鋁加工技術(shù)的研究與發(fā)展趨勢(shì)研究

鄒萬軍

隨著當(dāng)今建筑、航空等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，其材料應(yīng)用方面也有了越來越高的要求。而在可持續(xù)發(fā)展這一理念的帶動(dòng)下，具有可回收再利用價(jià)值的金屬材料開始在各個(gè)領(lǐng)域中得以廣泛應(yīng)用。尤其是鋁材料，更是因其含量豐富、產(chǎn)量高等優(yōu)勢(shì)而成為了當(dāng)今金屬應(yīng)用和加工中的一種基礎(chǔ)材料。在這樣的情況下，鋁加工技術(shù)也開始成為了當(dāng)今冶金工業(yè)以及相關(guān)領(lǐng)域的關(guān)注重點(diǎn)。因此，相關(guān)企業(yè)、研究者與技術(shù)人員一定要對(duì)鋁加工技術(shù)加以深入研究，以此來有效促進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用及其在現(xiàn)代化社會(huì)工業(yè)領(lǐng)域中的良好發(fā)展。

1 鋁加工技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展的研究意義概述

鋁是一種可以回收再利用的金屬材料，因此在近年來的金屬行業(yè)發(fā)展中，鋁金屬及其合金的加工在技術(shù)方面和產(chǎn)業(yè)方面都實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展，并在很多國家中成為了一個(gè)支柱型產(chǎn)業(yè)。通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，目前的鋁金屬及其合金加工產(chǎn)業(yè)的規(guī)模非常大，僅次于鋼鐵，鋁制品不僅具有非常大的年產(chǎn)量，且其品種規(guī)格也非常多，這些鋁產(chǎn)品在社會(huì)生活、國民經(jīng)濟(jì)以及國防軍工等各個(gè)領(lǐng)域中都發(fā)揮著顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。目前，我國的原鋁以及鋁加工材料方面的產(chǎn)量都呈現(xiàn)出了逐漸增加的趨勢(shì)，鋁合金材料及其產(chǎn)品也有了越來越高的出口量。但是由于我國的鋁加工技術(shù)起步較晚，前期經(jīng)驗(yàn)缺乏，發(fā)展也比較緩慢，很多技術(shù)都處在試用和研究階段，現(xiàn)有加工技術(shù)存在很多弊端，在鋁加工品質(zhì)、效率、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性等方面都有待進(jìn)一步提升，所以鋁加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展研究至關(guān)重要。通過此方面的研究，可進(jìn)一步促進(jìn)我國鋁加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，從而為我國鋁制品生產(chǎn)加工質(zhì)量的提升、應(yīng)用需求的滿足、出口量的增加奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)，進(jìn)一步促進(jìn)我國鋁加工產(chǎn)業(yè)以及整體社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2 鋁加工中的主要技術(shù)分析

2.1 鑄造技術(shù)

所謂鑄造技術(shù)，就是借助于一系列的轉(zhuǎn)注工具，將與相關(guān)鑄造要求相符的業(yè)態(tài)金屬注入到設(shè)計(jì)好形狀的鑄模內(nèi)，經(jīng)冷卻之后便可獲得到設(shè)計(jì)形狀與尺寸的金屬鑄造物的加工方法。在鋁加工中，此項(xiàng)技術(shù)也非常適用。就目前來看，鋁加工過程中的鑄造技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：

第一是金屬模鑄造技術(shù)，也叫做硬模鑄造技術(shù)，其主要方法是借助于一定的重力將熔融狀態(tài)的金屬澆筑到鑄型中，將其制作成符合設(shè)計(jì)要求的鑄件。該方法可使用型芯，將金屬模所具有的急劇冷卻功能加以科學(xué)利用，便可讓鑄件具有更好的緊密性。因此，該技術(shù)在鋁合金鑄造中得到了廣泛應(yīng)用。

第二是砂模鑄造技術(shù)，其主要方法是用砂粒、黏土和其他的一些輔助材料進(jìn)行模型制作，然后再應(yīng)用此類模型進(jìn)行鋁制品鑄造。在通過該方法進(jìn)行鋁加工的過程中，鑄件需要在金屬和鑄型之間的相互作用下形成。將鋁合金液體注入到制作好的鑄型內(nèi)，其熱量便會(huì)傳遞給鑄型，使其產(chǎn)生熱作用、化學(xué)作用以及機(jī)械作用。在此過程中，要想實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)鋁合金鑄件的獲得，技術(shù)人員不僅要對(duì)其熔煉工藝做到充分掌握，同時(shí)也要讀其型砂配比、造型和澆筑等各項(xiàng)工藝加以合理應(yīng)用。

