试析铝合金加工技术的现状与发展趋势

张 燕，郑汝宁

（昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南 昆明 650000）

熔铸是铝合金加工中的第一道工序，熔铸技术水平的高低直接影响到铝材的质量。近几年，我国的铝型材行业快速发展，新产品、新用途和新工艺的铝型材不断出现，大大的推动了国家的科技进步与行业发展。铝合金具有很好的塑性，便于塑性加工。同时，铝合金还有过热敏感性，在加工过程中需要控制好加热的温度。

1 铝合金加工技术的发展现状

铝合金材料具有强度好、比重小、导热性能好和耐腐蚀的优点，被广泛用于建筑工程、道路交通、航空航天和机械电子等领域。铝合金在金属材料的应用中仅次于钢铁排名第二，铝合金是当前经济建设中的重要材料，人们的生活与国家科技发展离不开铝合金。随着铝合金的社会需求量不断增加，铝合金加工技术也得到了快速的发展，当前的铝合金加工技术具有以下发展特点。

（1）工艺装备更新快。铝合金的加工工艺设备更新换代的时间比较快，在信息时代下，铝合金的加工设备开始往大型化、精密化、自动化和紧凑化的方向发展。

（2）节能技术。国家坚持走可持续发展的道路，在发展工业的同时注重节能减排。在这种发展形势下，铝合金的加工技术不断创新，开始往节能降耗、高速高效和精简连续的方向发展。

（3）产品结构不断调整。铝加工企业重视工具和模具的结构设计与材料选择，不断改进铝加工工艺、热处理工艺和表面处理工艺等。那些传统的、低档次的产品逐渐被淘汰，新型的高科技产品快速占据市场，满足人们的物质需求和文化需求。

（4）加工过程现代化管理。为了适应市场的变化和社会发展，铝加工企业对铝合金加工生产的过程进行调整，对产品生产过程进行自动化和现代化管理，制定科学的管理机制。重视科技创新与信息开发[1]。

2 铝合金加工技术的发展趋势

（1）铝合金材料的发展趋势。铝合金的材料种类有上千种，常规使用的多达450种，很多新型的铝合金还在研发阶段。随着科技进步、经济发展和装备工业的需要，人们对铝合金材料提出了高强度、耐磨性、高韧性、耐疲劳、耐低温、防火、防爆、可表面处理、可焊接等多项和综合性能的要求。最具代表性的是为适应航空航天器高机动性、高载荷、高抗压和高耐疲劳及高速与高可靠性的要求而研制的高强高韧铝合金，高性能除应用于航空航天工业外，交通运输的地铁、轻轨、高速列车、重载煤车等，弱电的电子电容产品、精密机械制造以及满足不同用途的功能膜材料，薄化及强化的包装材料等都在轻量化、高性能、均质性以及特殊功能方面有着越来越多的要求。

最适应航空航天器的高强高韧铝合金具有高载荷、高抗压、高耐疲劳、高可靠性的特点，主要包括PM粉末冶金法制造的铝合金、铝基复合材料、SF喷射成型法制备的铝合金、超塑性铝合金等。

（2）熔铸技术。铸坯的质量对铝材的最终质量会产生很大的影响，在铝合金加工中工作人员会使用新科技手段提高铝合金铸锭的冶金质量。熔铸技术的未来发展趋势主要是：优化铝合金的化学成分、主要元素配比、微量元素的含量等，提高铝锭的纯度；优化铝熔体在线净化处理技术，减少熔体汇总的气体、夹杂物的含量；优化变质处理技术和细化处理技术，不断完善AI-Ti-C、AI-Ti-B的细化工艺，改进P、Na、Sr等变质处理工艺；使用先进的铸造方法，提高生产效率和产品质量，降低生产成本，节能降耗等等。①熔铸设备。传统的熔铸设备追求大型、节能、高效和自动化的发展方向，西方国家使用倾动式静置炉和大型顶开圆形炉，实现了熔铝炉装料的完全机械化。熔炼炉燃烧系统使用快速切换蓄热式燃烧技术，也称“第二代再生燃烧技术”，采用迅速频繁切换、机械性能可靠的四通换向阀，采用的蜂窝型蓄热体维护简单可靠、压力损失小。使用计算机控制熔铸生产的过程，实现熔铸自动化生产是目前熔铸技术的发展趋势[2]。

