Processamento de perfil de alumínio
Processamento de alumínio, usando métodos de processamento de plástico para processar lingotes de alumínio em materiais, principalmente incluindo rolamento, extrusão, alongamento, e forjando. O processamento do alumínio começou a ser produzido industrialmente no início do século 20, e antes da década de 1930, equipamento de produção de processamento de cobre foi basicamente usado, com produtos utilizados principalmente na fabricação de aeronaves. Depois da década de 1960, a produção de alumínio desenvolveu-se rapidamente, com uma taxa de crescimento anual de aproximadamente 4-8%. Os produtos foram amplamente utilizados em indústrias como aviação, construção, transporte, elétrica, químico, embalagem, e necessidades diárias. A produção perde apenas para o aço e ocupa o segundo lugar em materiais metálicos. Em meados da década de 1950, A China construiu uma planta de processamento de alumínio relativamente grande, formando um sistema de produção. Os produtos foram serializados, com sete séries de ligas disponíveis, capaz de produzir oito tipos de produtos, incluindo chapas, tiras, folhas, tubos, bares, perfis, fios, e forjados (forjamentos gratuitos, morrer forjados).
Nome chinês: Processamento de Alumínio
Os principais métodos incluem laminação, extrusão, alongamento, e forjando
Propósito: Para processar lingotes de alumínio em materiais usando métodos de processamento de plástico
O produto é utilizado principalmente na fabricação de aeronaves
catálogo
1 Desenvolvimento
2 Introdução
3 Derretimento e Fundição
▪ cheirava
▪ fundição
- Produção de materiais de folha
5 Produção de fio
6 Produção de forjamento
7 Outras produções
8 Processos relacionados
desenvolver
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Da perspectiva macro do crescimento económico, a perspectiva meso da evolução da indústria, e o microcomportamento do desenvolvimento empresarial, descobrimos que a tendência atual da indústria do alumínio de passar da fundição eletrolítica primária de alumínio para o processamento profundo se tornará uma tendência inevitável. Os produtos de processamento de alumínio são geralmente cotados na forma de “preço do alumínio + taxa de processamento”. Quando há um rápido aumento na demanda a jusante e um incremento estrutural, empresas com vantagens tecnológicas, vantagens do canal, vantagens de custo, e as vantagens de localização podem não apenas garantir suas taxas de processamento, mas também tem a possibilidade de aumentá-los. Se combinado com fatores de expansão de capacidade, o crescimento do desempenho será rápido e significativo.
Nos últimos anos, A indústria de perfis de alumínio da China cresceu rapidamente e tornou-se totalmente uma indústria ferozmente competitiva. A partir do final de 2010, havia 824 empresas de perfis de alumínio acima do tamanho designado na China. Após rápido desenvolvimento e competição acirrada no mercado, o padrão básico tomou forma. Atualmente, existem muitas empresas de produção de folhas de alumínio na China, com baixa concentração industrial. Nenhuma empresa tem uma participação significativa no mercado, nem qualquer empresa pode ter um impacto decisivo no desenvolvimento de toda a indústria. Em 2010, a produção nacional de folhas de alumínio foi de cerca de 2 milhões de toneladas, com mais de 250 empresas envolvidas na produção de folhas de alumínio, com uma produção média de cerca de 8000 toneladas. A escala média era relativamente pequena, e havia muitas pequenas empresas, resultando em concorrência excessiva no campo de produtos de baixo valor agregado.
Com o rápido desenvolvimento das portas e janelas metálicas da China, construindo paredes de cortina, indústria de transporte, indústria química, indústria de equipamentos de energia, defesa nacional e indústria militar, a demanda por perfis de alumínio continuará a crescer. Ao mesmo tempo, novos produtos, novos processos, e novos usos para perfis de alumínio continuarão a surgir, promover o progresso tecnológico e o desenvolvimento saudável e sustentado da indústria. De 2011 para 2015, a indústria de perfis de alumínio ainda apresentará uma boa tendência de desenvolvimento.
