电解生产工艺流程图

第二节 铝电解生产原辅材料

1. 氧化铝：

氧化铝通常称为“铝氧”，是一种白色粉状物，熔点为2050℃，沸点为3000℃，真密度为3.6g/cm3。它的流动性好，不溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中。它是铝电解生产的中的主要原料。

氧化铝在电解生产中的作用是：a. 不断地补充电解质中的铝离子，使其浓度保持在一定的范围内，保证电解生产的持续进行；b.氧化铝覆盖在电解质壳面上可以起到良好的保温作用，覆盖在阳极炭块的氧化；c.在烟气净化系统中充当吸附剂，用来吸附阳极气体中的氟化氢（HF）气体。

在化学纯度方面，要求氧化铝中杂质含量和水份要低。因为氧化铝中那些电位正于铝元素的氧化物，例如SiO2(二氧化硅)和Fe2O3(氧化铁)，在电解过程中会被铝还原，或者优先于铝离子在阴极析出。析出的硅、铁，进入铝内，降低铝的品位，而那些电位负于铝元素的氧化物，如Na2O、CaO（氧化钙）会分解冰晶石，一是引起氟化盐消耗，二是增加铝中的氢含量，三是产生氟化氢气体，污染环境。P2O3（五氧化二磷）会影响电流效率。氧化铝的化学成分要求见表3-1。

表3-1 我国氧化铝质量标准（YB814-75）

等级

代号 化学成份（％）

Al2O3含量

不少于 杂质含量不大于

SiO2 Fe2O3 Na2O 灼碱

一级

二级

三级

四级

五极

六级 Al2O3—1

Al2O3—2

Al2O3—3

Al2O3—4

Al2O3—5

Al2O3—6 98.6

98.5

48.4

98.3

98.2

97.8 0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.15 0.03

0.04

0.04

0.05

0.05

0.06 0.50

0.55

0.60

0.60

0.60

0.70 0.8

0.8

0.8

1.0

1.0

1.2

除化学成分外，中心下料预焙槽对氧化铝的物理性能也有特殊要求:

a. 具有较小的吸水性，在电解质中溶解性好；

b．粒度适宜，加料时飞扬损失少，能严密地覆盖在阳极炭块上，防止阳极在空气中氧化；

c. 保温性能好，活性大，从而能有效地吸收HF气体。

d. 安息角：35～38°。

根据氧化铝的物理性能不同，可分为三类：砂状、粉状和中间状，下表3－2列出三种氧化铝的特性。

表3-2 不同类型氧化铝的特性

氧化铝类型 安息角（°） 灼 减（％） 累 计 （％）

-44μm -74μm

砂 状

中间状

粉 状 30

40

45 1.0

0.5

0.5 5 -15

30-40

50-60 40-50

60-70

80-90