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世纪航坤(天津)金属材料销售有限公司是一家专业致力于铝合金产品销售公司。我公司主要经营:厚壁铝管、大口径铝管、小口径铝管、无缝铝管、铝方管、大口径铝方管、小口径铝方管、厚壁铝方管、铝角、铝板、中厚铝板、超厚铝板、合金铝板、纯铝铝板、铝棒、铝排、高温合金、涂层铝板、铝卷等产品,广泛用于航空航天、交通运输、包装、电子家电、印刷、建筑、石油、石化等行业。
铝合金是工业中应用广泛的一类有色金属结构材料,在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展,对铝合金焊接结构件的需求日益增多,使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用多的合金
氧化铝在1808年在实验室利用电解还原为铝材,于1884年即被作为建筑材料使用在美国华盛顿纪念碑尖顶上至今;铝材加入各种金属元素合成的铝合金材料已被建筑工业广泛应用在各环节上。
1908年美国铝业公司发明电工铝合金1050,并制成钢芯铝绞线,开创高压远程输电。
1915年美国铝业公司发明2017合金,1933年发明2024合金,使铝在航空器中的应用得以迅速扩大。 1933年美国铝业公司发明6061合金,随即创造了挤压机淬火工艺,显著扩大了挤压型材应用范围。
1943年美国铝业公司发明了6063合金及7075合金,开创了高强度铝合金的新纪元。
1965年美国铝业公司又发明了A356铸造铝合金,这是经典铸造铝合金。
随着对铝合金材料方面的研究深入,高强铝合金(2000、7000系列)以其优异的综合性能在商用飞机上的使用量已经达到其结构质量的80%以上,因此得到航空工业界的普遍重视。铝合金开始逐渐应用于生活、军事、科技方面。 [1]
铝和铝合金可以用各种不同的方法熔炼。常使用的是无芯感应炉和槽式感应炉、坩埚炉和反射式平炉(使用天然气或燃料油燃烧)以及电阻炉和电热辐射炉。炉料种类广泛,从高质量的预合金化铸锭一直到专门由低等级废料构成的炉料都可以使用。然而,即使在适宜熔炼浇注的条件下,熔化的铝也易受三种类型的不良影响:
·在高温条件下,随着时间的推移,氢气的吸附导致溶解在熔液中氢气的增加。
·在高温条件下,随着时间的推移,熔液发生氧化。
·合金元素的丧失。
氢气是很容易被熔化的铝吸附的。不幸的是,在熔化的铝合金中,氢气的溶解度基本上大于其在固体铝中的溶解度。当铝合金凝固时,氢气从熔液中排出,收缩孔隙度扩大并放大,同时伴随着力学性能的丧失。氢气一般源自湿炉料和潮湿的熔化工具,但主要的氢气源是环境中的湿气。因为熔炼时几乎难以防止氢气的吸附,所以浇注前从熔液中除去氢气。常使用的方法是向熔液中鼓入干燥的氮气或氩气泡。使用氯气除去氢气是格外有效的。然而,由于环境和原因常排除它在生产中使用。
过去已利用减压测试法测量出溶解在熔液中的氢气量,其过程是将熔化铝的试样注入钢杯中,并让它在真空腔中凝固。观察凝固过程发现,在凝固过程中气泡变化的程度指示了存在的氢气量。同时使用凝固后的试样切片可以检查形成气泡的大小。遗憾的是,这些方法并不,而且受到熔体中作为氢气泡晶核存在的氧化物颗粒的影响很大。测试溶解氢气的方法是使用专门设计的利用液体萃取技术显示氢气的仪器。