Com o rápido crescimento da indústria de perfis de alumínio na China, a receita de vendas da indústria de perfis de alumínio também aumentará ano a ano. De acordo com dados estatísticos, de 2005 para 2010, a taxa composta de crescimento anual da receita de vendas na indústria de perfis de alumínio da China foi 35.20%. Com base na actual situação económica nacional e internacional, combinado com dados de receita de vendas da indústria de perfis de alumínio da China de 2005 para 2010 e os dados de crescimento económico da China, estima-se aproximadamente que a taxa composta de crescimento anual da receita de vendas da indústria chinesa de perfis de alumínio de 2011 para 2015 é 20%. Em 2015, a receita de vendas da indústria de perfis de alumínio da China alcançará 1.0498 trilhão de yuans. Com o rápido desenvolvimento da indústria a jusante de folhas de alumínio, sua demanda por folhas de alumínio continuará a aumentar. Por 2012, o consumo de papel alumínio atingirá 1.8 milhões de toneladas, e por 2013 alcançará 2.1 milhões de toneladas, com uma taxa composta de crescimento anual de 17% de 2011 para 2013.
breve introdução
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O processamento plástico de alumínio e ligas de alumínio deve garantir que o produto atinja estabilidade, precisão dimensional necessária consistente, propriedades mecânicas, e boa qualidade de superfície. Atenção também deve ser dada à prevenção de danos mecânicos e corrosão, controlando o tamanho do grão e a microestrutura. Estes requisitos de qualidade são garantidos principalmente por processos e equipamentos de produção. O alumínio e suas ligas geralmente têm boa plasticidade e são fáceis de plastificar.. A composição de fases do alumínio duro é complexa, com estruturas frágeis, como fase de baixo ponto de fusão e compostos intermetálicos. Seu processamento plástico possui algumas características, como tratamento de homogeneização para eliminar o estresse interno e a segregação intragranular gerada durante o resfriamento do lingote; A superfície do lingote precisa ser fresada para remover a segregação superficial causada por fases de baixo ponto de fusão. Algumas ligas de alumínio também precisam ser revestidas com alumínio para melhorar sua resistência à corrosão e processabilidade.. A liga de alumínio tem sensibilidade ao superaquecimento e a temperatura de aquecimento deve ser rigorosamente controlada.
Fundição por fusão
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cheirava
Fornece lingotes para processamento de plástico. Os fornos de fundição geralmente usam fornos refletores a gás ou óleo, com uma capacidade geral de 20-40 toneladas ou mais; Fornos reflexos de aquecimento por resistência também são usados, com uma capacidade geralmente em torno 10 toneladas. Para reduzir o tempo de carregamento do forno, melhorar a eficiência de fusão, reduzir a absorção de gás e aprisionamento de filme de óxido, fornos circulares inclináveis de carregamento superior foram adotados na indústria. É melhor usar instrumentos de análise rápida para analisar a composição da liga durante a fusão e ajustá-la em tempo hábil. Para garantir a pureza do fundido, prevenir a poluição por gases nocivos, e controlar a composição química, além de encurtar ao máximo o tempo de fusão, é aconselhável cobri-lo com fluxo em pó composto principalmente de cloreto de potássio e cloreto de sódio, com dosagem geral de 0.4-2% do peso da carga do forno. A temperatura de fusão é geralmente controlada entre 700-750 ℃.
Depois de derreter, o metal precisa ser refinado e filtrado para remover gases nocivos, como hidrogênio e inclusões não metálicas, a fim de melhorar a pureza do metal. O refino geralmente usa agentes de refino sólidos ou agentes de refino de gás. Agentes de refino sólidos são geralmente dominados por cloretos, e agentes de refino que usam hexacloroetano em vez de cloretos também são usados. Nos primeiros dias, gás cloro com forte atividade foi usado como agente de refino de gás. Embora o efeito de purificação tenha sido bom, causou grave poluição ambiental. Portanto, gás misturado com nitrogênio e cloro, gás inerte, e três gases (N2, Cl2, CO) agentes de refino foram desenvolvidos com bons resultados. Para garantir o efeito de refinamento, o teor de oxigênio e umidade no gás de refino deve geralmente ser menor que 0.03% por volume e 0.3 gramas por metro cúbico, respectivamente. O método dinâmico de desgaseificação a vácuo também tem bons efeitos de desgaseificação e remoção de sódio.
