轮辋,罐头和飞机:铝和铝铸件

在铸造厂的提取,加工和铸造

铝的日益普及

铝是世界上第三丰富的元素, 也是地壳中最丰富的金属. 铝占地心质量的8%以上. 然而,与铁等其他金属相比,它很难提炼. 因为这个原因, 铝的使用落后于其他金属bwin体育,但为了克服这些复杂性,已开发出高效和具有成本效益的方法.

铝业和钢铁工业有许多相似之处. 两者都依赖于从地球表面的矿石中提取金属. 两者的制造过程都是能源密集型的 将液态金属倒入铸件中 或使用连铸机. 铝和钢在汽车和航空航天工业的类似市场上也存在竞争. 然而,这些金属在加工和性能上有显著差异.

铝铸造后生产的铝锭
铝锭将通过冷加工或热加工进一步加工, 或者在铸造厂重新熔化和铸造.

铝加工

Bauxite is a sedimentary rock containing high aluminum content; typically, about 46–60%. 铝土矿通常被几米厚的岩石和粘土覆盖, 在铝土矿被回收之前,哪一个必须先被移除. 铝土矿在被运输加工之前要经过破碎或洗涤车间.

在19世纪80年代中期,发明了两种截然不同的方法,并被串联使用来生产铝. 拜耳法是从铝土矿中提取铝的化学过程. Hall-Heroult工艺使用电解从拜耳工艺生产的氧化铝或氧化铝中提取铝.

铝土矿或铝矿
在1976年之前,奥特朗托市的Cava di铝土矿一直是一个铝土矿, 而且该地区仍含有大量铝土矿.

拜耳法

铝土矿被粉碎并与烧碱混合,产生含有矿石细颗粒的浆料. 料浆的保温温度在140˚C - 280˚C之间, 这取决于正在加工的具体矿石. 在此期间,铝溶解到烧碱溶液中. 所有的杂质都从溶液中沉淀出来,形成一种叫做赤泥的残渣.

这个过程的最后一步是向烧碱溶液中加入种子晶体. 溶解的氧化铝附着在这些种子晶体上. 拜耳工艺的最终bwin体育是氧化铝或氧化铝, 有白色粉末的外观.

Hall-Heroult过程

铝厂的还原装置由串联的还原罐或电解槽组成. 每个罐子都是由内衬碳的钢壳制成. 将含有氧化铝的冰晶石(一种氟化物矿物)熔化后倒入每个罐子,碳电极从顶部插入溶液中. 当电流通过冰晶石溶液时, 铝与氧分离, 形成二氧化碳气体. 液态铝在锅底聚集.

然后,液体氧化铝从还原罐中定期吸入真空桶. 这被转移到熔炉和铸成铸锭在模具,或通过连铸机. 通过这种工艺生产的铝大约是99.8%的纯. 铝生产的电解过程是非常耗能的, 每吨输出需要15兆瓦时. 因此,大多数冶炼厂都位于水电站等发电厂旁边.

铝铸件

一旦铝被提取和加工, 下一步是将其转换为bwin体育形式. 铝铸件是通过将熔化的金属倒入模具中形成所需最终bwin体育的形状. 三种常见的成型方法用于生产 铸件:压铸、永久模铸造、砂型铸造.

压铸

压铸利用压力将熔化的铝压入钢模中. 这种类型的铸造经常用于零件的批量生产,这需要最少的数量 精加工和机加工. 压铸工艺周期短,但模具成本高. 加压铸造系统创造了高强度的表面,但较弱的内部比永久性模具铸造. 压铸有低压压铸和高压压铸两种.

压铸

低压

高压

良好的强度值

较低的强度值

适合自动化

适合自动化

模具和机械工艺简单

复杂昂贵的模具

较慢的铸造周期

铸造周期短

较低的投资和运营成本

投资和运营成本高

最小壁厚约3毫米

适用于薄壁构件

永久模铸造

永久模具铸造用途 或其他金属模芯. 坚固的铸件是通过将铝倒入模具中形成的. 永久模具用于创建高度可重复的部件一致性. 它们的快速冷却速率产生了更一致的微结构, 哪些可以显著改善机械性能.

永久模具铸造用于制造合金车轮. 铝制车轮也比 钢轮旋转所需的能量更少. 他们提供更大的燃油效率,以及更好的操纵,加速和制动. 然而,对于重型工业轨道应用,钢车轮是更常用的. 它们的耐用性使它们几乎不可能弯曲或破裂. 当在轨道上使用时,钢轮对轨道的不规则性更宽容,增加了安全性.

铝车轮由永久模具铝铸造而成
铝车轮比钢车轮轻,需要更少的电机动力. 然而, 工业轨道应用, 钢车轮因其耐用性和稳定性仍然是首选.

