鋁加工技術的研究與發展趨勢研究

鄒萬軍

隨著當今建筑、航空等領域的迅速發展，其材料應用方面也有了越來越高的要求。而在可持續發展這一理念的帶動下，具有可回收再利用價值的金屬材料開始在各個領域中得以廣泛應用。尤其是鋁材料，更是因其含量豐富、產量高等優勢而成為了當今金屬應用和加工中的一種基礎材料。在這樣的情況下，鋁加工技術也開始成為了當今冶金工業以及相關領域的關注重點。因此，相關企業、研究者與技術人員一定要對鋁加工技術加以深入研究，以此來有效促進此項技術的應用及其在現代化社會工業領域中的良好發展。

1 鋁加工技術應用與發展的研究意義概述

鋁是一種可以回收再利用的金屬材料，因此在近年來的金屬行業發展中，鋁金屬及其合金的加工在技術方面和產業方面都實現了飛速發展，并在很多國家中成為了一個支柱型產業。通過相關研究發現，目前的鋁金屬及其合金加工產業的規模非常大，僅次于鋼鐵，鋁制品不僅具有非常大的年產量，且其品種規格也非常多，這些鋁產品在社會生活、國民經濟以及國防軍工等各個領域中都發揮著顯著的應用優勢。目前，我國的原鋁以及鋁加工材料方面的產量都呈現出了逐漸增加的趨勢，鋁合金材料及其產品也有了越來越高的出口量。但是由于我國的鋁加工技術起步較晚，前期經驗缺乏，發展也比較緩慢，很多技術都處在試用和研究階段，現有加工技術存在很多弊端，在鋁加工品質、效率、經濟性和環保性等方面都有待進一步提升，所以鋁加工技術的應用與發展研究至關重要。通過此方面的研究，可進一步促進我國鋁加工技術的應用與發展，從而為我國鋁制品生產加工質量的提升、應用需求的滿足、出口量的增加奠定良好的技術基礎，進一步促進我國鋁加工產業以及整體社會經濟的發展。

2 鋁加工中的主要技術分析

2.1 鑄造技術

所謂鑄造技術，就是借助于一系列的轉注工具，將與相關鑄造要求相符的業態金屬注入到設計好形狀的鑄模內，經冷卻之后便可獲得到設計形狀與尺寸的金屬鑄造物的加工方法。在鋁加工中，此項技術也非常適用。就目前來看，鋁加工過程中的鑄造技術主要包括以下幾個方面：

第一是金屬模鑄造技術，也叫做硬模鑄造技術，其主要方法是借助于一定的重力將熔融狀態的金屬澆筑到鑄型中，將其制作成符合設計要求的鑄件。該方法可使用型芯，將金屬模所具有的急劇冷卻功能加以科學利用，便可讓鑄件具有更好的緊密性。因此，該技術在鋁合金鑄造中得到了廣泛應用。

第二是砂模鑄造技術，其主要方法是用砂粒、黏土和其他的一些輔助材料進行模型制作，然后再應用此類模型進行鋁制品鑄造。在通過該方法進行鋁加工的過程中，鑄件需要在金屬和鑄型之間的相互作用下形成。將鋁合金液體注入到制作好的鑄型內，其熱量便會傳遞給鑄型，使其產生熱作用、化學作用以及機械作用。在此過程中，要想實現優質鋁合金鑄件的獲得，技術人員不僅要對其熔煉工藝做到充分掌握，同時也要讀其型砂配比、造型和澆筑等各項工藝加以合理應用。

第三是熔模鑄造技術，此項技術又叫做失蠟鑄造技術，屬于一種無分型形式的特殊鑄造技術。其主要方法是采用易熔材料進行模樣制作，將耐火材料涂在模樣上，待其硬化之后再使其熔化并從模型中排出，從而實現無分型面形式的鑄件獲取。因為通過該方法加工成的鑄件尺寸精度及其表面光潔度都非常好，所以此項技術又被叫做熔模精密鑄造技術。在通過該技術進行鋁加工的過程中，其主要工藝流程包括以下幾個方面：①壓型制造；②壓制蠟模；③組裝蠟模；④涂料浸潤；⑤撒砂；⑥硬化和干燥；⑦脫蠟；⑧造型；⑨焙燒；⑩澆筑；?落砂和清理。

