轮辋,罐子和飞机:铝和铝制铸件

在铸造厂提取、加工和铸造

铝越来越受欢迎

铝是世界上含量第三丰富的元素,也是地壳中含量最多的金属。铝占地核质量的8%以上。然而,与铁等其他金属相比,它很难提炼。由于这个原因,铝的使用落后于其他金属产品,同时开发了有效和经济的方法来克服这些复杂性。

铝和钢铁工业之间存在许多相似之处。依靠在地球表面发生的矿物矿石中的萃取金属。两者的制造过程都是能量密集且涉及的将液体金属倒入铸件中或使用连续铸造机器。铝和钢也竞争了汽车和航空航天行业的类似市场。然而,这些金属的加工和性质存在显着差异。

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,或通过在铸造厂重熔和铸造。

铝制加工

铝土矿是一种含有高铝含量的沉积岩;通常,约46-60%。铝土矿经常被几米的岩石和粘土覆盖,必须先在铝土矿可以恢复之前拆下。然后,铝土矿在运输以进行加工之前穿过破碎或洗涤厂。

在1880年代中期,发明并串联使用了两种不同的方法以生产铝。拜耳方法采用化学方法从铝土矿中提取铝。Hall-Heroult工艺使用电解来从拜耳工艺生产的氧化铝或氧化铝中提取铝。

铝土矿或铝矿石
在1976年之前,奥特朗托市的卡瓦迪铝土矿是一个铝土矿,该地区仍然含有大量的铝土矿。

拜耳过程

铝土矿被粉碎并与苛性钠混合,以产生含有矿石细颗粒的矿浆。矿浆的温度保持在140˚C–280˚C之间,具体取决于所加工的具体矿石。在此期间,铝溶解到苛性钠溶液中。所有杂质从溶液中沉淀出来,形成一种称为赤泥的残留物。

该方法的最终步骤是将种子晶体加入苛性钠溶液中。溶解的氧化铝连接到这些种子晶体上。拜耳工艺的最终产品是氧化铝或氧化铝,其具有白色粉末的外观。

Hall-Heroult过程

铝厂的还原装置由串联的还原罐或电解槽组成。每个罐子都是钢壳内衬碳。将含有氧化铝的熔融冰晶石(一种氟化物矿物)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。铝液会在罐子底部聚集。

然后定期将液态氧化铝从还原罐吸入真空桶。这是转移到一个熔炉,铸成铸锭的模具,或通过连续铸造机。通过该工艺生产的铝纯度约为99.8%。铝生产的电解工艺能耗非常高,每吨产量需要15兆瓦。因此,大多数冶炼厂位于水力发电厂等发电机旁边。

铝铸件

一旦铝被提取和加工,下一步就涉及将其铸造成产品形式。通过将熔融金属倒入成形的模具中通过所需的最终产物的图案形成铝铸件。三种常见类型的模塑方法用于生产铸件:压铸、永久型铸造、砂型铸造。

压铸

压铸使用压力将熔化的铝压入钢模中。这种类型的铸件通常用于大批量生产的零件,这需要最少的数量精加工. 压铸周期短,但模具成本高。加压铸造系统产生了一个高强度外壳,但内部比永久性模具铸造更弱。压铸有两种类型:低压压铸和高压压铸。

压铸

低压

高压

良好的强度价值

较低的强度值

适用于自动化

适用于自动化

简单的模具和机器技术

复杂昂贵的模具

速度慢循环

短铸造周期

降低投资和运营成本

投资和运营成本高

最小壁厚约3毫米

适用于薄壁组件

金属型铸造

永久模具铸造用途或其他金属模具和核心。通过将铝倒入模具中形成强铸件。永久模具用于以一致性产生高度可重复的部件。它们的快速冷却速率产生更一致的微观结构,可以显着提高机械性能。

永久型铸造用于制造合金车轮。铝车轮也比钢轮旋转所需的能量更少。它们提供更高的燃油效率,以及更好的操纵、加速和刹车。然而,对于重型工业轨道应用,钢轮更常用。它们的耐用性使得它们几乎不可能弯曲或开裂。当使用在轨道上,钢轮更宽容的轨道不规则,增加安全性。

由永久模具铝制铸造生产的铝轮
铝轮比钢轮更轻,需要较少的电机功率。然而,对于工业轨道应用,钢轮仍然优选其耐用性和稳定性。

砂模铸造

砂铸件是通过将一种细砂混合物包裹在所需产品的图案上而形成的。该模式略大于最终产品,以允许收缩铝而冷却。砂铸造是经济的,因为砂可以重复使用多次。它也可以有效地创建大型模具或那些详细的设计。前期加工成本较低,但每件价格较高,这使得砂铸造适合于大批量生产的特殊铸件。