Filtragem é o processo de passagem do metal fundido através de um filtro feito de materiais neutros ou ativos para remover impurezas suspensas do fundido.. Malha de arame de vidro, tubos e placas cerâmicas microporosas, e partículas de alumina são comumente usadas como leitos de filtro para filtração. O refino de fluxo elétrico e a filtragem de camada de fluxo também podem ser usados.
fundição
A fundição geralmente adota o método de fundição semicontínua refrigerado a água vertical ou horizontal. Para melhorar a microestrutura e a qualidade da superfície de lingotes de fundição vertical, sulco de cristalização eletromagnética, sulco de baixa cristalização, e método de fundição a quente também foram desenvolvidos (veja solidificação de metal). O método de fundição semicontínua resfriada a água consiste em introduzir metal líquido em um cristalizador resfriado a água através de um canal de fluxo, permitindo que o metal líquido esfrie e forme uma casca solidificada. O lingote é então retirado do cristalizador pela base da máquina de fundição ou abaixado uniformemente pelo seu próprio peso para formar um tarugo. Os parâmetros do processo variam muito devido às diferenças na composição da liga e no tamanho do lingote. Geralmente, a velocidade de fundição e a velocidade de resfriamento devem ser aumentadas tanto quanto possível, e a altura do tanque de cristalização deve ser reduzida. A temperatura de fundição é geralmente 50-110 ℃ superior à linha liquidus da liga. Além disso, o processo de fundição e laminação contínua de tiras de alumínio também foi desenvolvido.
A produção de chapas e tiras adota laminação de rolo plano, com processos básicos incluindo laminação a quente, laminação a frio, tratamento térmico, e acabamento. Para ligas de alumínio duro como LY12 e LC4 com composições químicas complexas, o tratamento de homogeneização deve ser realizado antes da laminação a quente. A temperatura de processamento é geralmente 10-15 ℃ inferior à temperatura eutética da fase de baixo ponto de fusão na liga, e o tempo de isolamento é 12-24 horas. O revestimento de alumínio de liga de alumínio duro é obtido colocando placas revestidas de alumínio em ambos os lados de um lingote fresado e usando soldagem por laminação a quente.. A espessura da camada de revestimento de alumínio é geralmente 4% da espessura da chapa metálica. A laminação a quente é geralmente realizada acima da temperatura de recristalização. A laminação a quente pode ser realizada em um laminador reversível de suporte único ou em suportes múltiplos para laminação contínua. Para melhorar o rendimento e a eficiência da produção de laminação de lingotes grandes, pesagem de lingotes 10-15 toneladas ou mais devem ser desenvolvidas. Fábricas com produção anual inferior a 100000 toneladas geralmente usam laminação a quente reversível de quatro rolos e adotam tecnologia de laminação a quente, com uma espessura de tira laminada a quente de cerca de 6-8 milímetros. Fábricas com capacidade de produção superior a 100000 toneladas frequentemente adotam suporte único, dois suportes, três suportes, ou laminação contínua de cinco suportes após a abertura do laminador a quente reversível de quatro rolos, e realizar laminação de acabamento a quente. A espessura da tira pode atingir 2.5-3.5 milímetros. A tira laminada a quente é usada como tarugo laminado a frio após ser enrolada. Para garantir a plasticidade ideal do metal, a laminação a quente deve ser realizada em um estado de microestrutura monofásica. A temperatura de laminação a quente para LY11, LY12 e outras ligas são 400-455 ℃. A taxa de deformação dos primeiros passes está geralmente dentro 10%, e aumenta gradualmente a partir de então. A taxa de deformação do alumínio puro e das ligas de alumínio macio pode atingir 50%, enquanto o das ligas duras de alumínio está em torno 40%. A taxa total de deformação da laminação a quente pode atingir mais de 90%.
A laminação a frio é frequentemente realizada em temperatura ambiente, e folhas e tiras finas com dimensões precisas, superfícies lisas e planas podem ser obtidas através de laminação a frio, bem como chapas e tiras endurecidas com propriedades mecânicas específicas. A laminação a frio adota principalmente o processo de produção do método de tiras, usando laminadores reversíveis de quatro rolos ou laminadores irreversíveis de quatro rolos para laminação a frio. Atualmente, laminadores irreversíveis estão sendo desenvolvidos para laminação a frio. O laminador está equipado com prensagem hidráulica, rolos de dobramento hidráulicos, sistema de controle automático de espessura ou sistema de controle automático de espessura para medir a folga do rolo, e instrumento de controle de formato de placa. É controlado, gravado, e armazenados por um microcomputador para obter placas e tiras com dimensões precisas e formato de placa plana. Por exemplo, a tolerância da tira de 0,18 mm pode atingir ± 5 mícrons. Pequenas fábricas também usam o método de bloco para produzir chapas metálicas. A taxa de deformação a frio do alumínio após o recozimento pode ultrapassar 90%. Liga de alumínio duro multifásico tem endurecimento óbvio por trabalho a frio e requer recozimento intermediário. A taxa de deformação a frio após o recozimento intermediário é 60-70%. Laminação a quente usa lubrificação com loção, e a laminação a frio evoluiu de loção para lubrificação completa com óleo. Adotando um sistema de resfriamento de vários estágios com bicos controlados individualmente para reduzir o atrito entre placas e rolos de alumínio, rolos legais, perfis de rolos de controle, lave o pó de alumínio e outras impurezas para obter boa qualidade de superfície e formato de placa.