第三是熔模鑄造技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)又叫做失蠟鑄造技術(shù)，屬于一種無分型形式的特殊鑄造技術(shù)。其主要方法是采用易熔材料進(jìn)行模樣制作，將耐火材料涂在模樣上，待其硬化之后再使其熔化并從模型中排出，從而實(shí)現(xiàn)無分型面形式的鑄件獲取。因?yàn)橥ㄟ^該方法加工成的鑄件尺寸精度及其表面光潔度都非常好，所以此項(xiàng)技術(shù)又被叫做熔模精密鑄造技術(shù)。在通過該技術(shù)進(jìn)行鋁加工的過程中，其主要工藝流程包括以下幾個(gè)方面：①壓型制造；②壓制蠟?zāi)＃虎劢M裝蠟?zāi)?；④涂料浸潤；⑤撒砂；⑥硬化和干燥；⑦脫蠟；⑧造型；⑨焙燒；⑩澆筑?落砂和清理。

第四是壓力鑄造技術(shù)，其主要方法是借助于高溫作用，讓半液態(tài)或液態(tài)鋁以非常高的速度將鑄型型腔填充，并通過施壓的方式使其快速凝固，從而實(shí)現(xiàn)鋁鑄件獲取。將該方法應(yīng)用到鋁合金加工中，不僅具備很高的生產(chǎn)效率，同時(shí)其制品的質(zhì)量、尺寸精度及其力學(xué)性能也都能得以良好保障。但是在該方法的具體應(yīng)用中，也具有一定的不足存在，比如押注設(shè)備投資比較高、壓鑄過程中容易有氣孔產(chǎn)生等，其技術(shù)水平與應(yīng)用方法依然有待進(jìn)一步提升。

第五是加氧壓鑄技術(shù)，該技術(shù)的主要應(yīng)用方法是在壓實(shí)以及型腔中沖入干燥的氧氣，從而將其中的空氣和其他氣體取代，以此來進(jìn)行鋁鑄件壓鑄。該方法在鋁合金加工中比較適用，其主要原理是讓鋁合金制品在壓制過程中和氧氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成氧化鋁，這樣便可有效降低鋁鑄件鑄造過程中的氣孔產(chǎn)生數(shù)量，從而使其致密度和力學(xué)性能得以顯著提升。

第六是壓力鑄造技術(shù)，該技術(shù)的主要應(yīng)用方法是借助于反重力作用，讓液態(tài)金屬在型腔中達(dá)到平穩(wěn)填充的效果，然后在高壓作用下使其結(jié)晶，從而實(shí)現(xiàn)鋁鑄件的獲得。通常情況下，其沖型壓力應(yīng)控制在20KPa～60KPa之間，因此我們將其叫做壓力鋳造技術(shù)。該技術(shù)吸收并融合了重力鋳造技術(shù)中的底部澆筑平穩(wěn)沖型方法以及壓力鑄造技術(shù)中的壓力結(jié)晶凝固方法優(yōu)勢(shì)，讓鋁加工中的機(jī)械化生產(chǎn)更容易實(shí)現(xiàn)，且其澆筑系統(tǒng)也更加簡單。經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，通過該技術(shù)鑄造的鋁制品不僅具有致密的組織和優(yōu)良的力學(xué)性能，且縮孔和氣孔等的缺陷也非常少，外觀更佳，比傳統(tǒng)形式的重力鑄造構(gòu)件優(yōu)越很多。憑借著這些優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)在當(dāng)今的復(fù)雜、精密鋁合金產(chǎn)品鑄造中非常適用。

2.2 塑性成型技術(shù)

在鋁加工工藝中，塑性成型法技術(shù)也是一種關(guān)鍵的技術(shù)形式。此類技術(shù)主要是將鋁以及鋁合金所具備的良好塑性加以科學(xué)利用，將各種外力在一定的速度和溫度條件下施加，從而讓金屬對(duì)于變形的抵抗作用得以有效克服，使其發(fā)生塑性變形，實(shí)現(xiàn)各種形狀、尺寸、規(guī)格以及組織性能的鋁材料或構(gòu)件獲得。就目前的鋁加工產(chǎn)業(yè)來看，應(yīng)用在其中的塑性成型技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：

