國內(nèi)鋁型材陽極氧化的工藝和設(shè)備進(jìn)步

[來源：上海皇閩鋁業(yè)]

陽極氧化工藝在過去的20年中沒有根本性的變化。硬質(zhì)陽極氧化技術(shù)在這期間有不少進(jìn)步。突破陽極氧化法拉第區(qū)的“火花”陽極氧化和微弧氧化已經(jīng)商品化。而鋁型材近期開發(fā)的高速高效陽極氧化技術(shù)（HEA技術(shù)）還未獲得廣泛工業(yè)應(yīng)用。

脈沖陽極氧化電源：在70～80年代國外曾廣泛宣傳介紹。由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)大多選自高電流密度（如>3A/d㎡）的硬質(zhì)膜，隨后在建筑鋁型材陽極氧化工藝中應(yīng)用時(shí)，未得到明顯的效果，因而未得到大面積推廣應(yīng)用。進(jìn)一步實(shí)踐表明，在生產(chǎn)厚膜（膜厚>20μm）時(shí)，脈沖法對(duì)于封孔質(zhì)量比較有利，這就說明電流回復(fù)效應(yīng)可以幫助氧化膜生成過程中的散熱，降低由于溫度升高造成的膜的溶解作用，防止氧化膜孔口的擴(kuò)大，有利于硬度和致密度的提高，同時(shí)也有助于封孔作用。而對(duì)于鋁型材標(biāo)準(zhǔn)陽極氧化工藝，電流密度低（一般在1～1.5A/d㎡），膜厚要求僅10μm，氧化過程放熱并不嚴(yán)重，因此未顯示出明顯優(yōu)點(diǎn)。作者認(rèn)為在硬質(zhì)陽極氧化或厚膜生產(chǎn)時(shí)，脈沖電源還是很有實(shí)際意義的。

鋁離子去除的離子交換裝置：陽極氧化硫酸槽液去除鋁離子的離子交換裝置對(duì)于優(yōu)化工藝措施具有實(shí)際意義。以往在硫酸槽液中Al3＋超過20g/L時(shí)部分排放槽液重新調(diào)整，不可避免地造成Al3＋含量周期性波動(dòng)。為了穩(wěn)定陽極氧化槽液中Al3＋的含量，80年代我國某些引進(jìn)線中進(jìn)口了日本或意大利的Al3＋去除裝置，可能由于當(dāng)時(shí)工藝水平和技術(shù)管理的限制，未得到廣泛應(yīng)用。近年來我國自行生產(chǎn)“回收硫酸自動(dòng)去Al3＋裝置”，一臺(tái)設(shè)備每天可去除大約100kg鋁，從而將硫酸中Al3＋控制在設(shè)定值，使氧化工藝更加穩(wěn)定和精準(zhǔn)，并同時(shí)具有很好的環(huán)境效益。

國內(nèi)鋁型材立式陽極氧化生產(chǎn)線增加

[來源：上?；书}鋁業(yè)]

我國的陽極氧化鋁型材生產(chǎn)線，基本上是臥式的。80年代從日本引進(jìn)的2條生產(chǎn)線效果并不理想而幾乎被人否定。1997年西飛鋁業(yè)公司從日本進(jìn)口年產(chǎn)12000t立式陽極氧化電泳涂漆自動(dòng)生產(chǎn)線，技術(shù)水平和產(chǎn)量質(zhì)量較高。20世紀(jì)末和21世紀(jì)初，四川方舟和廣東堅(jiān)美先后投產(chǎn)年產(chǎn)20000t和30000t生產(chǎn)線。一般說來，立式線適于大批量生產(chǎn)，年產(chǎn)量以12000～36000t為佳。此時(shí)化學(xué)藥品和電能消耗均低于臥式線，同時(shí)占地少，易于自動(dòng)化生產(chǎn)。其主要缺點(diǎn)是一次投資的建設(shè)費(fèi)用高，以月產(chǎn)1000t為例，立式線是臥式線建設(shè)費(fèi)用的1.8倍。然而立式陽極氧化生產(chǎn)線，尤其在電泳涂漆情況下，應(yīng)是未來的極佳選擇。

鋁型材模具設(shè)計(jì)的六大要點(diǎn)

[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(jī)噸位的選擇：擠壓比是以數(shù)值表示模具實(shí)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(jī)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(shí)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(qiáng)度來確定。

2.擠壓模具尺寸的合理計(jì)算：計(jì)算?？壮叽鐣r(shí)，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(diǎn)，及其在拉伸矯直時(shí)的變化，擠壓力的大小及模具的彈性變形等因素。對(duì)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(dāng)加大尺寸。

對(duì)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(jì)，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(yuǎn)近等因素。此外，擠壓速度、有無牽引裝置等對(duì)?？壮叽缫灿幸欢ǖ挠绊憽?/p>

3.合理調(diào)整金屬的流動(dòng)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(gè)質(zhì)點(diǎn)應(yīng)以相同的速度流出模孔。

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

當(dāng)用定徑帶仍難于控制流速時(shí)，對(duì)于形狀特別復(fù)雜、壁厚很薄、離中心很遠(yuǎn)的部分可采用促流角或?qū)Я襄F來加速金屬流動(dòng)。相反，對(duì)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(jìn)行補(bǔ)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(qiáng)度：由于擠壓時(shí)模具的工作條件十分惡劣，所以，模具強(qiáng)度是模具設(shè)計(jì)中的一個(gè)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(jì)合理的模具結(jié)構(gòu)和外形之外，準(zhǔn)確地計(jì)算擠壓力和校核各危險(xiǎn)斷面的許用強(qiáng)度也是十分重要的。目前，計(jì)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(jià)值。擠壓力的上限解法，也有較好的適用價(jià)值，用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法計(jì)算擠壓力比較簡(jiǎn)便。

至于模具強(qiáng)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(jìn)行。一般平面模具只需要校核剪切強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度；舌型模和平面分流模則需要校核抗剪、抗彎和抗壓強(qiáng)度，舌頭和針尖部分還需要考慮抗拉強(qiáng)度等。

強(qiáng)度校核時(shí)的一個(gè)重要的基礎(chǔ)問題是，選擇合適的強(qiáng)度理論公式和比較準(zhǔn)確的許用應(yīng)力。近年來，對(duì)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(qiáng)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(yuǎn)近，而且必須考慮到模孔被分流橋遮蔽的情況。處于分流橋底下的?？?，由于金屬流進(jìn)困難，工作帶必須考慮減薄些。

在確定工作帶時(shí)，首先要找出在分流橋下型材壁厚最薄處即金屬流動(dòng)阻力大的地方，此處的