第四是壓力鑄造技術，其主要方法是借助于高溫作用，讓半液態或液態鋁以非常高的速度將鑄型型腔填充，并通過施壓的方式使其快速凝固，從而實現鋁鑄件獲取。將該方法應用到鋁合金加工中，不僅具備很高的生產效率，同時其制品的質量、尺寸精度及其力學性能也都能得以良好保障。但是在該方法的具體應用中，也具有一定的不足存在，比如押注設備投資比較高、壓鑄過程中容易有氣孔產生等，其技術水平與應用方法依然有待進一步提升。

第五是加氧壓鑄技術，該技術的主要應用方法是在壓實以及型腔中沖入干燥的氧氣，從而將其中的空氣和其他氣體取代，以此來進行鋁鑄件壓鑄。該方法在鋁合金加工中比較適用，其主要原理是讓鋁合金制品在壓制過程中和氧氣產生化學反應，從而形成氧化鋁，這樣便可有效降低鋁鑄件鑄造過程中的氣孔產生數量，從而使其致密度和力學性能得以顯著提升。

第六是壓力鑄造技術，該技術的主要應用方法是借助于反重力作用，讓液態金屬在型腔中達到平穩填充的效果，然后在高壓作用下使其結晶，從而實現鋁鑄件的獲得。通常情況下，其沖型壓力應控制在20KPa～60KPa之間，因此我們將其叫做壓力鋳造技術。該技術吸收并融合了重力鋳造技術中的底部澆筑平穩沖型方法以及壓力鑄造技術中的壓力結晶凝固方法優勢，讓鋁加工中的機械化生產更容易實現，且其澆筑系統也更加簡單。經實踐發現，通過該技術鑄造的鋁制品不僅具有致密的組織和優良的力學性能，且縮孔和氣孔等的缺陷也非常少，外觀更佳，比傳統形式的重力鑄造構件優越很多。憑借著這些優勢，該技術在當今的復雜、精密鋁合金產品鑄造中非常適用。

2.2 塑性成型技術

在鋁加工工藝中，塑性成型法技術也是一種關鍵的技術形式。此類技術主要是將鋁以及鋁合金所具備的良好塑性加以科學利用，將各種外力在一定的速度和溫度條件下施加，從而讓金屬對于變形的抵抗作用得以有效克服，使其發生塑性變形，實現各種形狀、尺寸、規格以及組織性能的鋁材料或構件獲得。就目前的鋁加工產業來看，應用在其中的塑性成型技術主要包括以下幾個方面：

第一是平輥軋制技術，該技術也叫做無槽軋制技術、孤邊矩形軋制技術或者是圓邊矩形軋制技術。在該技術的具體應用中，其主要方法是通過無槽軋輥進行鋁合金制品的生產。該技術的應用優勢有很多，包括設備使用壽命長、操作簡單、成品變形均勻、表面缺陷可有效減少等。憑借著這些優勢，此項技術在我國的鋁加工產業中已經得到了非常廣泛的應用，尤其是在鋁箔卷、彩色鋁板、彩色鋁卷、冷軋鋁帶卷、連鑄連軋鋁板卷、熱軋鋁帶卷、熱軋鋁厚板加工制造中，此項技術更是非常適用，且應用效果十分顯著。

第二是型輥軋制技術，該技術就是在刻著軋槽的軋輥內進行各種鋁質型材軋制。在通過該技術進行鋁制品軋制的過程中，沿著軋輥寬度的鋁軋件壓下數量并不相同，因此其變形也會相對更加復雜一些。相比較平輥軋制技術而言，在通過該技術進行鋁質板材的軋制中，一項最為顯著的特征就是不均勻變形。目前，此項技術在異形鋁制品加工中的應用也比較廣泛，其主要的產品包括鋁質花紋板、鋁質壓型板、鋁質異型管、鋁質冷軋管、鋁質異形棒材、鋁質異型材、鋁質冷軋棒、鋁桿以及鋁質熱軋棒等。