第一是平輥軋制技術(shù)，該技術(shù)也叫做無槽軋制技術(shù)、孤邊矩形軋制技術(shù)或者是圓邊矩形軋制技術(shù)。在該技術(shù)的具體應(yīng)用中，其主要方法是通過無槽軋輥進(jìn)行鋁合金制品的生產(chǎn)。該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)有很多，包括設(shè)備使用壽命長、操作簡單、成品變形均勻、表面缺陷可有效減少等。憑借著這些優(yōu)勢(shì)，此項(xiàng)技術(shù)在我國的鋁加工產(chǎn)業(yè)中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，尤其是在鋁箔卷、彩色鋁板、彩色鋁卷、冷軋鋁帶卷、連鑄連軋鋁板卷、熱軋鋁帶卷、熱軋鋁厚板加工制造中，此項(xiàng)技術(shù)更是非常適用，且應(yīng)用效果十分顯著。

第二是型輥軋制技術(shù)，該技術(shù)就是在刻著軋槽的軋輥內(nèi)進(jìn)行各種鋁質(zhì)型材軋制。在通過該技術(shù)進(jìn)行鋁制品軋制的過程中，沿著軋輥寬度的鋁軋件壓下數(shù)量并不相同，因此其變形也會(huì)相對(duì)更加復(fù)雜一些。相比較平輥軋制技術(shù)而言，在通過該技術(shù)進(jìn)行鋁質(zhì)板材的軋制中，一項(xiàng)最為顯著的特征就是不均勻變形。目前，此項(xiàng)技術(shù)在異形鋁制品加工中的應(yīng)用也比較廣泛，其主要的產(chǎn)品包括鋁質(zhì)花紋板、鋁質(zhì)壓型板、鋁質(zhì)異型管、鋁質(zhì)冷軋管、鋁質(zhì)異形棒材、鋁質(zhì)異型材、鋁質(zhì)冷軋棒、鋁桿以及鋁質(zhì)熱軋棒等。

第三是擠壓技術(shù)，該技術(shù)的主要應(yīng)用方法是在擠壓筒內(nèi)裝入錠坯，并通過擠壓軸將一定的壓力施加給金屬，使其從設(shè)定好了尺寸和形狀的?？字斜粩D出，從而產(chǎn)生相應(yīng)的塑性變形，獲得到與設(shè)計(jì)要求相符的鋁質(zhì)擠壓產(chǎn)品。在鋁制品的壓力加工中，擠壓技術(shù)是一種最重要的技術(shù)形式，無論是在用途方面還是在產(chǎn)量方面，此項(xiàng)技術(shù)都具有很好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。目前，此項(xiàng)技術(shù)在鋁加工中的應(yīng)用十分廣泛，尤其是在鋁質(zhì)線材、鋁質(zhì)型材、鋁質(zhì)管材、鋁合金棒材以及其他的各種鋁質(zhì)復(fù)合型材料加工中，此項(xiàng)技術(shù)更是具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

第四是拉拔技術(shù)，具體應(yīng)用中，該技術(shù)主要是將一定的拉力施加到金屬坯料上，使其從設(shè)定好的模孔中通過，從而實(shí)現(xiàn)鋁制品的獲取，其橫截面積的形狀、尺寸都與設(shè)計(jì)好的?？妆３忠恢?。該方法的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是設(shè)備簡單、制品表面光潔、尺寸精確等，在當(dāng)今的鋁質(zhì)線材、鋁質(zhì)型材、鋁質(zhì)異形管材、鋁質(zhì)管材、鋁質(zhì)異形棒材、鋁質(zhì)棒材等加工中都非常適用。

第五是鍛造技術(shù)，在此項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用中，主要通過壓力機(jī)或鍛錘給鋁質(zhì)金屬鑄錠以及或者是鍛坯施加壓力，從而使其發(fā)生塑性形變。具體應(yīng)用中，該技術(shù)的基本方法有兩種，第一是自由鍛造，第二是模鍛造。前者具有靈活的工藝和簡單的工具，其應(yīng)用成本也比較低，可讓金屬坯料自由流動(dòng)至各個(gè)方向，尺寸和形狀主要通過操作者自身的技術(shù)來加以控制；后者在復(fù)雜鋁制品鍛造中比較適用，主要是在給定了形狀與尺寸的模具中放入金屬坯料，然后對(duì)其進(jìn)行鍛造。

