試析鋁合金加工技術的現狀與發展趨勢

張 燕，鄭汝寧

（昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南 昆明 650000）

熔鑄是鋁合金加工中的第一道工序，熔鑄技術水平的高低直接影響到鋁材的質量。近幾年，我國的鋁型材行業快速發展，新產品、新用途和新工藝的鋁型材不斷出現，大大的推動了國家的科技進步與行業發展。鋁合金具有很好的塑性，便于塑性加工。同時，鋁合金還有過熱敏感性，在加工過程中需要控制好加熱的溫度。

1 鋁合金加工技術的發展現狀

鋁合金材料具有強度好、比重小、導熱性能好和耐腐蝕的優點，被廣泛用于建筑工程、道路交通、航空航天和機械電子等領域。鋁合金在金屬材料的應用中僅次于鋼鐵排名第二，鋁合金是當前經濟建設中的重要材料，人們的生活與國家科技發展離不開鋁合金。隨著鋁合金的社會需求量不斷增加，鋁合金加工技術也得到了快速的發展，當前的鋁合金加工技術具有以下發展特點。

（1）工藝裝備更新快。鋁合金的加工工藝設備更新換代的時間比較快，在信息時代下，鋁合金的加工設備開始往大型化、精密化、自動化和緊湊化的方向發展。

（2）節能技術。國家堅持走可持續發展的道路，在發展工業的同時注重節能減排。在這種發展形勢下，鋁合金的加工技術不斷創新，開始往節能降耗、高速高效和精簡連續的方向發展。

（3）產品結構不斷調整。鋁加工企業重視工具和模具的結構設計與材料選擇，不斷改進鋁加工工藝、熱處理工藝和表面處理工藝等。那些傳統的、低檔次的產品逐漸被淘汰，新型的高科技產品快速占據市場，滿足人們的物質需求和文化需求。

（4）加工過程現代化管理。為了適應市場的變化和社會發展，鋁加工企業對鋁合金加工生產的過程進行調整，對產品生產過程進行自動化和現代化管理，制定科學的管理機制。重視科技創新與信息開發[1]。

2 鋁合金加工技術的發展趨勢

（1）鋁合金材料的發展趨勢。鋁合金的材料種類有上千種，常規使用的多達450種，很多新型的鋁合金還在研發階段。隨著科技進步、經濟發展和裝備工業的需要，人們對鋁合金材料提出了高強度、耐磨性、高韌性、耐疲勞、耐低溫、防火、防爆、可表面處理、可焊接等多項和綜合性能的要求。最具代表性的是為適應航空航天器高機動性、高載荷、高抗壓和高耐疲勞及高速與高可靠性的要求而研制的高強高韌鋁合金，高性能除應用于航空航天工業外，交通運輸的地鐵、輕軌、高速列車、重載煤車等，弱電的電子電容產品、精密機械制造以及滿足不同用途的功能膜材料，薄化及強化的包裝材料等都在輕量化、高性能、均質性以及特殊功能方面有著越來越多的要求。

最適應航空航天器的高強高韌鋁合金具有高載荷、高抗壓、高耐疲勞、高可靠性的特點，主要包括PM粉末冶金法制造的鋁合金、鋁基復合材料、SF噴射成型法制備的鋁合金、超塑性鋁合金等。

（2）熔鑄技術。鑄坯的質量對鋁材的最終質量會產生很大的影響，在鋁合金加工中工作人員會使用新科技手段提高鋁合金鑄錠的冶金質量。熔鑄技術的未來發展趨勢主要是：優化鋁合金的化學成分、主要元素配比、微量元素的含量等，提高鋁錠的純度；優化鋁熔體在線凈化處理技術，減少熔體匯總的氣體、夾雜物的含量；優化變質處理技術和細化處理技術，不斷完善AI-Ti-C、AI-Ti-B的細化工藝，改進P、Na、Sr等變質處理工藝；使用先進的鑄造方法，提高生產效率和產品質量，降低生產成本，節能降耗等等。①熔鑄設備。傳統的熔鑄設備追求大型、節能、高效和自動化的發展方向，西方國家使用傾動式靜置爐和大型頂開圓形爐，實現了熔鋁爐裝料的完全機械化。熔煉爐燃燒系統使用快速切換蓄熱式燃燒技術，也稱“第二代再生燃燒技術”，采用迅速頻繁切換、機械性能可靠的四通換向閥，采用的蜂窩型蓄熱體維護簡單可靠、壓力損失小。使用計算機控制熔鑄生產的過程，實現熔鑄自動化生產是目前熔鑄技術的發展趨勢[2]。