第三是擠壓技術，該技術的主要應用方法是在擠壓筒內裝入錠坯，并通過擠壓軸將一定的壓力施加給金屬，使其從設定好了尺寸和形狀的模孔中被擠出，從而產生相應的塑性變形，獲得到與設計要求相符的鋁質擠壓產品。在鋁制品的壓力加工中，擠壓技術是一種最重要的技術形式，無論是在用途方面還是在產量方面，此項技術都具有很好的應用優勢。目前，此項技術在鋁加工中的應用十分廣泛，尤其是在鋁質線材、鋁質型材、鋁質管材、鋁合金棒材以及其他的各種鋁質復合型材料加工中，此項技術更是具有顯著的應用優勢。

第四是拉拔技術，具體應用中，該技術主要是將一定的拉力施加到金屬坯料上，使其從設定好的模孔中通過，從而實現鋁制品的獲取，其橫截面積的形狀、尺寸都與設計好的模孔保持一致。該方法的主要應用優勢是設備簡單、制品表面光潔、尺寸精確等，在當今的鋁質線材、鋁質型材、鋁質異形管材、鋁質管材、鋁質異形棒材、鋁質棒材等加工中都非常適用。

第五是鍛造技術，在此項技術的具體應用中，主要通過壓力機或鍛錘給鋁質金屬鑄錠以及或者是鍛坯施加壓力，從而使其發生塑性形變。具體應用中，該技術的基本方法有兩種，第一是自由鍛造，第二是模鍛造。前者具有靈活的工藝和簡單的工具，其應用成本也比較低，可讓金屬坯料自由流動至各個方向，尺寸和形狀主要通過操作者自身的技術來加以控制；后者在復雜鋁制品鍛造中比較適用，主要是在給定了形狀與尺寸的模具中放入金屬坯料，然后對其進行鍛造。

第六是冷沖技術，具體應用中，該技術的主要方法是將設計好的模具安裝到壓力機上，在室溫條件下將一定的壓力施加在板料上，從而使其達到變形與分離效果。因此項技術大多應用在板料零件加工中，所以我們也將其稱為板料沖壓技術。冷沖壓屬于一種少切屑甚至無切屑形式的鋁加工技術，通過該技術的合理應用，可以沖壓出其他技術難以加工出或者是無法加工出的復雜形狀構件，比如鋁質縱梁構件、鋁質汽車覆蓋件以及鋁質小型儀表零件等，其沖壓尺寸精度非常高，質量十分穩定，卻具有很高的生產效率。除此之外，冷沖技術在應用中也不需要進行加熱處理，鋁質材料表面上不會出現氧化皮，外觀效果更好，其操作也更加方便，技術費用比較低。但是該技術在應用中也存在較大的變形抗力，所以通常只適合中小型鋁合金構件的鍛造。

2.3 深加工技術

在進行鋁制品的加工過程中，深加工技術指的是在通過鑄造法或者是塑性成型法進行鋁制品加工之后，再對其半成品表面所進行的進一步處理，包括普通的表面處理、改性處理、電加工、機械加工、焊接等，或者是與彎曲、拉彎、沖切、剪斷等冷加工方法相結合，從而對零件進行加工，使其從半成品轉變為成品。通過深加工，可進一步提升鋁產品的整體質量及其性能，并實現其用途與市場的進一步拓展，讓鋁產品具有更高的利潤和附加價值，從達到綜合利用甚至變廢為寶的效果。

就目前的鋁加工行業來看，應用在其中的深加工技術主要是表面處理技術。因為鋁具有比較活潑的化學性質，抗腐蝕性能和耐磨性能都比較差，所以通過表面處理技術對其鋁質構件進行深加工處理，便可對其起到有效的保護效果，并使其功能性及其裝飾性得以顯著提升，從而有效克服鋁制品構件表面的性能缺陷，在延長其使用壽命的同時進一步擴大其使用范圍。在當今的鋁加工過程中，其表面處理的方法有很多，主要包括激光處理技術、離子注入處理技術、電鍍處理技術、金屬涂層處理技術、電泳涂漆處理技術、林華底漆處理技術、有機硅烷化處理技術、微弧氧化處理技術、陽極氧化處理技術、化學氧化處理技術、噴涂處理技術以及氧化上色處理技術等，具體應用中，相關企業與技術人員應根據鋁制構件的實際情況及其實際應用環境等來進行表面處理技術的合選用。通過這樣的方式，才可以有效確保鋁制品的表面處理效果，滿足其實際的深加工需求。

