铝及铝合金管材

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,铝及铝合金管材,概述,2024/10/6,小组成员,：,唐昆仑、祝建伟、许川、吕波、张进,铝及铝合金管材,材料,设备,缺陷,产生原因,改善方法,工艺,铝管,工艺特点,工艺原理,工艺流程,种类,特点,分类,分类,特点,配置和技术参数,铝及铝合金管材,概述,：,铝,银白色轻金属。有延性和展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，不溶于水。相对密度,2.70,。熔点,660,。沸点,2327,。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用。应用极为广泛。,对铝进行冷加工(如冷轧)其强度能提高一倍左右。在铝中加入少量的一种或几种其他金属,例如锰、硅、铜、镁或锌,配合热处理便能大大地提高其强度,铝及铝合金管材,：,1),变形铝及铝合金牌号表示方法,(,见,GB/T 164741996)1XXX,系列。铝含量不小于,99.00%,的纯铝，用途很广泛，在电器或化学领域里尤其如此。该系列的铝材具有良好的耐腐蚀性，导热、导电率高，力学性能低，具有极好的可塑性。通过加工硬化可在一定程度上提高其强度。铁和硅是其主要杂质。,2XXX,系列。以铜为主要合金元素的铝合金。该系列合金需要进行热处理，以获得最佳性能。热处理状态的力学性能类似于,(,有时高于,),低碳钢。在某些情况下，采用人工时效来进一步提高力学性能，即提高材料的屈服强度，但伸长率相对降低，对极限抗拉强度的影响不大。该系列合金的耐腐蚀性不如大多数其他铝合金好，在一定条件下会产生晶间腐蚀。,2024,铝合金是使用最广泛的航空材料。,3XXX,系列。以锰为主要合金元素的铝合金。该系列合金属于热处理不强化铝合金。,铝及铝合金管材,2024/10/6,4XXX,系列。以硅为主要合金元素的铝合金。加入足量的硅，能显著降低熔点而不会使产品的塑性下降。鉴于上述原因，,AlSi,合金用做焊条和熔点比基体金属低的钎焊合金。该系列中的大多数合金是热处理不强化铝合金，但当用来焊接热处理可强化的铝合金时，焊缝会吸取后者的某些成分，因此应视情况进行热处理。进行阳极氧化着色时含大量硅的合金会变成深灰色，因此该系列铝合金适宜用做建筑材料。,5XXX,系列。以镁为主要合金元素的铝合金。对铝合金而言，镁是最有效和最广泛使用的金属之一。如将镁用做主要合金元素或将镁和锰一起用做合金元素时，其结果是得到中等强度乃至高强度的热处理不强化的铝合金。作为一种硬化剂，镁比锰有效得多，大约,0.8%,的镁就等于,1.25%,的锰。该系列铝合金具有良好的焊接性和耐海洋大气的腐蚀性。,6XXX,系列。以镁和硅为主要合金元素并以,Mg2Si,相为强化的铝合金。该系列铝合金属于热处理强化铝合金，典型的是,6061,合金。虽然其强度比,2XXX,系或,7XXX,系中的大多数合金的低，但具有良好的成型性和耐腐蚀性。,7XXX,系列。以锌为主要合金元素的铝合金。加入适量镁就形成热处理可强化铝合金。通常还加少量的其他元素，例如铜和铬。该系列中最典型的是,7075,合金，它是目前能生产的强度最高的合金之一，用做飞机骨架结构件和高度受力的部件。,8XXX,系列。以某些合金元素,(,如抗,),为主要合金元素的铝合金，如,8A06,、,8011,和,8090,等合金。,9XXX,系列,为备用,合金组。,铝及铝合金管材,特点,：,铝具有高导电率,是用做导电体的普通金属之一,铝具有良好的导热性,在最初大规模工业应用中,(,如制作炊具,),发挥了很大的作用,铝易于加工成形,这是它的最重要的优点之一,铝的机械加工性好,加工速度快,这是铝成品成本低的重要因素之一,几乎任何接合方法,(,如铆接、焊接,),都适用于铝,铝在大多数使用情况下不需要保护涂层,高纯铝软而塑性好,但在大多数工业使用情况下,其强度满足不了要求,2024/10/6,铝及铝合金管材,铝及铝合金管材的品种、分类,：,铝及铝合金管品种规格很多,根据生产方法、断面形状、尺寸、精度等级、供应方式、内部组织特征及用途的不同分类如下。