砂铸造

砂铸件 是通过在理想bwin体育的图案周围包装细砂混合物而产生的. 图案比最终bwin体育略大,以允许铝在冷却时收缩. 砂铸造是经济的,因为砂可以重复使用多次. 它也有效地创建大型的模具或那些有详细设计. 前期工具成本较低, 但是每部分的价格更高, 使砂型铸造适合于大量生产的特殊铸件.

铝液的控制直接关系到铸件的质量. 在熔融铝中加入合金元素,以达到所需的铝等级和性能. 控制合金的添加和分布在整个铝将确保bwin体育是健全的, 达到预期的机械性能.

铝凝固时呈柱状晶粒结构. 这些柱子生长到与另一种谷物接触的点——更多的谷物, 分子结构越精细. 晶粒细化使用钛和硼制造晶粒核位点,以实现这种精细结构.

氢气是一种杂质,会在铝铸件凝固时产生气孔,从而导致缺陷. 在铸造, 需要脱气和净化气体,以保持环境中没有任何可能对最终bwin体育产生负面影响的杂质.

铸造合金

有各种铸造合金可用于最终应用. 每种铸造合金都有其自身的特点,例如可焊性, 切削加工性能, 耐蚀性, 而且 热处理 属性.

熔融铝有几个可以控制的特性,以最大限度地提高铸造性能. 熔融铝在熔融状态下容易吸附氢气和氧化物, 并可能对微量元素敏感. 虽然一些装饰或商业铸件可能不需要额外的加工, 进一步整理通常是有益的. 严格的熔体控制和专门的熔融金属加工技术可以提高机械性能.

铝饰面和涂层

铝的美学吸引力之一是它的高反射率. 这一特性被用来制造具有清洁表面光洁度的高端消费品. 这是进一步加强了自然形成的薄氧化层表面. 这一层可以通过阳极氧化使bwin体育变厚. 氧化层的存在有效地密封铝,防止进一步氧化, 使它非常耐腐蚀. 各种饰面和涂层可以帮助铝达到这种光泽而持久的质量.

完成

某些铝合金经过热处理以提高其特殊用途的性能. 固态铸铝加热到预定温度, 是什么使分子微结构均匀地分布在整个材料中. 然后快速冷却使微观结构模式保持原位,并获得理想的性能.

不能热处理的合金用冷加工加工,主要是轧制. 由于分子紧密地压实在一起,使微观结构中的缺陷最小化,金属强度大大增强.

涂料

铝具有高质量的表面光洁度,已经令人赏心悦目. 然而,不同的涂料可以提供更多的好处,以完成.

PVDF涂料

PVDF涂料是溶剂型涂料,具有非常高的耐候性. 然而,它们可能被划伤. PVDF在阳光照射下不会褪色,可以制成金属外观.

液体涂料

液体涂料比PVDF涂料更经济,但它们的性能也不太理想. 他们有一个较低的质量完成和耐候性不是那么强.

粉末涂料

粉末涂料 满足最严格的耐久性规格,与PVDF涂料相同的水平. 它们具有优良的外观,在建筑应用中很受欢迎,用于门窗框架, 以及现场的陈设等 护柱 而且 自行车架. 它们能承受更多的磨损, 和通常指定在交通繁忙的地区,如酒店和商店.

阳极氧化

阳极氧化是为了增厚氧化表面层,增强bwin体育的耐蚀性. 该涂层坚硬、耐用、可自我修复,是建筑师的热门选择. 阳极氧化过程是使用一系列浸槽进行的.

铝浇铸后阳极氧化
阳极氧化通过增厚氧化表面层来提高铝的耐蚀性.

铝的性质

铝以重量轻著称. 事实上,它的重量几乎是 ,密度为2700公斤/米3. 值得注意的是,铝的低密度并不影响其强度. 铝合金具有广泛的强度特性,抗拉强度从70到700兆帕不等. 在低温下,铝的强度增加,而在高温下,它下降.

铝也可以很容易地加工,由于密度较低,所需的功率较低. 铝的高延展性使它很容易被挤压. 这使bwin体育可以弯曲和轧制, 这是铝箔制作的一个关键特点.

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铝的质量和标准

bwin体育是根据bwin体育中使用的合金材料进行认证的. 最常见的合金元素包括:

按性能和成分分类的铝

系列

铝%

合金

热治疗

属性

应用程序

1 xyz

>99.yz

  • 优良的耐蚀性和工作性
  • 高导热性和高导电性
  • 传输
  • 电网线路

2 xyz

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是的

  • 高强度和韧性
  • 较低的耐蚀性
  • 飞机

3 xyz

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No

  • 中等强度
  • 良好的可加工性
  • 热交换器
  • 厨具
  • 饮料罐头

4 xyz

>99.yz

No

  • 熔点低,无脆性
  • 焊接导线
  • 钎焊棒

5 xyz

>99.yz

No

  • 中高强度
  • 耐海洋环境腐蚀
  • 良好的可焊性
  • 建筑与建筑
  • 储罐
  • 压力容器
  • 海洋应用

6 xyz

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硅和镁

是的

  • 中高强度
  • 优异的耐腐蚀性能
  • 高可焊性
  • 建筑
  • 结构
  • 卡车
  • 海洋帧

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是的

  • 强度非常高
  • 飞机
  • 苹果的手表

系列

铝%

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  • 建筑
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  • 飞机
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健康和安全

在Hall-Heroult过程中,会释放出大量气体. 这些气体被捕获和处理,因为有毒的氟化合物在释放到大气之前必须被清除. 铝的生产过程会产生CO2,导致铝bwin体育的碳足迹更高. 许多制造商将铝冶炼厂设在旁边 可再生能源例如水力发电厂,而不是用化石燃料发电.