Após laminação a frio e tratamento térmico, a tira é frequentemente refinada em uma máquina de endireitamento de rolo ou em um trem de máquina de endireitamento contínuo. A placa plana temperada deve ser processada dentro do período de incubação de envelhecimento, geralmente concluído dentro 30-40 minutos após a extinção. A deformação total da placa temperada durante a calandragem plana não deve exceder 2%.
O bem-sucedido lingotamento e laminação contínua de placas e tiras de alumínio em 1955 pode produzir placas finas e folhas de alumínio. A China começou a usar esse método para produzir chapas finas no início da década de 1970..
Produção de materiais de folha
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A folha de alumínio pode ser dividida em folha de alumínio industrial e folha de alumínio para embalagens. A folha de alumínio industrial tem uma composição química relativamente pura e uma espessura de 0.005-0.2 milímetros. É usado principalmente como capacitor, material de isolamento, material à prova de umidade, etc.. nas indústrias elétrica e eletrônica. A espessura da folha de alumínio da embalagem é geralmente 0.007-0.1 milímetros, e existem vários produtos, como folhas planas, folha impressa, folha impressa colorida, e folha de alumínio laminada. É usado principalmente como material de embalagem para alimentos, chá, cigarros de papel, etc.. A espessura mínima da folha de alumínio produzida pelo método de produção de tiras pode atingir 0.0025 milímetros, e a largura pode atingir 1800 milímetros. A laminação de folha de alumínio é uma laminação perfeita, e os rolos estão sempre em um estado elástico achatado. Durante o rolamento, a espessura do material da folha é controlada ajustando a força de rolamento, velocidade de rolamento, e controlando a tensão. Durante a laminação áspera, a força de rolamento é usada para controlar a espessura do material da folha; Durante a laminação de precisão, a espessura do material da folha diminui com o aumento da velocidade de laminação; Quanto maior a tensão, quanto menor a espessura; Para evitar quebras, a tensão é geralmente selecionada como 0.2-0.4 do limite de escoamento condicional σ 0.2 do material da folha. Durante rolamento em baixa velocidade, “óleo grosso” ou “óleo fino” é frequentemente adicionado ao óleo lubrificante para ajustar a espessura de laminação da folha de alumínio. Os lubrificantes e as condições do laminador têm um impacto significativo na qualidade dos materiais laminados. A folha de alumínio vem de bobinas de alumínio laminadas a frio, que geralmente são pré-recozidos em 340-480 ℃ com uma espessura de 0.4-0.7 milímetros. A taxa de deformação durante a laminação é de cerca de 50%, e a taxa de deformação total pode atingir mais de 95%. Materiais de folha com espessura final inferior a 0.01-0.02 milímetros devem ser enrolados juntos e em camada dupla.
produção de fio-máquina
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Produzido principalmente usando tecnologia de alongamento. Os produtos incluem fios de rebite, hastes de soldagem, e fios. O tarugo é produzido por extrusão, rolando, ou métodos de fundição contínua e laminação. O método de compressão produz tarugos com alta flexibilidade e bom desempenho do produto. O método de laminação e o método de fundição contínua e laminação são adequados para a produção de tarugos de uma única variedade de liga, com alta eficiência de produção.
Produção de forjamento
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Usado principalmente na fabricação de aeronaves e máquinas. As peças forjadas são divididas em peças forjadas livres e peças forjadas, e seus espaços em branco são espaços em branco fundidos e extrudados. A maior prensa hidráulica de forjamento é 70000 toneladas, e a área projetada do tamanho máximo de forjamento é 4.5 metros quadrados. A taxa crítica de deformação da liga de alumínio é de cerca de 5-15%. Para evitar a formação de grãos grossos, a taxa de deformação do forjamento deve geralmente ser maior do que 15%. Para reduzir a deformação irregular, forjamento livre multidirecional é frequentemente usado.