②晶粒细化。在铝液中加入晶粒细化剂，改变铸锭的组织。晶粒细化的方式较多，目前使用最广泛的是二元合金AI-4Ti和三元合金AI-Ti-B。国外常将细化剂做成棍棒形，加入到铸造流槽中能够提升细化效果，常用产品有AI-3Ti-1B、AI-6Ti等。

（3）轧制技术。铝合金板、箔材的产量占铝加工材料总产量的60%左右，铝材的用途十分广泛，轧制技术也有了新的发展方向。现阶段的热轧机开始向大型化、自动化和精密化的方向发生，二人转的老式轧制将被淘汰，热粗轧+热精轧的生产方式在铝材加工中应用较为广泛。美国研制出的那台高速薄壁连铸轧机组能够生产厚度为2mm、宽2000mm的连铸轧板材，可以直接供给铝箔毛料，也可以是易拉罐的毛坯料。1+3、1+5的热连轧生产方式大大的提高了生产的效率与铝产品质量。连铸轧开始向高速、高精、超宽、薄壁的方向发展。冷轧向高速、宽幅、高精和自动化的方向发展，冷连轧技术大幅度的提高了生产效率。铝箔轧制向更宽。更薄、更精的方向发展，喷雾成形的方式在铝箔生产中也得到了广泛的应用。

（4）锻压技术。锻压液压机开始往大型化和精密化的方向发展，锻压技术主要生产重要受力结构件，铝合金模锻间的品种较多、批量小、模具成本高，目前有多家企业使用数控加工的方法代替大型模锻件。我国的300MN、美国的450MN、法国的650MN、俄罗斯的750MN都属于重型锻压水压机，最大的模锻件能够达到3.5m2，最大重量在1.5t以上。多向模锻、精密模锻和等温模锻等新工艺成为锻压技术的发展方向。

（5）挤压技术。铝合金挤压型材的用途较广，在新技术不断创新的发展中铝合金挤压型材开始网大型化、薄壁化、扁宽化、自动化、复杂化、高质量和高效率等方面发展。350MN历史反向挤压机是世界上最大的挤压机，能够生产直径为1500mm的管材，80MN的挤压机可以生产大型、扁宽和薄壁的空心/实心型材，多坯料挤压、半固态挤压和连续挤压的新技术不断被应用到生产中，提高了铝合金生产制造的自动化水平。

（6）质量检测。要想提高铝合金产品的质量，需要在企业中建立质量保证体系，将新研发出来的新产品、新工艺和新技术进行质量检测，保证铝合金产品的形位精度、化学成分、内部组织、力学性能和表面质量等能够达到技术的标准要求。

3 结语

在市场经济体制的变革下，很多企业实现了转型。先进的技术与设备不断被应用到各个领域中，我国的铝产业从最初的电解铝冶炼进入到精深加工阶段中，铝合金加工技术越来越娴熟，铝型材行业呈现出良好的发展态势。在经济发展的过程中，国家对工业生产提出了节能、环保、高效、安全的新要求，使用先进的技术达到节能减排的目标。我国的铝合金加工行业面临着新一轮的改革，铝作为一种可再生能源，是一种综合性选择的最佳材料之一，再生节能效果好。目前，我国的铝加工企业开始网大型化、集团化、规模化、现代化和国际化方向发展，通过对产品和产业不断调整，铝加工技术呈现出高效、节能、自动化、高精度发展趋势。

[1]黄亮.温度对铝合金加工技术的影响分析[J].硅谷,2013,(14):45-45,49.

[2]方静.浅谈温度对铝合金加工技术的影响[J].科技创业家,2013,(22):57-57.