第六是冷沖技術(shù)，具體應(yīng)用中，該技術(shù)的主要方法是將設(shè)計(jì)好的模具安裝到壓力機(jī)上，在室溫條件下將一定的壓力施加在板料上，從而使其達(dá)到變形與分離效果。因此項(xiàng)技術(shù)大多應(yīng)用在板料零件加工中，所以我們也將其稱為板料沖壓技術(shù)。冷沖壓屬于一種少切屑甚至無切屑形式的鋁加工技術(shù)，通過該技術(shù)的合理應(yīng)用，可以沖壓出其他技術(shù)難以加工出或者是無法加工出的復(fù)雜形狀構(gòu)件，比如鋁質(zhì)縱梁構(gòu)件、鋁質(zhì)汽車覆蓋件以及鋁質(zhì)小型儀表零件等，其沖壓尺寸精度非常高，質(zhì)量十分穩(wěn)定，卻具有很高的生產(chǎn)效率。除此之外，冷沖技術(shù)在應(yīng)用中也不需要進(jìn)行加熱處理，鋁質(zhì)材料表面上不會(huì)出現(xiàn)氧化皮，外觀效果更好，其操作也更加方便，技術(shù)費(fèi)用比較低。但是該技術(shù)在應(yīng)用中也存在較大的變形抗力，所以通常只適合中小型鋁合金構(gòu)件的鍛造。

2.3 深加工技術(shù)

在進(jìn)行鋁制品的加工過程中，深加工技術(shù)指的是在通過鑄造法或者是塑性成型法進(jìn)行鋁制品加工之后，再對(duì)其半成品表面所進(jìn)行的進(jìn)一步處理，包括普通的表面處理、改性處理、電加工、機(jī)械加工、焊接等，或者是與彎曲、拉彎、沖切、剪斷等冷加工方法相結(jié)合，從而對(duì)零件進(jìn)行加工，使其從半成品轉(zhuǎn)變?yōu)槌善贰Ｍㄟ^深加工，可進(jìn)一步提升鋁產(chǎn)品的整體質(zhì)量及其性能，并實(shí)現(xiàn)其用途與市場(chǎng)的進(jìn)一步拓展，讓鋁產(chǎn)品具有更高的利潤和附加價(jià)值，從達(dá)到綜合利用甚至變廢為寶的效果。

就目前的鋁加工行業(yè)來看，應(yīng)用在其中的深加工技術(shù)主要是表面處理技術(shù)。因?yàn)殇X具有比較活潑的化學(xué)性質(zhì)，抗腐蝕性能和耐磨性能都比較差，所以通過表面處理技術(shù)對(duì)其鋁質(zhì)構(gòu)件進(jìn)行深加工處理，便可對(duì)其起到有效的保護(hù)效果，并使其功能性及其裝飾性得以顯著提升，從而有效克服鋁制品構(gòu)件表面的性能缺陷，在延長其使用壽命的同時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大其使用范圍。在當(dāng)今的鋁加工過程中，其表面處理的方法有很多，主要包括激光處理技術(shù)、離子注入處理技術(shù)、電鍍處理技術(shù)、金屬涂層處理技術(shù)、電泳涂漆處理技術(shù)、林華底漆處理技術(shù)、有機(jī)硅烷化處理技術(shù)、微弧氧化處理技術(shù)、陽極氧化處理技術(shù)、化學(xué)氧化處理技術(shù)、噴涂處理技術(shù)以及氧化上色處理技術(shù)等，具體應(yīng)用中，相關(guān)企業(yè)與技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)鋁制構(gòu)件的實(shí)際情況及其實(shí)際應(yīng)用環(huán)境等來進(jìn)行表面處理技術(shù)的合選用。通過這樣的方式，才可以有效確保鋁制品的表面處理效果，滿足其實(shí)際的深加工需求。

3 鋁加工技術(shù)主要發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 發(fā)展現(xiàn)狀分析

隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，鋁材料以及鋁合金材料在工業(yè)領(lǐng)域中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，而其加工技術(shù)也備受關(guān)注。目前，鋁加工已經(jīng)成為了很多地區(qū)乃至于國家的支柱型產(chǎn)業(yè)。在這樣的大環(huán)境下，我國的鋁加工技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的發(fā)展?？偨Y(jié)起來，我國鋁加工技術(shù)的主要發(fā)展現(xiàn)狀包括以下幾個(gè)方面：