,根据几何形状的不同可分为:圆管、方管、矩形管、滴形管、梯形管、椭圆形管、异形管和变断面管等多种。,根据其生产方法不同分为:挤压管、冷轧管、拉拔管、旋压管等多种。,挤压管是通过挤压方法,直接生产最终成品的管材。冷轧管是通过挤压方法生产管材压延坯料,然后再经过轧制、拉拔的加工方法使其获得最终成品的管材。拉拔管是通过挤压方法生产管材拉拔坯料,然后再经过拉拔的加工方法使其获得最终成品的管材。旋压管是通过旋压方法直接获得最终成品的管材。,2024/10/6,铝及铝合金管材,根据管材的状态不同可分为,:,退火状态管材、淬火状态管材、硬状态管材和挤压状态管材等。,根据管材厚壁的不同可分为,:,厚壁管和薄壁管。区别厚壁管和薄壁管,不能简单以壁厚的尺寸大小来确定。有的薄壁管材的壁厚可能比厚壁管材的壁厚还要大。因此,只有通过管材的技术标准来确定厚壁管和薄壁管。,根据管材的内部组织特征不同可分为,:,无缝管材和有缝管材。,根据管材的用途不同可分为,:,军用和民用导管、壳体管、容器管、钻探管、套管、波导管、冷凝管、蒸发皿管、光学仪器管、农用灌溉管、旗杆、电线杆、集电弓杆、撬棍以及其他如耕种结构件管和装饰管以及生活用品管等。,铝及铝合金,管材,2024/10/6,2024/10/6,挤压时金属制品的流动方向与挤压轴运动方向相同的挤压方法,叫做正向挤压,简称正挤压。正向挤压是管材最基本的、也是最广泛采用的生产方法,正向挤压可以在卧式挤压机上进行,也可以在立式挤压机上进行。用此方法可生产各种挤压制品,如图,挤压时,铸锭,3,放在挤压筒,1,内,在挤压轴,2,的压力作用下,金属从模孔,4,流出得到挤压制品,5,铝,及铝合金管材,2024/10/6,正向挤压法的主要特点是在挤压过程中,挤压筒固定不动,铸锭在挤压轴压力的作用下,沿挤压筒内壁移动,压出金属的流动方向与挤压轴的运动方向相同。正向挤压法的优点很多,灵活性很大,可以生产各种挤压制品。从设备结构、工具装配和生产操作等方面来看,正挤压法一般都比其他挤压法简单,故在生产中绝大多数采用正向挤压方法。正向挤压法的主要缺点是在挤压过程中,由于铸锭沿挤压筒的内壁移动而引起了很大的摩擦力,使金属的流动不均匀,从而增加了挤压制品组织和性能的不均匀性,常在挤压制品尾部形成缩尾和粗晶环等废品和缺陷。正向挤压法所需要的挤压力要比反向挤压法的高,30%40%,。,铝,及铝合金管材,2024/10/6,正向挤压法又包括：,1),固定针正向挤压法,2),随动针正向挤压法,3),穿孔挤压法,4),分流模挤压法,4),分流模挤压法,铝,及铝合金管材,2024/10/6,返回,铝及铝合金管材,生产工艺方法与流程,：,管材的生产方法主要有,挤压,、,拉拔,、,轧制,、,旋压,、,焊接,等方法。焊接方法生产出来的管材属于有缝管材。采用实心铸锭,通过分流模和舌形模挤压生产的管材也属于有缝管。其他方法生产的管材均为无缝管材。目前生产铝合金管材方法,主要是采用挤压方法并配合拉拔和冷轧等冷加工方法生产。生产时可根据管材的合金、规格采用其中一种方法,也可以同时采用两种以上方法生产,主要根据工厂的综合设备能力、生产效率以及产品成品率等灵活选择,2024/10/6,铝及铝合金管材,2024/10/6,返回,铝及铝合金管材,工艺特点,：,（1）纯铝和软合金管材的挤压比较容易,变形量大,而且表面也好。