铝液的控制直接关系到铸造的质量。在熔融铝中加入合金元素以达到所需的铝等级和性能。受控的合金添加和分布将确保产品是健全的,并具有预期的机械性能。

铝用柱状晶粒结构凝固。这些柱长与另一种谷物的接触点生长至更多的谷物 - 谷粒越细,分子结构细。晶粒炼制使用钛和硼形成粒子核遗址以达到这种细结构。

氢气是一种杂质,在铝铸件凝固时产生气孔,从而造成缺陷。在铸造过程中,需要排气和吹扫气体,以保持环境中没有任何可能对最终产品产生负面影响的杂质。

铸造合金

可提供广泛的铸造合金以适应最终应用。这些铸造合金中的每一个具有其自身的特性,例如可焊性,可加工性,耐腐蚀性和和热处理财产。

熔融铝具有多种特性,可以控制以最大化铸造性能。熔融铝容易拾取熔融状态下的氢气和氧化物,并且对较小的微量元素敏感。虽然一些装饰或商用铸件可能不需要额外的处理,但进一步的整理通常是有益的。紧密熔体控制和专业的熔融金属加工技术可以提供增强的机械性能。

铝饰面和涂料

铝的美学魅力之一是其高反射率。这一特性已被用来制造表面光洁的高端消费品。表面自然形成一层薄薄的氧化层进一步增强了这一点。通过对产品进行阳极氧化,可以使该层变厚。氧化层的存在有效地阻止了铝的进一步氧化,使其非常耐腐蚀。各种表面处理和涂层可以帮助铝达到这种光泽而耐用的质量。

饰面

某些铝合金被热处理以增强其特定应用的性质。将固体铸铝加热至预定温度,这使得分子微观结构变得均匀地分布在整个材料中。然后快速冷却使得微结构图案保持到位,实现了理想的性质。

不能进行热处理的合金通过冷加工完成,主要是轧制。金属强度随着微观结构中的缺陷而通过紧密地压实分子而最小化。

涂料

铝具有高质量的表面光洁度,已经很美观了。然而,不同的涂层可以提供进一步的好处,以完成。

PVDF涂料

PVDF涂层是基于溶剂的涂料,具有非常高的耐候性。但是,它们可以被划伤。PVDF不会从暴露在阳光下逐渐消失,可以用金属外观制成。

液体涂料

液体涂料比PVDF涂料更经济,但其性能也不理想。它们的表面处理质量较低,耐候性也不强。

粉末涂料

粉末涂料以PVDF涂层满足最严格的耐用性规格。它们具有优异的表面外观,并且在建筑窗口和门框的建筑应用中很受欢迎,以及像地址家具盗贼自行车架子.它们更容易磨损,通常在酒店和商店等客流量大的区域使用。

阳极氧化

阳极氧化用于加厚氧化表面层并增强产品的耐腐蚀性。涂层是艰难的,耐用的和自我修复,使其成为建筑师的热门选择。使用一系列浸罐进行阳极化过程。

铝铸件后阳极氧化
阳极氧化通过增厚氧化表面层来提高铝的耐腐蚀性。

铝制特性

铝以重量轻而闻名。事实上,它的重量几乎是它的三倍,密度为2700 kg/m3..值得注意的是,铝的低密度不会影响其强度。铝合金具有各种强度特性,抗拉强度范围为70至700MPa。在低温下,铝的强度升高,而在高温下,它降低。

铝也可以很容易地加工,并且由于密度较低,所需的功率较低。铝的高延展性使其易于挤压。这使得产品能够弯曲和轧制,这是铝箔制造中的一个关键特征。

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铝质和标准

铝产品根据产品中使用的合金材料进行认证。最常见的合金元素包括:

铝制串联分类,具有属性和组成

系列

铝%

合金

热处理

特性

应用程序

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  • 优异的耐腐蚀性和可加工性
  • 高导热性和导电性
  • 传输
  • 电网线

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是的

  • 高强度和韧性
  • 耐腐蚀性差
  • 飞机

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  • 适度的力量
  • 良好的可加工性
  • 换热器
  • 厨具
  • 饮料罐头

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  • 熔点低,无脆性
  • 焊接导线
  • 钎焊棒

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  • 中等至高强度
  • 在海洋环境中耐腐蚀
  • 良好的焊接性
  • 建筑和建筑
  • 储油罐
  • 压力容器
  • 海洋应用

