國內(nèi)鋁型材陽極氧化預(yù)處理工藝更新

[來源：上海皇閩鋁業(yè)]

陽極氧化預(yù)處理目的是去除表面自然氧化膜、油脂和雜質(zhì)，獲得均勻潔凈的鋁表面，有利于優(yōu)質(zhì)陽極氧化膜的形成。我國用戶還要求去除擠壓條紋，獲得均一美觀表面。早期采用堿浸蝕法得到啞光表面，但過度浸蝕使鋁損耗很大，一般達到3%～5.5%，不僅增加成本，而且引起嚴重的環(huán)境問題，形成啞光表面又伴隨暴露型材本身固有的組織缺陷。此后日本在我國推出酸浸蝕法（日本國內(nèi)基本上不用于鋁型材），由于鋁耗低（可達到約1%），表面細致一度受到我國廠商歡迎。但由于以氟離子為主體的槽液，帶來了更為嚴重的污染，一度引起沸沸揚揚的議論。機械浸蝕法具有操作成本低、環(huán)境效益好和表面細致無條痕的優(yōu)點，首先在法國和意大利等歐洲國家推廣應(yīng)用。

我國在90年代中期，分別從意大利和西班牙引進機構(gòu)拋丸機和機械拋光（掃紋）機及相關(guān)工藝，順利運轉(zhuǎn)至今并收到極好的效益。此后多家工廠陸續(xù)從國外進口多臺設(shè)備，同時我國自制設(shè)備也已進入市場，價格只有進口設(shè)備的1/5～1/8左右。不論機械拋丸（或稱噴砂）還是機構(gòu)拋光（鏡面或緞面拋光）都可以使鋁耗控制在1%以下，而且外觀均勻細致，裝飾效果好。作者根據(jù)國內(nèi)外生產(chǎn)實踐，推薦機械浸蝕處理替代傳統(tǒng)的化學(xué)浸蝕（酸或堿浸蝕），以提升我國鋁型材的外觀檔次。

鋁型材清潔陽極氧化工藝更加重視和發(fā)展

[來源：上海皇閩鋁業(yè)]

隨著我國環(huán)境意識不斷增加，清潔工藝必然會不斷發(fā)展。陽極氧化工藝生產(chǎn)各工序廢液采取閉路循環(huán)回收，逐步實現(xiàn)低排放直至零排放（zero－discharge）工藝已在歐洲和日本采用。陽極氧化槽液用離子交換法除去鋁離子回收硫酸；堿浸蝕槽液利用結(jié)晶器和真空過濾排出氫氧化鋁回收堿；鎳鹽電解槽液及其水洗槽分別選用離子交換法和反滲透法回收硫酸鎳并除去雜質(zhì)；冷封孔槽液用過濾法和離子交換法除去固體沉淀和金屬雜質(zhì)；ED漆槽分別選擇離子交換精制和反滲透法回收。全部清洗水通過中和、絮凝、澄清和壓濾除去料渣，而澄清液經(jīng)過反滲透后回收重用，零排放的清潔工藝無疑是全世界工業(yè)界都在追求的方向。由于技術(shù)和經(jīng)費的原因在我國只能分步驟進行。

在實際操作和設(shè)計陽極氧化生產(chǎn)線的時候，情況要復(fù)雜的多。堿浸蝕槽液如采用結(jié)晶過濾的方法，其氫氧化鈉濃度必然不高，此時不可能得到十分滿意的啞光表面，那么堿浸蝕的閉路循環(huán)設(shè)計應(yīng)該重新考慮改進，因此實際上它適于機械浸蝕法的工藝。同理其他工藝的閉路循環(huán)設(shè)計也必然要與生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品特征相結(jié)合來考慮。但是無論如何，閉路循環(huán)設(shè)計不僅具有環(huán)境保護的特點，而且使陽極氧化各工序的工藝參數(shù)控制更加精準，從而進一步穩(wěn)定和提高了陽極氧化膜的質(zhì)量。

鋁型材模具設(shè)計的六大要點

[來源：上?；书}鋁業(yè)]

1.鋁擠壓件的尺寸分析：擠壓件的尺寸及偏差是由模具、擠壓設(shè)備和其他有關(guān)工藝因素決定的。其中，受模具尺寸變化的影響很大，而影響模具尺寸變化的原因有：模具的彈性變形、模具的升溫、模具的材料及模具的制造精度和模具磨損等。