第一，我國目前的鋁加工企業(yè)數(shù)量越來越多，但是這些企業(yè)卻缺乏自主創(chuàng)新能力，其鋁加工技術(shù)也比較落后。隨著近年來鋁加工技術(shù)及其產(chǎn)品之間的國際競(jìng)爭日益激烈，我國的很多鋁加工企業(yè)也開始轉(zhuǎn)變了原本的經(jīng)營與發(fā)展觀念，從注重產(chǎn)量轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅刭|(zhì)量，在技術(shù)方面也實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新，從而進(jìn)一步提升了其國際市場(chǎng)競(jìng)爭力與影響力。

第二，我國目前的很多鋁加工企業(yè)在鋁制品生產(chǎn)加工中的資源消耗比較嚴(yán)重，且會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大程度的污染，部分鋁加工企業(yè)的生產(chǎn)加工方式依然不夠規(guī)范，不僅難以獲得較高的加工效率，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些有毒有害污染物，從而造成很大程度的環(huán)境污染。對(duì)于我國的鋁加工產(chǎn)業(yè)而言，與發(fā)達(dá)國家技術(shù)水平之間的差異是當(dāng)今所面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)也是其未來發(fā)展的機(jī)遇。

第三，我國當(dāng)今的鋁加工產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量都在不斷提升，但是其產(chǎn)業(yè)鏈卻比較短，不具備足夠強(qiáng)大的市場(chǎng)競(jìng)爭能力，且產(chǎn)品存在很大程度的同質(zhì)化現(xiàn)象，加之鋁加工企業(yè)的數(shù)量和項(xiàng)目都在不斷增加，產(chǎn)能過剩問題也進(jìn)一步加大了該行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭，從而使其利潤呈現(xiàn)出了下降趨勢(shì)。另外，由于我國鋁加工技術(shù)依然達(dá)不到世界級(jí)的先進(jìn)水平，相關(guān)技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)能力比較弱，高端鋁制產(chǎn)品所占的市場(chǎng)份額很小，這也是其面臨的主要發(fā)展問題。

第四，針對(duì)鋁加工行業(yè)所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，我國也進(jìn)行了新的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，對(duì)相應(yīng)的企業(yè)、技術(shù)以及產(chǎn)品質(zhì)量等做出了全面的規(guī)定，這對(duì)于鋁加工技術(shù)的創(chuàng)新以及相關(guān)行業(yè)的健康發(fā)展都十分有利。

3.2 發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

從我國鋁加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，其未來的發(fā)展趨勢(shì)主要應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面：

第一，對(duì)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行重組和升級(jí)，將產(chǎn)能落后的技術(shù)和設(shè)備淘汰，對(duì)中小型鋁加工企業(yè)進(jìn)行合并，使其朝著專業(yè)化、大型化、集團(tuán)化以及品牌化的方向發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)鋁加工技術(shù)水平的提升，讓傳統(tǒng)鋁加工技術(shù)應(yīng)用中所面臨的生產(chǎn)效率低、字眼消耗大、成本高等問題得以有效解決。

第二，對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，讓中高端鋁制品的生產(chǎn)逐漸成為主流，并通過精細(xì)化的生產(chǎn)來實(shí)現(xiàn)其附加值產(chǎn)品的形成，同時(shí)應(yīng)注重鋁加工過程中的環(huán)保技術(shù)措施應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)鋁加工行業(yè)的輕量化與節(jié)能環(huán)保發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)鋁制品性價(jià)比的進(jìn)一步提升。

第三，對(duì)鋁加工技術(shù)加以不斷的研究與創(chuàng)新，通過新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用來創(chuàng)新鋁加工生產(chǎn)模式，使其產(chǎn)業(yè)朝著技術(shù)創(chuàng)新型的方向發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，在對(duì)鋁制品進(jìn)行加工的過程中，涉及到的技術(shù)形式有很多。因此，相關(guān)企業(yè)與技術(shù)人員一定要根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需求來選擇合理的技術(shù)形式，以此來實(shí)現(xiàn)鋁制品的良好加工制作。同時(shí)，相關(guān)企業(yè)也應(yīng)該充分意識(shí)到當(dāng)今鋁加工行業(yè)的主要發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展問題，并以此為依據(jù)，采取合理的措施來加快鋁加工技術(shù)的發(fā)展，從而使其適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展需求，為相關(guān)領(lǐng)域的鋁質(zhì)材料和產(chǎn)品應(yīng)用質(zhì)量提供保障。