3 鋁加工技術主要發展趨勢分析

3.1 發展現狀分析

隨著現代化經濟與科技的發展，鋁材料以及鋁合金材料在工業領域中得到了越來越廣泛的應用，而其加工技術也備受關注。目前，鋁加工已經成為了很多地區乃至于國家的支柱型產業。在這樣的大環境下，我國的鋁加工技術也實現了進一步的發展。總結起來，我國鋁加工技術的主要發展現狀包括以下幾個方面：

第一，我國目前的鋁加工企業數量越來越多，但是這些企業卻缺乏自主創新能力，其鋁加工技術也比較落后。隨著近年來鋁加工技術及其產品之間的國際競爭日益激烈，我國的很多鋁加工企業也開始轉變了原本的經營與發展觀念，從注重產量轉變為注重質量，在技術方面也實現了進一步的轉型與創新，從而進一步提升了其國際市場競爭力與影響力。

第二，我國目前的很多鋁加工企業在鋁制品生產加工中的資源消耗比較嚴重，且會對環境產生很大程度的污染，部分鋁加工企業的生產加工方式依然不夠規范，不僅難以獲得較高的加工效率，同時也會產生一些有毒有害污染物，從而造成很大程度的環境污染。對于我國的鋁加工產業而言，與發達國家技術水平之間的差異是當今所面臨的挑戰，同時也是其未來發展的機遇。

第三，我國當今的鋁加工產品產量和質量都在不斷提升，但是其產業鏈卻比較短，不具備足夠強大的市場競爭能力，且產品存在很大程度的同質化現象，加之鋁加工企業的數量和項目都在不斷增加，產能過剩問題也進一步加大了該行業的市場競爭，從而使其利潤呈現出了下降趨勢。另外，由于我國鋁加工技術依然達不到世界級的先進水平，相關技術與產品的研發能力比較弱，高端鋁制產品所占的市場份額很小，這也是其面臨的主要發展問題。

第四，針對鋁加工行業所面臨的機遇和挑戰，我國也進行了新的標準發布，對相應的企業、技術以及產品質量等做出了全面的規定，這對于鋁加工技術的創新以及相關行業的健康發展都十分有利。

3.2 發展趨勢預測

從我國鋁加工技術的發展現狀來看，其未來的發展趨勢主要應該包括以下幾個方面：

第一，對產業進行重組和升級，將產能落后的技術和設備淘汰，對中小型鋁加工企業進行合并，使其朝著專業化、大型化、集團化以及品牌化的方向發展，從而實現鋁加工技術水平的提升，讓傳統鋁加工技術應用中所面臨的生產效率低、字眼消耗大、成本高等問題得以有效解決。

第二，對產業結構進行調整，讓中高端鋁制品的生產逐漸成為主流，并通過精細化的生產來實現其附加值產品的形成，同時應注重鋁加工過程中的環保技術措施應用，從而實現鋁加工行業的輕量化與節能環保發展，并實現鋁制品性價比的進一步提升。

第三，對鋁加工技術加以不斷的研究與創新，通過新技術的研發與應用來創新鋁加工生產模式，使其產業朝著技術創新型的方向發展。

4 結語

綜上所述，在對鋁制品進行加工的過程中，涉及到的技術形式有很多。因此，相關企業與技術人員一定要根據實際的生產需求來選擇合理的技術形式，以此來實現鋁制品的良好加工制作。同時，相關企業也應該充分意識到當今鋁加工行業的主要發展現狀與發展問題，并以此為依據，采取合理的措施來加快鋁加工技術的發展，從而使其適應現代化社會的發展需求，為相關領域的鋁質材料和產品應用質量提供保障。