國際上已經注冊的鋁合金牌號有1000多個,每個牌號又有多種狀態(tài),在硬度,強度,耐蝕性,加工性,焊接性,裝飾性等方面都存在著明顯的差異。選擇鋁合金的牌號與狀態(tài)時,以上各方面很難同時滿足,也沒有必要,應根據(jù)產品的性能要求,使用環(huán)境,加工過程等因素,設定各種性能的優(yōu)先次序,方可做到合理選材,在保證性能的前提下是合理控制成本。 硬度:很多客戶在購買鋁時非常關心,硬度首選跟合金化學成份有直接的關系。其次,不同的狀態(tài)也影響較大,從所能達到的最高硬度來看,7系,2系,4系,6系,5系,3系,1系,依次降低。硬度:強度是產品設計時必須考慮的重要因素,尤其是鋁合金作為組件時,應根據(jù)所承受的壓力,選擇適當?shù)暮辖?。純鋁強度最低,而2系及7系熱處理型合金度最高,硬度和強度有一定的關系。耐蝕性:耐蝕性包括化學腐蝕,耐應力腐蝕等性能。一般而言,1系純鋁的耐蝕性最佳,5系表現(xiàn)良好,其次是3系和6系,2系及7系較差。耐蝕性選用原則應根據(jù)其使用場合而定。高強度合金腐蝕環(huán)境下使用,必須使用各種防蝕用復合材料。 加工性:加工性能包括成形性能與切削性能。因為成形性與狀態(tài)有關,在選擇鋁合金牌號后,還需考慮各種狀態(tài)的強度范圍,通常強度高的鋁材不易成形。如果要對鋁材進行折彎,拉伸,深沖等成形加工,完退火狀態(tài)材料的成形性最佳,反之,熱處理狀態(tài)材料的成形性最差。鋁合金的切削性較差,對于模具,機械零件等需要切削性較佳,反之,低強度者切削性較差,對模具,機械零件等需要切削加工的產品,鋁合金的切削性是重要的考慮因素。焊接性:多數(shù)鋁合金的焊接性均無問題,尤其是部分5系列的鋁合金,是專為焊接考慮而設計的,相對面言,部分2系和7系的鋁合金較難焊接。 裝飾性能:鋁材應用于裝飾或某些特定的場合時,需要對其表面進行陽極氧化,涂裝等加工,以獲得相應的顏色和表面組織,這時其裝飾性應該重點考慮的,一般而言,耐蝕性較好的材料,其陽極處理性能,表面處理性能,涂裝性能都非常出色。其他特性:除上述特性以外,還有導電性,耐磨性,耐熱性等。在選材時也可以加以考慮。二、鋁合金系列
常見鋁合金系列分為一系到八系。
1 系列:純鋁合金系列,純鋁含量(99%-99.9%),1XXX系列為純鋁中添加少量銅元素形成,具有極佳的成形加工特性、高耐腐蝕性、良好的焊接性和導電性。1XXX系列鋁合金廣泛應用于對強度要求不高的產品,如化工儀器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零件、熱交換器、鐘表面及盤面、銘牌、廚具、裝飾品、反光器具等。
代表合金1060 1050 1050A
2系列:2XXX系列為鋁-銅-鎂系中的典型硬鋁合金,其成份比較合理,綜合性能較好。很多國家都生產這個合金,是硬鋁中用量最大的。該合金的特點是:強度高,有一定的耐熱性,可用作150°C以下的工作零件。溫度高于125°C,2XXX系列合金的強度比7075合金的還高。熱狀態(tài)、退火和新淬火狀態(tài)下成形性能都比較好,熱處理強化效果顯著,但熱處理工藝要求嚴格??刮g性較差,但用純鋁包覆可以得到有效保護;焊接時易產生裂紋,但采用特殊工藝可以焊接,也可以鉚接。廣泛用于飛機結構、鉚釘、卡車輪轂、螺旋槳元件及其他種種結構件。
代表合金2A01 2A02 2A04 2A06 2A10
3系列:3XXX系列為AL-Mn系合金,是應用最廣的一種防銹鋁,這種合金的強度不高(稍高于工業(yè)純鋁),不能熱處理強化,故采用冷加工方法來提高它的力學性能:在退火狀態(tài)有很高的塑性,在半冷作硬化時塑性尚好,冷作硬化時塑性低,耐腐蝕好,焊接性良好,可切削性能不良。用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性,在液體或氣體介質中工作的低載荷零件,如郵箱,汽油或潤滑油導管,各種液體容器和其他用深拉制作的小負荷零件;線材用來做鉚釘 3XXX系列鋁板成形性、溶接性、耐蝕性均良好。用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蝕性可焊性好的零件部件,或既要求有這些性能又需要有比1XXX系合金強度高的工作,如廚具、食物和化工產品處理與貯存裝置,運輸液體產品的槽、罐,以薄板加工的各種壓力容器與管道一般器物、散熱片、化妝板、影印機滾筒、船舶用材。