②晶粒細化。在鋁液中加入晶粒細化劑，改變鑄錠的組織。晶粒細化的方式較多，目前使用最廣泛的是二元合金AI-4Ti和三元合金AI-Ti-B。國外常將細化劑做成棍棒形，加入到鑄造流槽中能夠提升細化效果，常用產品有AI-3Ti-1B、AI-6Ti等。

（3）軋制技術。鋁合金板、箔材的產量占鋁加工材料總產量的60%左右，鋁材的用途十分廣泛，軋制技術也有了新的發展方向。現階段的熱軋機開始向大型化、自動化和精密化的方向發生，二人轉的老式軋制將被淘汰，熱粗軋+熱精軋的生產方式在鋁材加工中應用較為廣泛。美國研制出的那臺高速薄壁連鑄軋機組能夠生產厚度為2mm、寬2000mm的連鑄軋板材，可以直接供給鋁箔毛料，也可以是易拉罐的毛坯料。1+3、1+5的熱連軋生產方式大大的提高了生產的效率與鋁產品質量。連鑄軋開始向高速、高精、超寬、薄壁的方向發展。冷軋向高速、寬幅、高精和自動化的方向發展，冷連軋技術大幅度的提高了生產效率。鋁箔軋制向更寬。更薄、更精的方向發展，噴霧成形的方式在鋁箔生產中也得到了廣泛的應用。

（4）鍛壓技術。鍛壓液壓機開始往大型化和精密化的方向發展，鍛壓技術主要生產重要受力結構件，鋁合金模鍛間的品種較多、批量小、模具成本高，目前有多家企業使用數控加工的方法代替大型模鍛件。我國的300MN、美國的450MN、法國的650MN、俄羅斯的750MN都屬于重型鍛壓水壓機，最大的模鍛件能夠達到3.5m2，最大重量在1.5t以上。多向模鍛、精密模鍛和等溫模鍛等新工藝成為鍛壓技術的發展方向。

（5）擠壓技術。鋁合金擠壓型材的用途較廣，在新技術不斷創新的發展中鋁合金擠壓型材開始網大型化、薄壁化、扁寬化、自動化、復雜化、高質量和高效率等方面發展。350MN歷史反向擠壓機是世界上最大的擠壓機，能夠生產直徑為1500mm的管材，80MN的擠壓機可以生產大型、扁寬和薄壁的空心/實心型材，多坯料擠壓、半固態擠壓和連續擠壓的新技術不斷被應用到生產中，提高了鋁合金生產制造的自動化水平。

（6）質量檢測。要想提高鋁合金產品的質量，需要在企業中建立質量保證體系，將新研發出來的新產品、新工藝和新技術進行質量檢測，保證鋁合金產品的形位精度、化學成分、內部組織、力學性能和表面質量等能夠達到技術的標準要求。

3 結語

在市場經濟體制的變革下，很多企業實現了轉型。先進的技術與設備不斷被應用到各個領域中，我國的鋁產業從最初的電解鋁冶煉進入到精深加工階段中，鋁合金加工技術越來越嫻熟，鋁型材行業呈現出良好的發展態勢。在經濟發展的過程中，國家對工業生產提出了節能、環保、高效、安全的新要求，使用先進的技術達到節能減排的目標。我國的鋁合金加工行業面臨著新一輪的改革，鋁作為一種可再生能源，是一種綜合性選擇的最佳材料之一，再生節能效果好。目前，我國的鋁加工企業開始網大型化、集團化、規模化、現代化和國際化方向發展，通過對產品和產業不斷調整，鋁加工技術呈現出高效、節能、自動化、高精度發展趨勢。

[1]黃亮.溫度對鋁合金加工技術的影響分析[J].硅谷,2013,(14):45-45,49.

[2]方靜.淺談溫度對鋁合金加工技術的影響[J].科技創業家,2013,(22):57-57.