铝在熔液表面瞬时形成非常稳定的氧化物。氧化的速度随着温度的升高和某些合金元素(如镁和铍)的存在而增加。而如果铝熔液表面没有受到于扰,那么在其表面形成的氧化物膜是自我限制的,任何紊流都会将氧化物膜搅和到大部分的熔液中,并产生新鲜的表面以有利于更多的氧化物形成。生成的氧化物膜和氧化物杂质非常有害于铸铝件的性能,然而,在合金冶炼、熔化金属的转运或浇注和铸型注满的过程中都会引起紊流。
熔液中的氧化物颗粒成为形成缩孔和气孔的品核。缺少氧化物杂质时,气孔和碾微孔隙也就基本消失了。对于铸铝件的生产,减少氧化物杂质是特别重要的一个条件。因为通常它们的液相线与固相线之问有非常大的幅差,而在多孔隙的状态下冷凝,则很难给孔隙提供补给。
铸件的氧化膜则形成了极易失效的脆弱面,铸铝合金力学性能的不均匀性恰恰就是由于这些氧化膜的存在而引起的,如果没有这些氧化膜,不均匀性就会减少,铸件性能的重复性就会优于锻件,用X射线检查时,这些氧化膜通常是不可见的,但做到事前预防而不要等事后发现时再去修补。
在熔融状态下,可以利用熔剂的覆盖来控制氧化物。这些熔剂一般为氯化镁盐。它们漂浮在熔液的表而上。但仍要定期从熔液表面清除氧化物,可以采用熔液通过过滤床的办法从大熔炉中清除这些悬浮的氧化物杂质。较小规模生产时,可以在浇注系统中设置过滤器来清除氧化物。
为了防止在铸件中形成氧化膜,则需要让金属以毫尤紊流的状态进入到铸型的型腔.对大多数铸件来说,利用重力浇注的方法就不可能做到这一点,因为直浇道的水头高度会加快流动速度从而发生紊流,所以要采用反重力法或液位模具浇注技术。这样过滤器减缓金属流动的速度,使其慢到足以防止氧化物产生。另外从底部注入模具的型腔,注入铸件各个液位的次序电要精心设计好,以免发生“瀑布”——模具中液态金属从较高液位掉落到较低的液位,从而在新生金属表面形成氧化物。利用从底部注入模具的方法,液态金属顶上的氧化层将升入到上砂箱层面的顶部并流入冒口的顶,这样则不会损害铸件。
很多铸铝合金都含有像镁这样的会慢慢与氧气发生反应的元素,熔化的金属保存时间过长,这些元素就会被逐渐氧化,导致铸件的化学成分不达标,而其他一些合金元素,例如具有低气化压的锌,还会从浴槽的表而蒸发。 [3]
加工工艺
硅对硬质合金有腐蚀作用。虽然一般将超过12%Si的铝合金称为高硅铝合金,推荐使用金刚石刀具,但这不是的,硅含量逐渐增多对刀具的破坏力也逐渐加大。因此有些厂商在硅含量超过8%时就推荐使用金刚石刀具。
硅含量在8%-12%之间的铝合金是一个过渡区间,既可以使用普通硬质合金,也可以使用金刚石刀具。但使用硬质合金应使用经PVD(物理镀层)方法、不含铝元素的、膜层厚度较小的刀具。因为PVD方法和小的膜层厚度使刀具保持较锋利的切削刃成为可能(否则为避免膜层在刃口处异常长大需要对刃口进行足够的钝化,切铝合金就会不够锋利),而膜层材料含铝可能使刀片膜层与工件材料发生亲合作用而破坏膜层与刀具基体的结合。因为超硬镀层多为铝、氮、钛三者的化合物,可能会因硬质合金基体随膜层剥落时少量剥落造成崩刃。
建议使用下列三类刀具之一:
1.不镀层的超细颗粒硬质合金刀具
2.带未含铝镀层(PVD)方法的硬质合金刀具,如镀TiN、TiC等
3.用金刚石刀具
刀具的容屑空间要大,一般建议用2齿,前角、后角要大(如12°-14°,包括端齿后角)。
如果只是一般铣面,可以用45°主偏角的可转位面铣刀,配用专门加工铝合金的刀片,应该效果。
铝合金常用板材厚度:金属屋面(和幕墙)系统的一般为0.8-1.2mm(而传统的一般要≥2.5mm).
各种飞机都以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。飞机依用途的不同,铝的用量也不一样。着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采用,如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量 81%。军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量,如大飞行速度为马赫数 2.5的F-15战斗机仅使用35.5%铝合金。有些铝合金有良好的低温性能,在-183~-253[2oc]下不冷脆,可在液氢和液氧环境下工作,它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性能,因而是制造液体火箭的好材料。发射“阿波罗”号飞船的“土星” 5号运载火箭各级的燃料箱、氧化剂箱、箱间段、级间段、尾段和仪器舱都用铝合金制造。
航天飞机的乘员舱、前机身、中机身、后机身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用铝合金制做的。各种人造地球卫星和空间探测器的主要结构材料也都是铝合金。
以下是各种型号的应用领域:
1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管,各种软管,烟花粉。
1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合,但对强度要求不高,化工设备是其典型用途。
1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件,例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具。
1145 包装及绝热铝箔,热交换器。
1199 电解电容器箔,光学反光沉积膜。
1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材。
2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品。
2014 应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料,车轮与结构元件,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,卡车构架与悬挂系统零件。
2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金,它的应用范围较窄,主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件,螺旋桨与配件。
2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。
2036汽车车身钣金件。
2048 航空航天器结构件与兵器结构零件。
2124 航空航天器结构件。
2218飞机发动机和柴油发动机活塞,飞机发动机汽缸头,喷气发动机叶轮和压缩机环。
2219 航天火箭焊接氧化剂槽,超音速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-270~300℃。焊接性好,断裂韧性高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力。
2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料。
2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件。
2A01 工作温度小于等于100℃的结构铆钉。
2A02 工作温度200~300℃的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片。
2A06 工作温度150~250℃的飞机结构及工作温度125~250℃的航空器结构铆钉。
2A10 强度比2A01合金的高,用于制造工作温度小于等于100℃的航空器结构铆钉。
2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉。
2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等,建筑与交通运输工具结构件。
2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件。
2A16 工作温度250~300℃的航天航空器零件,在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱。
2A17 工作温度225~250℃的航空器零件。
2A50 形状复杂的中等强度零件。
2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等。
2A70 飞机蒙皮,航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等。
2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件。
2A90 航空发动机活塞。
3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件,或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作,如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置,运输液体产品的槽、罐,以薄板加工的各种压力容器与管道。
3004 全铝易拉罐罐身,要求有比3003合金更高强度的零部件,化工产品生产与贮存装置,薄板加工件,建筑加工件,建筑工具,各种灯具零部件。
3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管,薄板成形加工件,瓶盖、瓶塞等。
3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等;建筑材料与食品等工业装备等。
5005 与3003合金相似,具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮,并与6063合金的色调协调一致。
5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板,汽车气管、油管与农业灌溉管;也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等。
5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度,用于制造飞机油箱、油管,以及交通车辆、船舶的钣金件,仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等。
5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等;包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩,以及需要有高抗蚀性的其他场合。
5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件;需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等。
5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等。
5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐。
5182 薄板用于加工易拉罐盖,汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件。
5252 用于制造有较高强度的装饰件,如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜。
5254 过氧化氢及其他化工产品容器。
5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝。
5454 焊接结构,压力容器,海洋设施管道。
5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料。
5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件。
5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器。
5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件,但在任何情况下确保材料具有细的晶粒组织。
5A02 飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件。
5A03 中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02合金。
5A05 焊接结构件,飞机蒙皮骨架。
5A06 焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件。
5A12 焊接结构件,防弹甲板。
6005 挤压型材与管材,用于要求强高大于6063合金的结构件,如梯子、电视天线等。
6009 汽车车身板。
6010 薄板:汽车车身。
6061 要求有强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、夹具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材。
6063 建筑型材,灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料。
6066 锻件及焊接结构挤压材料。
6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材。
6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等。
6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环,供既要求有良好的可锻性能、高的强度,又要有良好抗蚀性之用。
6201 高强度导电棒材与线材。
6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件。
6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件。
6351 车辆的挤压结构件,水、石油等的输送管道。
6463 建筑与各种器具型材,以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件。
6A02 飞机发动机零件,形状复杂的锻件与模锻件。
7005 挤压材料,用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构,如交通运输车辆的桁架、杆件、容器;大型热交换器,以及焊接后不能进行固熔处理的部件;还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒。
7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱,消防压力器材,军用器材、装甲板、导弹装置。
7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高。
7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高。
7072 空调器铝箔与特薄带材;2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层。
7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀的高应力结构件、模具制造。
7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高。
7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件。
7475 机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件。
7A04飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等。