在它的可溶性形式,铝3+在美国,铝对植物有毒. 酸性土壤往往会加速铝的释放3+ 从它的矿物和低产量的bwin体育从这些领域. 世界上几乎一半的耕地都是酸性的, 铝对作物产量的负面影响可能是严重的.

人体也会受到铝的影响. 铝的积累对健康的影响包括增加患阿尔茨海默氏症和某些癌症的风险, 虽然还没有得到最终证实. 高浓度的铝是一种神经毒素,会对大脑和骨骼结构产生作用. 发酵剂、乳化剂、着色剂以及一些抗酸bwin体育中都含有铝.

铝的应用程序

铝是一种圆润的金属,具有发光的表面,满足各种各样的市场,包括各种商业和家庭用品.

制造飞机用的铝

航空航天

航空航天工业的进展在很大程度上依赖于铝bwin体育的发展. 它们的属性组合, 尤其是它的重量和强度, 人类是否能够研制出足够坚固和轻便的运载工具,以逃离地球大气层. 莱特兄弟在他们的第一架木架双翼飞机的发动机曲轴箱中使用了铝. 现代商业运输机80%由铝组成,铝主要存在于机身中, 特别是机身和机翼. 铝在航天工业中广泛用于制造航天飞机和国际空间站的结构.

建筑用铝铸件

建筑与架构

电网和输电线路已改用铝而不是铜作为基底. 这是由于优良的导电性和较长的电缆运行重量轻. 铝合金也用于建筑,以提供坚固的框架,可以处理巨大的玻璃窗格的显著重量. 建筑师在机场和高层建筑中广泛使用这些特性.

可拆卸的铝制装饰护柱

网站家具

虽然大部分场地家具(长凳, 垃圾容器, 自行车架, 和类似的)是固定在适当的地方, 可拆卸护柱 是否设有交通引导装置,以防止车辆进入, 或者移除它. 铝 is often used for removable bollard applications due to the 光ness of the metal; it is much easier for event staff to move in or out of place.

食品和饮料

罐装食品和饮料是铝占据主导地位的另一个市场. 铝罐冷却迅速,并提供高度打印表面. 高水平的可回收性也使铝成为这个行业的一个有吸引力的匹配. 它们还能保护密封在里面的食物的味道和完整性,因为它们能防氧, 光, 和其他污染物.

铝的笔记本电脑

设备和技术

家用电器也受益于铝的特性. 它的热性能使其成为制冷应用的理想材料, 而轻巧的重量使电器易于移动和运输. 随着“拉丝铝”饰面的发展, 可以为高端市场创造高度美学的bwin体育. 科技公司苹果率先推出了铝制笔记本电脑, 它们是由一整块铝制成的. Flat screen TVs also benefit from the 光weight property of aluminum; an equivalent 钢 product would be too heavy to hang on a wall.

汽车铝制框架

汽车

汽车制造商面临着减少汽车碳足迹的更大压力. 轻量化的铝制车架、车身面板和发动机通过提高燃油经济性有助于实现这一目标. 还有其他的环保好处, 近90%的汽车铝废料被回收利用.

铝的回收

大多数铝可以 回收. 饮料罐和汽车零部件是高集水工业,在那里材料被有效地收集和回收. 一旦用过的铝被收集起来, 它被带到一个治疗机构, 在哪里它被分成不同的等级和清洗. 然后将金属熔化以去除涂层、油墨和其他杂质. 在这一阶段,可以根据需要添加合金,然后铸成铸锭. 这些锭可以供应给 铸造厂 在哪里用于铸造,或转移到其他制造商进行进一步加工. 回收的铝可以在短短六周内作为新bwin体育返回市场.

碎铝罐
从生活垃圾流中破碎的铝罐和容器将被回收,并作为新的返回市场.

铝材清洗保养

大多数铝制品可以用清水或温和的肥皂或清洁剂保持清洁. 在污渍比较顽固的地方,可以使用松节油或不腐蚀的化学清洁剂. 为了获得更强的清洁能力,可以使用基于蜡的抛光剂、磨料蜡或磨料清洁剂. 重要的是,铝制品清洗后要烘干,以避免条纹, 边缘和接缝处必须清除清洁残留物.

有关铝的更多信息,或要求一个定制项目的报价,请 bwin体育平台.