铝基础知识讲义.ppt

单击此处编辑母版标题样式,中国忠旺控股有限公司,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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,基本特性,主要特点,主要应用领域质量轻,铝的密度为,2.7,g/cm3,，约为铜8.9或铁的1/3。是轻量化的良好材料,用于制造飞机、航天器、轨道车辆、汽车、船舶、桥梁、高层建筑、重型机械部件和质量轻的容器等。,强度好,(铝合金),铝的力学性能不如钢铁，但它的比强度高，可以添加铜、镁、锰、锌、硅等合金元素制成铝合金，再经热处理得到很高的强度。铝合金的比强度较普通钢好，也可以和特殊钢媲美,用于制造桥梁、飞机、压力容器、集装箱、建筑结构材料、小五金等,中国忠旺控股有限公司,3,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/m,2带孔断面计算,（外轮廓截面积-内轮廓截面积）*2.7/1000,3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,4,基本特性,主要特点,主要应用领域,易加工,铝的延展性优良，易于挤出形状复杂的中空型材和适于拉伸加工及其它各种冷热塑性成形,受力结构部件框架，一般用品及各种容器、光学仪器及其它形状复杂的精密零件。,美观,、适用于各种表面处理,铝及其合金的表面有氧化膜，呈银白色，相当美观。如果经过氧化处理，其表面的氧化膜更牢固，而且还可以用着色氧化、电泳和喷涂等方法，制造出各种颜色和光泽的表面。,建筑用壁板、器具装饰、装饰品、标牌、门窗、幕墙、汽车和飞机蒙皮、仪表外壳及室内外装修材料等。,中国忠旺控股有限公司,5,基本特性,主要特点,主要应用领域,耐蚀性,、耐气候性好,铝及其合金，因为表面能生成硬而且致密的氧化薄膜，很多物质对它不产生腐蚀作用。选择不同合金，在工业地区、海岸地区使用，也会有很优良的耐久性。,门板、车辆、船舶外部覆盖材料、厨房器具、化学装置、屋顶瓦板、电动洗衣机、海水淡化、化工石油、材料、化学药品包装等。,耐化学药品,对硝酸、冰醋酸、过氧化氢等化学药品不反应，有非常好的耐药性,用于化学装置、包装及酸和化学制品包装等,中国忠旺控股有限公司,6,基本特性,主要特点,主要应用领域,导热、导电性好,热导率、电导率仅次于铜，约为钢铁的3 4倍,电线、母线接头、锅、电饭锅、热交换器、汽车散热器、电子元件等。,对光、热、电波的,反射性好,对光的反射率，抛光铝为70%，高纯度铝经过电解抛光后为94，比银(92%)还高。铝对热辐射和电波也有很好的反射性能,照明器具、反射镜、屋顶瓦板、抛物面天线、冷藏库、冷冻库、投光器、冷暖器的隔热材料,无磁性,铝是非磁性体,船上用的罗盘、天线、操舵室的器具等,吸音性,铝对声音是非传播体，有吸收声波的性能,用于室内天棚板等,中国忠旺控股有限公司,7,基本特性,主要特点,主要应用领域,无毒,铝本身没有毒性，它与大多数食品接触时溶出量很微小。同时由于表面光滑、容易清洗，故细菌不易停留繁殖,食具、食品包装、鱼罐、鱼仓、医疗机脏、食品容器、食品机械。,耐低温,铝在温度低时，它的强度反而增加而无脆性，因此它是理想的低温装置材料,冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、氧及氢的生产装置等,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,Si0.4-0.8,Fe0.7,Cu0.15-0.4,Mn0.15,Mg0.8-1.2,Cr0.04-0.35,Zn0.25,Ti0.15,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,12,6063化学成分范围,Si0.2-0.6,Fe0.35,Cu0.1,Mn0.1,Mg0.45-0.9,Cr0.1,Zn0.1,Ti0.1,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,13,二.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,代号,名 称,说明与应用,F,自由加工,状态,适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定,O,退火状态,适用于经完全退火获得最低强度的加工产品,H,加工硬化,状态,适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过)使强度有所降低的附加热处理。,W,固溶热处理状态,一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段,T,热处理状态,适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定状态的产品,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-T4,T5：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-T6,T7：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,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/T6 6061-T5/T6,中国忠旺控股有限公司,28,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,中国忠旺控股有限公司,29,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,中国忠旺控股有限公司,30,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,中国忠旺控股有限公司,31,铝材生产工序-挤压,挤压机，牵引机,中国忠旺控股有限公司,32,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48040,模具加热温度允许在46040之间,中国忠旺控股有限公司,33,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：2005,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,中国忠旺控股有限公司,34,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。,中国忠旺控股有限公司,35,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),中国忠旺控股有限公司,36,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AL,2,O,3,，以达到防护-装饰的作用。,非标氧化膜（4-5m），,AA10国标氧化膜10m。(常用),AA15氧化膜15m。,中国忠旺控股有限公司,37,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。,中国忠旺控股有限公司,38,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。,中国忠旺控股有限公司,39,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%,中国忠旺控股有限公司,40,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50-80m，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。,中国忠旺控股有限公司,41,铝型材静电粉末喷涂生产线,卧式生产线,喷枪,中国忠旺控股有限公司,42,铝型材静电粉末喷涂生产线,中国忠旺控股有限公司,43,铝型材静电粉末喷涂生产线,立式静电粉,末喷涂生产线,中国忠旺控股有限公司,44,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。,中国忠旺控股有限公司45,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用，同时提高了生产效率、减少了粉末浪费及能源消耗低、占地面积小；单线年产量可达16800吨，比卧式喷涂线单线年产增加3倍；单线节省人力1/3；经立式喷涂的产品表面比较流平、膜厚均匀、无挂具印痕,中国忠旺控股有限公司,46,铝型材的常用表面处理性能特点,木纹转印,：先喷底色再用木纹纸吸附加热，形成表面木纹效果。分平面木纹和立体木纹。,应用于室内门窗,1.成品门窗接近木窗效果。,2.耐腐蚀性和耐磨性均差。,3.不能长期经受紫外线辐射和酸,雨腐蚀，易褪色，一般放于室内侧。,中国忠旺控股有限公司,47,铝型材木纹转印,木纹转印生产线,木纹纸,中国忠旺控股有限公司,48,铝型材氟碳漆喷涂,氟碳漆喷涂：附着力好，经得起各种气候侵蚀，不会积聚污垢、颜色均匀鲜艳。,（门窗幕墙外装饰面）,中国忠旺控股有限公司,49,电泳涂漆：电泳复合膜表面平整、光滑、亮丽、硬度高、耐磨性好。,（门窗，推拉窗偏多）,中国忠旺控股有限公司,50,中国忠旺控股有限公司,51,门窗幕墙,建筑铝型材主要分为门窗型材和幕墙型材及其他装饰铝型材。,中国忠旺控股有限公司,52,门窗分类,1.门窗按开启方式分为平开、推拉、固定。,后衍生出内倒侧滑门、提升推拉门、中悬窗等,2.门窗按是否隔热效果分为隔热门窗、非隔热门窗（普铝）,隔热型材分为穿条式（多）和浇筑式（少）,中国忠旺控股有限公司,53,中国忠旺控股有限公司,54,中国忠旺控股有限公司,55,中国忠旺控股有限公司,56,中国忠旺控股有限公司,57,