相反,硬合金管材的挤压则比较困难,变形量不宜过大,需要较大的设备能力表面也容易出现各种缺陷,(2)铝及铝合金管材的表面品质要求较高,但其硬度并不高,特别在热状态下,(3)铝及铝合金管材挤压时均易发生粘铝现象,常常会局部地粘在工具上而造成管材内、外表面的各种缺陷,(4)挤压铝及铝合金管材时,除纯铝可以不控制挤压速度之外,其他合金的管材都有各自合适的挤压速度,生产时必须严格控制,因此,应选择速度可调的挤压机,2024/10/6,铝及铝合金管材,(5),许多铝及铝合金在高的温度和压力下都易焊合在一起,给生产管材带来了有利条件,(6),在适当的工艺条件下,可采用穿孔挤压,(7),为保证管材的尺寸精度,减少壁厚偏心度,防止断针和损坏其他工具,应尽量保证设备和工具的对中性,(8),铝及铝合金管材不适于脱皮挤压方法进行生产。主要原因是脱出的外壳已破坏,很难清除掉,2024/10/6,返回,铝及铝合金管材,设备,：,通常，一套完整的挤压机系统主要由机械部分、液压部分及电气部分所组成，。,1、机械部分包括底座、导柱（也叫拉杆）、前横梁板（简称前板）、后横梁板（缸座）、保温座（盛锭筒）、剪刀座、模座、上下导轨板、机械手送锭装置、挤杆座（蝴蝶头）、挤杆等部件。,2、液压系统由主缸、副缸（快速边缸）、锁紧缸（前板缸）、模座油缸、柱塞泵（分为变量与定量泵）、叶片泵（分单联泵与多联泵）、阀板、阀（单向阀、溢流阀、换向阀等），油管、油箱及各种液压开关等组成。,3、电气部分主要由供电柜、操作台、PLC可编程控制器、交流接触器、显示屏等组成,2024/10/6,铝及铝合金管材,挤压机分类,按工作轴线的位置，结构类型，传动方式，加工方法，可分为多种类别。,挤压机按,传动方式,分为：,机械式：特点是挤压速度快，但挤压速度不均，给工具和制品性能带来不利影响，因此应用有限。,液压式：在挤压领域应用广泛,.,按,工作轴线,分为：,立式挤压机和卧式挤压机,2024/10/6,铝及铝合金管材,按,结构类型,分为：单动和复动式挤压机,按,传动方式,分为：机械传动和液压传动挤压机,按,加压方式,分为：静液挤压机和传统液压挤压机,按,生产产品,分为：棒线材挤压机和管材挤压机,2024/10/6,铝及铝合金管材,挤压机的技术参数,：,挤压力,穿孔力,挤压杆的行程与速度,穿孔针的行程与速度,挤压筒的尺寸等,2024/10/6,2024/10/6,返回,铝及铝合金管材,产品缺陷类型,：,1、气泡:呈现为管材表面单个或连续的链状圆形凸起.,2、尺寸超差:绝大多数是因为管材壁厚不均。,3、内部组织缺陷:表现为进行低倍组织检验时,焊缝处有时一侧晶粒大,一侧晶粒小,有 时在焊缝处开裂.或者有缩尾现象或粗细晶环产生,4、制品表面粗糙，光泽差，有节状，云状或麻点,5、制品表面有裂纹,6、制品有压入缺陷,2024/10/6,铝及铝合金管材,原因分析及解决方法,：,一、气泡：,1,料混有杂质,2,料水分含量大,3,粒料堆放时间长,4,机身湿度低,改善,:,1,检查杂质来源，以便清除,2,原料烘干，使其含水量不超过,0.1%3,重新搅拌,2024/10/6,铝及铝合金管材,二、,制品表面粗糙、光泽差、有节状、云状或麻点,原因：,1.,颗粒吸热，本身有气泡,2.,模口内壁粘有析出物,3,、机身温度或口模温度低,4,、压缩空气压力低或真空度不足,解决方法：,1,、更换原料,2,、清理口模、芯模（棒）,3,、提高机身和口模温度,4,、加大压缩空气压力或提高真空度,2024/10/6,铝及铝合金管材,三、,制品表面有,裂,纹,原因：,1,、机头出料不均,2,、冷却定型套水温高,3,、牵引速度慢,4,、挤压筒内壁摩擦大,解决方法,1,、,调节机头位置及温度,2,、降低冷却定型套水温,3,、调节牵引速度,4,、采用适合润滑剂,2024/10/6,铝及铝合金管材,四、,制品,有压入缺陷,原因：铝合金管材挤压时，在其内表面上产生的石墨压入缺陷，主要是由于润滑剂中石墨含量过高所致。特别是当润滑剂中有未搅拌散的石墨团块时会造成严重的石墨压入,2024/10/6,铝及铝合金管材,解决方法：,(1),按规定比例配制润滑剂；