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硅和镁

是的

  • 适度高强度
  • 优异的耐腐蚀性
  • 高焊性
  • 建筑
  • 结构
  • 卡车
  • 海洋框架

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是的

  • 高强度
  • 飞机
  • 苹果的手表

系列

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健康和安全

在Hall-Heroult过程中,会排放大量气体。这些气体被捕获并处理,因为有毒的氟化物化合物在释放到大气中之前必须被清除。铝的生产过程会产生一氧化碳2,导致铝产品的碳足占状量表更高。许多制造商旁边定位铝冶炼厂可再生能源而不是通过化石燃料发电。

以其可溶性形式,Al3+,铝对植物有毒。酸性土壤倾向于加快释放人3+并降低这些油田的产品产量。由于全世界几乎一半的可耕地是酸性的,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阿尔茨海默病和一些癌症的风险增加,尽管还没有确凿的证据。在高浓度下,铝是一种神经毒素,作用于大脑和骨骼结构。铝存在于发酵剂、乳化剂和着色剂以及一些抗酸产品中。

铝的应用程序

铝制是一款圆润的金属,具有光明性的光洁度,可迎合各种市场,包括各种商业和家居用品。

用于飞机结构的铝

航空航天

航空航天业的进展基本上取决于铝产品的发展。它们的性质组合,尤其是其重量轻,力量和强度,使人类能够开发出坚固和光线的车辆,以逃避地球的大气。Wright Brothers使用铝为其第一木制框架双架的发动机曲轴箱。现代商用运输机由80%的铝制 - 主要在其机身上,特别是机身和翅膀。铝在国际空间站的航天工业中广泛使用。

用于建筑施工的铝铸件

建筑与建筑

电网和输电线路已经转移到铝而不是铜作为基础。这是由于优良的导电性和重量轻,适用于延长长度的电缆运行。铝合金也被用于建筑,以提供坚固的框架,可以承受巨大的重量的玻璃窗格。建筑师在机场和高层建筑中广泛使用这些特点。

可拆卸铝装饰护柱

网站家具

虽然大多数场地陈设(长凳、垃圾箱、自行车架等)都是固定的,可拆卸护柱是可以放置的交通引导装置,以防止车辆进入或移除以允许其。由于金属的亮度,铝经常用于可拆卸的系柱应用;活动人员移动进入或脱离地点是更容易的。

食品和饮料

罐头食品和饮料是另一个由铝主导的市场。铝罐冷却迅速,并提供一个高度可印刷的表面。高可回收性也使铝成为这个行业的一个有吸引力的匹配物。它们还能保护密封在里面的东西的味道和完整性,因为它们能防止氧气、光线和其他污染物。

铝制笔记本电脑

设备和技术

家用电器也有利于铝的性质。其热性能使其成为制冷应用的理想选择,而重量轻使能易于移动和运输设备。随着“拉丝铝”的发展,可以为高端市场创造高度审美产品。该技术公司苹果公司已经领导了创雷竞技邀请码在哪里看建铝制笔记本电脑的方式,该铝制笔记本电脑由单块铝制成铝。平面电视还可享受铝的轻量级特性;等效钢产品太重,不能挂在墙上。

汽车铝制框架

汽车

汽车制造商在减少汽车碳足迹方面面临着更大的压力。轻质铝框架、车身面板和发动机有助于提高燃油经济性。还有其他的环境效益,因为近90%的汽车铝废料被回收利用。

铝回收

大多数铝可以回收.饮料罐和汽车零部件是高集水量的行业,在那里材料被有效地收集和回收。一旦使用过的铝被收集起来,就会被带到一个处理设施,在那里它会被分类并清洗。然后将金属熔化,除去涂层、油墨和其他杂质。在这一阶段,可以根据需要添加合金,然后铸造成锭。这些钢锭可以供应给铸造厂用于铸造或转移至其他制造商进行进一步加工。再生铝可以在短短六周内作为新产品返回市场。

铝罐
来自家庭废物流的碎屑罐和容器将被回收并作为市场返回。

铝制清洁和维护

大多数铝制品可以用清水或温和的肥皂或洗涤剂保持清洁。如果污渍比较顽固,可以使用松节油或非蚀刻化学清洁剂。为了获得更大的清洁能力,可以使用蜡基抛光剂、研磨蜡或研磨清洁剂。清洁后务必干燥铝制品,以避免出现条纹,并且必须清除边缘和接头上的清洁残留物。

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