Outra produção
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02:15
Processo incrível de extrusão de metal, a folha de alumínio do tamanho de uma moeda foi esticada em um 20 garrafa de alumínio com centímetro de altura
O processo normal de produção de tubos, bares, e perfis é primeiro usar extrusão a quente para fazer tarugos, e depois role (ou esticar), terminar, e tratá-los termicamente para fazer produtos acabados. Também pode ser produzido diretamente em produtos acabados pelo método de extrusão a quente, que agora evoluiu de extrusão de lingotes curtos para extrusão de lingotes longos. De acordo com a pressão de extrusão da extrusora, um lingote de diâmetro uniforme é usado, e vários perfis e tubos são extrudados pela matriz combinada do divisor e matriz macho. O comprimento do produto pode atingir mais de 60 metros, e depois de alongar e endireitar, é cortado no comprimento necessário. A extrusora máxima usada para produção de alumínio é 20000 toneladas. Pode ser extrudado em tubos com nervuras com diâmetro de 800 milímetros. Perfis arquitetônicos são produtos extrudados desenvolvidos na década de 1960, contabilizando mais 35% do total de produtos extrusados, dos quais 80% são usados para caixilhos de portas e janelas. Quase todos os perfis de construção são feitos de ligas de alumínio, magnésio e silício (LD30 e LD31). Este produto passa por tratamento de anodização e coloração, formando vários filmes de óxido coloridos na superfície, com boa resistência à corrosão, deixando portas e janelas lindas, durável, e bem vedado. Além da extrusão a quente, métodos como extrusão a frio, extrusão isotérmica, extrusão sem resíduos, e extrusão líquida estática também foram desenvolvidas (veja coloração de oxidação de alumínio).
Alumínio e ligas de alumínio são extrudados usando métodos de extrusão direta e reversa. A velocidade de extrusão apropriada deve ser selecionada com base em diferentes ligas. Para obter produtos extrudados de liga de alumínio com boa organização e desempenho, o coeficiente de extrusão (eu) de perfis e barras é maior que 8-12 durante um único processo de extrusão, e o λ dos tarugos usados para forjamento é maior que 5. A matriz de extrusão tem um impacto significativo na qualidade dos produtos extrudados. Moldes planos são comumente usados para extrusão de barras e perfis, enquanto moldes cônicos são comumente usados para tubos. Perfis ocos e tubos com formatos complexos são amplamente extrudados usando moldes combinados de divisores e moldes em formato de língua. Alguns usam moldes de extrusão com resfriamento de nitrogênio líquido para prolongar a vida útil do molde e garantir a precisão do produto. Um molde pode extrudar 30 toneladas de material de alumínio. Alguns produtos extrudados de ligas de alumínio são propensos a “anéis de grãos grossos”, o que significa que após o tratamento térmico, uma camada de área de grão grosso aparece ao redor do produto. A extrusão em alta temperatura pode aliviar esse fenômeno. Após tratamento de envelhecimento com solução sólida, alguns produtos extrudados de liga de alumínio que podem ser reforçados por tratamento térmico aumentaram a resistência, mas diminuíram a plasticidade.
O alongamento do tubo adota vários métodos de alongamento rápido e de tambor. O diâmetro do tambor da máquina de estiramento da bobina da cabeça do núcleo móvel pode atingir 630-2900 milímetros, e o diâmetro do tubo esticado pode atingir 40-50 milímetros. A força de estiramento do tubo é 16-18 toneladas, a velocidade de alongamento é 24 metros por minuto, e a taxa de processamento é geralmente 25-40%. Este processo pode produzir comprimentos de tubos de até 6000 metros.
processo relacional
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O tratamento térmico que garante o desempenho final do produto é denominado tratamento térmico do produto acabado., incluindo recozimento de produto acabado, tratamento de solução, têmpera, envelhecimento natural, e tratamento de envelhecimento artificial; Além disso, processos graduados de tratamento térmico de envelhecimento e deformação foram desenvolvidos. O tratamento ao longo do tempo não só melhora as propriedades mecânicas do produto, mas também aumenta sua resistência à corrosão sob tensão e resistência à fratura. O tempo de transferência do aquecimento da solução até a têmpera geralmente deve ser controlado dentro de 30 segundos. A taxa de resfriamento de têmpera deve garantir a aquisição de solução sólida supersaturada, sem causar tensão excessiva de têmpera e deformação por flexão no produto.. A laminação e a chapa metálica são realizadas em fornos tipo caixa, fornos tipo poço, fornos verticais de recozimento contínuo de chapa metálica, ou fornos de recozimento contínuo com almofada de ar e forte ventilação de circulação
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