代表合金3A21 3003 3103 3004 3005 3105
4系列:4xxx系列 的鋁板屬于含硅量較高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之間。屬建筑用材料,機械零件,鍛造用材,焊接材料;低熔點,耐蝕性好,產品描述: 具有耐熱、耐磨的特性
代表合金4A03 4A11 4A13 4A17 4004 4032 4043
5系列:5XXX系列是高鎂合金(5A06 5A05),在不可熱處理合金中強度良好,耐蝕性、可切削性良好。陽極化處理后表面美觀。電弧焊性能良好。5XXX系列合金中的主要合金元素為鎂,具有良好的抗蝕性與可焊接性能,以及中等強度。優(yōu)良的抗腐蝕性能使5XXX系列合金廣泛用于海事用途如船舶,以及汽車、飛機焊接件、地鐵輕軌,需嚴格防火的壓力容器(如液體罐車、冷藏車、冷藏集裝箱)、制冷裝置、電視塔、鉆探設備、交通運輸設備、導彈零件、裝甲等。
代表合金5005 5019 5050 5251 5052 5082
6系列:6XXX系列合金的主要合金元素是鎂與硅AlMgSi1Cu,并形成Mg2Si相。若含有一定量的錳與鉻,可以中和鐵的壞作用;有時還添加少量的銅或鋅,以提高合金的強度,而又不使其抗蝕性有明顯降低;導電材料中還有少量的銅,以抵銷鈦及鐵對導電性的不良影響;鋯或鈦能細化晶粒與控制再結晶組織;為了改善可切削性能,可加入鉛與鉍。在Mg2Si固溶于鋁中,使合金有人工時效硬化功能。
6005 6005A 6351 6060 6061 6063 6063A 6070 6082
7系列:① 7000鋁合金是另外一種常用的合金,品種繁多.它包含有鋅和鎂.比較常見的鋁合金中強度最好的就是7075合金,但是它無法進行焊接,而且它的抗腐蝕性相當差,很多CNC切削制造的零部件用的就是7075合金.鋅在這系列中是主要合金元素,加上少許鎂合金可使材料能受熱處理,到達非常高強度特性。這系列材料一般都加入少量的銅、鉻等合金,而其中以編號7075鋁合金尤為上品,強度最高,適合飛機構架及高強度配件。
② 7075屬Al-Zn-Mg-Cu系超硬鋁,該合金是20世紀40年代末期就已應用于飛機制造業(yè),至今仍在航空工業(yè)上得到廣泛應用的超高強度變形鋁合金。其特點是,固溶處理后塑性好,熱處理強化效果特別好,在150℃以下有高的強度,并且有特別好的低溫強度;焊接性能差;有應力腐蝕開裂傾向;需經包鋁或其他保護處理使用。雙級時效可提高合金抗應力腐蝕開裂的能力。在退火和剛淬火狀態(tài)下的塑性稍低于同樣狀態(tài)的2A12稍優(yōu)于7A04,板材的靜疲勞.缺口敏感,應力腐蝕性能優(yōu)于7A04。
代表合金 7003 7005 7020 7022 7050 7075
8系列:較為常用的為8011 屬于其他系列。以做瓶蓋為主要功用的鋁板,也應用在散熱器方面,大部分應用為鋁箔。不太常用。鋁棒規(guī)格:最大直徑:500mm, 代表合金8A06 8011 8090
鋁合金的代號意義
鋁合金代號系以美國鋁業(yè)公司之AA標準為基本,以四位數(shù)字表示各種不同的合金
第一數(shù)字(千位)
1xxx :純鋁
2xxx :Al-Cu 系合金
3xxx :Al-Mn 系合金
4xxx :Al-Si 系合金 5xxx :Al-Mg 系合金 6xxx :Al-Mg-Si 系合金 7xxx :Al-Zn-Mg 系合金 8xxx :上記以外的合金
第二數(shù)字(百位)
以0-9分別代表,0是代表基本合金,1-9代表各種改良合金或再生合金純鋁時0 表示對于不純物并無特別限制而1-9 則表示一種以上的不純物有特別規(guī)定。
純鋁時以純度之小數(shù)點后二位表示合金則以日美鋁規(guī)格稱呼表示
鋁合金是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料,在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中已大量使用.隨著近年來科學技術以及工業(yè)經濟的飛速發(fā)展,對鋁合金焊接結構件的需求日益增多,使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。