（1）鋁型材擠壓機噸位的選擇：擠壓比是以數(shù)值表示模具實現(xiàn)擠壓的難易，一般來說，擠壓比在10-150之間是可適用的。擠壓比低于10，產(chǎn)品機械性能低；反之，擠壓比過高，產(chǎn)品容易出現(xiàn)表面粗糙或角度偏差等缺陷。實心型材常推薦擠壓比在30左右，中空型材在45左右。

（2）外形尺寸的確定：擠壓模具的外形尺寸是指模具的外圓直徑和厚度。模具的外形尺寸由型材截面的大小、重量和強度來確定。

2.擠壓模具尺寸的合理計算：計算?？壮叽鐣r，主要考慮被擠壓鋁合金的化學(xué)成分、產(chǎn)品的形狀、公稱尺寸及其允許公差、擠壓溫度，以及在此溫度下模具材料與被擠壓合金的線膨脹系數(shù)，產(chǎn)品斷面上的幾何形狀的特點，及其在拉伸矯直時的變化，擠壓力的大小及模具的彈性變形等因素。對于壁厚差很大的型材，其難于成形的薄壁部分及邊緣尖角區(qū)應(yīng)適當加大尺寸。

對于寬厚比大的扁寬薄壁型材及壁板型材的?？祝鞐l部分的尺寸可按一般型材設(shè)計，而腹板厚度的尺寸，除考慮公式所列的因素外，尚需考慮模具的彈性變形與塑性變形及整體彎曲、距離擠壓筒中心遠近等因素。此外，擠壓速度、有無牽引裝置等對模孔尺寸也有一定的影響。

3.合理調(diào)整金屬的流動速度：所謂合理調(diào)整，就是在理想狀態(tài)下，保證制品斷面上每一個質(zhì)點應(yīng)以相同的速度流出模孔。

盡量采用多孔對稱排列，根據(jù)型材的形狀，各部分壁厚的差異和比周長的不同及距離擠壓筒中心的遠近，設(shè)計不等長的定徑帶。一般來說，型材某處的壁厚越薄，比周長越大，形狀越復(fù)雜，離擠壓筒中心越遠，則此處的定徑帶應(yīng)越短。

當用定徑帶仍難于控制流速時，對于形狀特別復(fù)雜、壁厚很薄、離中心很遠的部分可采用促流角或?qū)Я襄F來加速金屬流動。相反，對于那些壁厚大得多的部分或離擠壓筒中心很近的地方，就應(yīng)采用阻礙角進行補充阻礙，以減緩此處的流速。此外，還可以采用工藝平衡孔、工藝余量，或者采用前室模、導(dǎo)流模、改變分流孔的數(shù)目、大小、形狀和位置來調(diào)節(jié)金屬的流速。

4.保證足夠的模具強度：由于擠壓時模具的工作條件十分惡劣，所以，模具強度是模具設(shè)計中的一個非常重要的問題。除了合理布置?？椎奈恢?、選擇合適的模具材料、設(shè)計合理的模具結(jié)構(gòu)和外形之外，準確地計算擠壓力和校核各危險斷面的許用強度也是十分重要的。目前，計算擠壓力的公式很多，但經(jīng)過修正的別爾林公式仍有工程價值。擠壓力的上限解法，也有較好的適用價值，用經(jīng)驗系數(shù)法計算擠壓力比較簡便。

至于模具強度的校核，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的類型、模具結(jié)構(gòu)等分別進行。一般平面模具只需要校核剪切強度和抗彎強度；舌型模和平面分流模則需要校核抗剪、抗彎和抗壓強度，舌頭和針尖部分還需要考慮抗拉強度等。

強度校核時的一個重要的基礎(chǔ)問題是，選擇合適的強度理論公式和比較準確的許用應(yīng)力。近年來，對于特別復(fù)雜的模具，可用有限元法來分析其受力情況與校核強度。

5.工作帶寬度尺寸：確定分流組合模的工作帶要比確定半模工作帶復(fù)雜得多，不僅要考慮到型材壁厚差、距中心的遠近，而且必須考慮到?？妆环至鳂蛘诒蔚那闆r。處于分流橋底下的?？?，由于金屬流進困難，工作帶必須考慮減薄些。

在確定工作帶時，首先要找出在分流橋下型材壁厚最薄處即金屬流動阻力大的地方，此處的小工作帶定為壁厚的兩倍，壁厚較厚或金屬容易達到的地方，工作帶要適當考慮加厚，一般按一定的比例關(guān)系，再加上易流