鋁合金型材是工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料,在航空、航天、汽車、機械制造、船舶,建筑,裝修。及化學工業(yè)中已大量應用。隨著近年來科學技術以及工業(yè)經濟的飛速發(fā)展,對鋁合金焊接結構件的需求日益增多,使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。鋁合金的廣泛應用促進了鋁合金焊接技術的發(fā)展,同時焊接技術的發(fā)展又拓展了鋁合金的應用領域,因此鋁合金的焊接技術正成為研究的熱點之一。
純鋁的密度小(ρ=2.7g/cm3),大約是鐵的1/3,熔點低(660℃),鋁是面心立方結構,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各種型材、板材,抗腐蝕性能好;但是純鋁的強度很低,退火狀態(tài)σb值約為8kgf/mm2,故不宜作結構材料。通過長期的生產實踐和科學實驗,人們逐漸以加入合金元素及運用熱處理等方法來強化鋁,這就得到了一系列的鋁合金。添加一定元素形成的合金在保持純鋁質輕等優(yōu)點的同時還能具有較高的強度,σb值分別可達24~60kgf/mm2。這樣使得其“比強度”(強度與比重的比值σb/ρ)勝過很多合金鋼,成為理想的結構材料,廣泛用于機械制造、運輸機械、動力機械及航空工業(yè)等方面,飛機的機身、蒙皮、壓氣機等常以鋁合金制造,以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接,結構重量可減輕50%以上。
鋁合金型材擠壓為何用的都是6063與6061?
鋁合金型材擠壓要考慮好些個因素,首先是材料的成型度,就是原料的成型難度。由于擠壓用的是鋁圓棒,這跟鋁棒的物理性能有很大關系,物理性能譬如塑性、硬度、抗拉強度、抗彎強度、屈服強度、疲勞強度、延展性等等。而原材料的物理性能是由它的化學成分決定的,材料內部金屬元素的排列決定了它的強度大小。
鋁合金型材擠壓要考慮好些個因素,首先是材料的成型度,就是原料的成型難度。由于擠壓用的是鋁圓棒,這跟鋁棒的物理性能有很大關系,物理性能譬如塑性、硬度、抗拉強度、抗彎強度、屈服強度、疲勞強度、延展性等等。而原材料的物理性能是由它的化學成分決定的,材料內部金屬元素的排列決定了它的強度大小。
狀態(tài)代號 | 合金狀態(tài)的說明 |
T0 | 固溶熱處理后,經自然時效再通過冷加工狀態(tài)適用于經冷加工提高強度的產品 |
T1 | 由高溫成型過程冷卻,然后自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)適用于由高溫成型過程冷卻后,不再進行冷加工(可進行矯直、矯平,但不影響力學性能極限)的產品 |
T2 | 由高溫成型過程冷卻,經冷加工后自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)適用于由高溫成型過程冷卻后,進行冷加工或矯直、矯平以提高強度的產品 |
T3 | 固溶熱處理后進行冷加工,再經自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)適用于在固溶熱處理后,進行冷加工或矯直、矯平以提高強度的產品 |
T4 | 固溶熱處理后自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)適用于固溶熱處理后,不再進行冷加工(可進行矯直、矯平,但不影響力學性能極限)的產品 |
T5 | 由高溫成型過程冷卻,然后進行人工時效狀態(tài)適用于由高溫成型過程冷卻后,不經過冷加工(可進行矯直、矯平,但不影響力學性能極限),予以人工時效的產品 |
T6 | 固溶熱處理后進行人工時效的狀態(tài)適用于固溶熱處理后,不再進行冷加工(可進行矯直、矯平,但不影響力學性能極限)的產品 |
T7 | 固溶熱處理后進行過時效的狀態(tài)適用于固溶熱處理后,為獲取某些重要特性,在人工時效時,強度在時效曲線上越過了最高峰點的產品 |
鋁型材是鋁棒通過加溫、擠壓,從而得到不同截面形狀的型材。鋁型材的加工過程中主要包括熔鑄、擠壓、熱處理、表面預處理、上色。
鋁型材生產工藝流程圖如下:
鋁型材的生產工藝流程如下: