铝合金范文10篇
时间：2023-03-29 17:46:13
铝合金范文篇1
无论是现代化建筑还是古典式建筑，都离不开窗，它满足了人们对透光、通风、防尘的最基本需求，高档的窗不仅具备有隔音、保温效果；具备有高性能的气密性、水密性，同时还具备有建筑的美观，一个美丽的建筑离不开窗，窗的形式直接影响到外观的效果。
多少年以来，窗户大都安装在窗户口中间部位，在窗口的上方用水泥抹出高约20㎜的滴水檐口；窗口的下方要做向外倾斜的滴水檐口，虽然有了以上的措施，但随窗口雨水还是会顺墙体落下，几年以后，墙面被雨水和灰尘冲出了一道道痕迹，直接影响到建筑外观形象。另外，窗固定在窗口的中间，随着下雨和风吹日晒，铝合金与窗口接触的位置，胶大都会开始开裂，日久天长，雨水会渗漏到室内，对室内产生的侵蚀，将影响到建筑物的使用寿命和建筑外观。针对以上问题，一种新型的防渗铝合金窗在郑州大学医学组团工程中被使用，最初设计按照国家门窗规范，制定了防渗结构及工艺：
1、附框外侧设有20×2（mm）的防渗板，其结构下沿可掩盖洞口外侧面的墙体并注胶使室外侧的雨水不能渗及洞口内。
2、附框型腔与洞口的墙体间隙，可从室内一侧填充发泡剂，使之实现保温及防渗之双重效果并能满足产品在温度效应下产生的热胀冷缩反应。
3、室内附框下沿的工艺间隙，间隙通过填充泡塑棒及灌注耐侯密封胶的工艺，实现附框与洞口连接的第三道密封。
4、附框外侧的防渗板，型腔填充的发泡剂以及内侧的耐侯密封胶三管齐下，可以确保附框与窗洞口的连接防渗功能万无一失。
5、产品外侧面与附框外侧10×2㎜挡边，可以靠实其上面可注胶密封，通过附框的散水沿顺利将水排下。
6、产品外侧面下部与附框边有1㎜间隙，安装时先注胶使之成为一道密封腔，实现第二道密封。
7、产品内侧下沿与附框上平面进行注胶密封实现第三道密封。
8、三道注胶密封工艺，可以完全保证室外的雨水不会渗漏至室内。
9、产品自身的结构也是通过2～3道密封胶条及开排水槽的工艺相结合，也可确保产品自身的防渗功能。
铝合金范文篇2
关键词：汽车行业；铝合金轮毂；铸造工艺；应用
汽车行业发展背景下，要求在配套技术层面不断完善，如引入铝合金轮毂铸技术。值得注意的是，尽管当前铸造技术工艺方面逐渐以铝合金轮毂替代钢轮毂，对提高汽车整体制造水平有积极作用，但如何保证该技术工艺应用优势充分发挥，是目前需考虑的主要问题。因此，本文对汽车铝合金轮毂铸造工艺应用研究，具有十分重要的意义。
1汽车制造业中铝合金轮毂的应用优势分析
铝合金轮毂在近年来铸造技术工艺中极为常见，其优势较为明显，具体表现为：第一，节能、简便。由于该材料本身有轻质特征，对车辆制动能量有一定影响，可保证车辆加速性能的提高以及汽油消耗的控制，环境污染较小，且成本较低。第二，整体性能优良。主要表现在减震性能、散热性能方面，材料应用下，同轮胎高精度分离，有助于震动性的降低，行车中舒适度较高，损耗降低。第三，材料美观性突出。由于铝合金轮毂铸坯不具备较强的强度，可做纹路绘制，形成多样化的车辆轮毂造型，整体视觉效果较好。因此，铝合金轮毂以其自身优势被广泛用于汽车制造领域中[1]。
2汽车铝合金轮毂铸造技术应用基本原理
若从汽车轮毂构成部分看，主要体现轮毂同车体相连、轮毂同车胎相连方面，其中连接车体部分，涉及的构件有车轴、车轮，如轮辐、偏距。而连接轮胎部分，有槽底、气门孔、轮缘、胎圈座等，主要用于轮胎支撑维持。而在铸造中，可采用多种铸造工艺手段，如半固态模锻成型、挤压铸造成型、铸造法以及锻造法等。从铸造技术工艺应用流程看，主要表现在材料准备、金属毛坯基础成型、加热处理与加工、塑造外观、投入使用等[2]。
3汽车铝合金轮毂铸造技术工艺应用具体要求
3.1合理控制铸造技术相关指标。铸造技术指标是否合理直接影响技术工艺效果发挥。指标选取中需结合具体的材料，如合金轮毂为18寸，在指标控制上，其中的制定部位，需以Ⅱ类要求为参照验收，铸件部分验收中，需以HB963-2001下Ⅲ类为参照。由于铸造中需考虑到热处理环节，所以需以HB5446-1990作为参照，同时，热处理后，铝合金在力学性能上应达到460MPa以上。为保证各技术指标合理，还需依据CT12级验收尺寸[3]。3.2合理选择合金与相关材料配比参数。铸造方式确定后，则需依据相应的流程开展铸造过程，选择合适的铝合金材料。铝合金材料选择中，主要需对相关的配比参数进行控制，如基础材料、辅助材料配比控制。以硬铝合金为例，其中的Mg、Cu、AI等，与轮毂可塑性设计要求难以吻合，所以一般选择硬铝合金属，其中的Zn、Mg、Cu、CI，有较好的可塑性。为保证铝合金材料选择合理，可对比不同金属优势，检验其中的化学成分，判断是否满足配比要求，确保最终所选择的铝合金具有较好的机械加工性能、塑形以及较高的硬度与强度[4]。3.3浇筑方法选择与浇筑尺寸确定。铝合金轮毂铸造工艺技术应用中，需合理选择浇筑方法，由于浇筑方法较多，所以需对比各类方法优劣，一般要求浇筑下可获取较高的铸件成功率，成本较少，同时操作者可接受与操作，这种浇筑方法以低压铸造工艺较为常见，其实施的原理在于通过容器内外气压差、冷却凝固，完成铸造过程。另外，在浇注尺寸控制上，待金属毛坯基础成型后，精确确定铸造模型尺寸，一般可利用铸造模具保证尺寸的合理性。同时，可通过做模板位置分析、排气系统相关计算以及冷却顺序控制等，使浇筑尺寸精确度提高[5]。3.4热处理工艺参数选择。温度、时间参数控制是铸造工艺技术主要指标，具体细化包括：①合理控制固溶温度，若温度控制效果不理想，极易出现铸造精确度降低问题，如过高温度致使合金氧化，影响元素成分，过低温度影响热处理效果。根据目前大多资料研究，提出530-540℃是固溶温度最佳范围值；②时间指标控制，要求通过相应的测试处理方法，对温度与实践参数确定，如60℃淬火水温下，保持15s以内延续时间，再如160-170℃时效处理条件下，3-4小时保温时间为最佳[6]。
4结论
铝合金轮毂铸造技术工艺的应用为汽车制造业发展提供强有力的技术支撑。实际引入铝合金轮毂铸造技术工艺中，应正确认识技术的应用优势与实现原理，做好铸造技术指标控制、合金相关材料配比参数控制、浇筑尺寸确定与热处理工艺参数选择等，这样保证技术应用优势充分发挥，对提高整体制造水平可发挥重要作用。
参考文献：
[1]姚丹.汽车铝合金轮毂铸造技术工艺应用研究[J].世界有色金属，2018（04）：241，243.
[2]何宇文.铝合金轮毂铸造技术工艺探究[J].中国金属通报，2018（03）：70-71.
[3]刘海龙.汽车铝合金轮毂铸造工艺研究分析[J].南方农机，2018，49（05）：143.
[4]介石磊，彭俊，郝春雨.汽车铝合金轮毂低压铸造工艺研究[J].铸造技术，2017，38（11）：2785-2788.
[5]张世琪，聂晓朋，康泰.铝合金轮毂生产工艺[J].科技创新导报，2017，14（24）：105，107.
铝合金范文篇3
关键词：铝合金;预处理;化学镀镍;附着力
1引言
化学镀Ni-P具有厚度均匀、硬度高、抗蚀性优异等特点，因此镀层广泛被应用于需耐磨的工件。但是，铝合金表面即使在空气中停留时间极短也会迅速地形成一层氧化膜，以致影响镀层质量，降低镀层与基体的结合力。
本项研究得出了比较好的预处理方案，从而得到结合力良好，表面比较光亮的Ni-P镀层。
2实验方法
2.1实验工艺流程
试样制备→配制除油溶液→化学除油→水洗→侵蚀→水洗→超声波水洗→去离子水洗→一次锓锌→水洗→退锌→水洗→超声波水洗→去离子水洗→二次锓锌→水洗→去离子水洗→碱性镀→水洗→酸性镀→去离子水洗→吹干→冷却
2.2除油配方及工艺
除油：Na3PO4•12H2O(30g/L)NaCO3(30g/L)温度（65℃）时间（3min）
2.3浸锌配方及工艺
ZnSO4(40g/l)NaOH(90g/l)NaF(1g/l)Fecl3(1g/l)KNaC4O4H406(10g/L)
温度（42℃）一次浸锌时间（90S）二次浸锌时间（18S）
2.4镀液配方与工艺
碱性预镀液NiSO4•6H2O（30g/l）NaH2PO2•H2O（25g/l）NH4C6H5O7•H2O（100g/l）温度（65℃）PH值（8.2）施镀时间（8min）
酸性镀液NiSO4•6H2O（30g/l）NaH2PO2•H2O（25g/l）NH4C6H5O7•H2O（10g/l）
乳酸C3H6O3（40ml/l）NaC2H302（10g/L）温度（85℃）PH值（4.8）施镀时间（120min）3实验结果与分析
3.1镀层表面形貌及硬度
镀层表面为致密的胞状、非晶态结构。小胞之间有明显的界线，界线基本为直线，说明小胞在长大的过程中相互受到挤压而发生了变形，镀层中存在应力。镀层的含磷量为13.1%，镀层硬度可达686HV。
温度是影响化学镀沉积速率的最重要因。化学镀的催化反应一般只能在加热条件下发生，温度升高，离子扩散速度加快，反应活性增强，当温度高于50℃时，基体表面才有少量气泡生成，化学镀镍磷合金才能进行，随温度升高基体表面可见明显镀层。反应温度低于80℃时，沉积速率较慢；温度高于80℃，基体表面有大量气泡生成，沉积速率变快；当温度高于95℃时，镀液发生分解，镀液迅速变黑，产生大量气泡，在烧杯底部出现黑色沉淀。
3.2pH值对镀速的影响
在酸性化学镀液中，pH是影响沉积速率的重要因素之一。在化学镀过程中，随着反应的进行，H+不断的生成，镀液的pH值不断降低，使沉积速率受到影响，因此在施镀过程中必须随时补充碱液来调整pH值在正常的工艺范围内。pH值升高使Ni2+的还原速度加快，沉积速率变快。
4结语
(1)通过实验研究得到比较适宜的铝合金基材化学镀镍的前处理工艺,并得出了一套完整的铝合金基材表面化学镀镍工艺条件及配方。
(2)温度和pH值是影响反应速度重要的因素，温度的最佳工艺范围为85～95℃，超过95℃，镀液自分解现象严重；pH值的最佳范围是4.5～5.5，pH值超过5.5沉积速度开始下降。
(3)通过性能检测表明此工艺获得的镀层,镀层硬度可达686hHV,含磷量为11.17%且表面光亮、均匀、结合力好。
参考文献
［1］齐晓全.化学镀Ni-P工艺在制药设备上的应用［J］.电镀与涂饰,2006,25(7):15-16.
［2］ParkerK.ElectrolessNickle.StateoftheArtplatingandSurfaceFinishing，1992，34(3)：29-33.
［3］ColaruotoloJF.TrendsInElectrolessNicklePlating.PlatingandSurfaceFinishing，1985，27(12)：22-25.
铝合金范文篇4
1．1铝合金轮毂的特点
随着科技的不断进步，汽车越来越多地使用铝合金轮毂。铝合金轮毂相比钢制车轮有如下4大特点：（1）节能。铝合金密度低，轮毂质量轻，加工精度高，高速转动时的阻力小、变形小，可提高汽车的行驶性能，减少油耗。（2）安全。铝合金的导热系数是钢的3倍，散热效果非常好，可增强制动性能，提高使用寿命，保障汽车行驶安全。（3）舒适。一般与铝合金轮毂配用的是扁平轮胎，其缓冲和吸震性能均优于普通轮胎，使汽车坎坷道路上或快速行驶时，舒适性提高。（4）美观。铝合金轮毂外观设计精美，造型多样化，可做到对比突出、车毂合一，提高整车的视觉效果。
1．2轮毂的结构特点
轮毂由轮辋、轮辐、轮芯及轮毂盖、附件等组成，如图1所示。轮毂一方面通过轮辋与轮胎配合，另一方面通过轮辐与车桥相连，发挥其承载、行驶、转向、驱动和制动等作用［2］。其中，轮辋的设计应按照标准规定选用与整车要求相配的轮辋规格，尤其是宽度和直径尺寸应严格按标准检测，以确认轮辋能否满足与轮胎的配合要求。轮芯的设计则根据轮毂与车桥车轴上的安装盘等安装定位要求进行。可见轮毂造型中最关键的是轮辐，其造型可随意变化，无标准和规律可循。轮辐作为轮辋与轮芯的中间连接件，主要起到支承和传递载荷的作用，在保证具有足够的承载、抗弯、抗冲击强度性能前提下，其造型应具有美观、动感和时尚性。而附件、轮毂盖对轮毂造型美观起衬托、辅助的作用，可根据情况适当添加。
1．3轮毂造型设计目标
轮毂造型设计应以轮毂的材质、轮毂造型数量、轮毂的尺寸、轮毂外观工艺的设定和输入为指导［2］。结合轮毂的结构特点、配套车型、目标客户群的审美特点和汽车品牌的文化特征，确定轮毂造型设计的目标：（1）满足结构性能要求；（2）按车型选定车轮结构尺寸；（3）结合品牌文化的美观造型；（4）彰显用户心理特征；（5）可制造加工性。
2造型与结构一体化设计
2．1性能要求
根据轮毂装配于整车后的功能，针对铸铝合金轮毂各国均有相应的标准，考虑轮毂使用中的功能需求，SAE，JASO及ISO等标准和我国标准主要对轮毂的强度及疲劳性能提出了具体要求［3］，轮毂制造企业必须要对每一批制造出的产品进行如表1所示的性能试验。
2．2尺寸设计
汽车轮毂的主要参数有胎环直径、胎环宽度、螺栓孔节圆直径、偏距、中心孔等，一般常根据胎环直径和胎环宽度来划分不同尺寸型号。直径和宽度通常是在整车设计方案中确定的，综合考虑了汽车动力、自身质量及阻力等方面因素，选择使车辆性能最优的轮毂尺寸，轿车原车轮毂主要的直径尺寸为381mm（15inch），406．4mm（16inch）和431．8mm（17inch），也有越野型轿车的轮毂直径达到508mm（20inch），533．4mm（21inch）和558．8mm（22inch）。直径和宽度确定后，轮毂的轮辋部分便可根据标准进行造型设计。螺栓孔节圆直径、偏距及中心孔的尺寸亦由整车设计中轮毂的安装要求确定，从而决定了轮毂的轮芯部分的造型要求。因此，轮毂的造型以轮辐部分的设计为主。
2．3造型与结构一体化设计
随着计算机技术的飞速发展和广泛应用，有限元法已成为求解科学技术和工程问题的有力工具［4］。将有限元分析方法应用于工业产品设计，用仿真引领设计，改变传统仿照设计的方法，可增强产品设计的创新性。在轮毂的造型设计中，由于轮辐是造型的关键，也是承受载荷的关键部位，因此，非常适合将有限元分析的方法引入轮毂的造型设计中来，进行造型与结构的一体化设计。传统的轮毂造型设计，首先进行二维造型草图设计，设计中融入品牌文化及车型特征，经过反复在整车模型侧面上的贴图评审确定下来；其次进行三维模型的构建，根据车轮尺寸设计要求构建轮辋的三维模型，根据车轮的安装配合尺寸设计轮芯的三维造型，主要是根据评审确定下来的二维造型草图进行轮辐部分的三维模型设计，此阶段更多考虑的是外观造型；再次根据三维数据制作油泥模型，反复调整模型，更新三维数据，甚至在实车上评审造型；最后是制作硬质轮毂样件，通常用ABS工程塑料，进一步检验轮毂设计的细节，完成造型设计。之后整车厂会将以上完成的造型设计提供给轮毂供应商制作小批真实样件，通常这时轮毂制造厂在试制生产前会对客户提供的模型进行有限元分析以保证样件的试验通过率，避免直接开模、试制、试验不通过造成的报废、修模、重新试制等过程的浪费，主要是针对结构性能的分析。可见，传统设计中造型设计与结构设计是分开进行的，有限元分析并未发挥其最大的作用，没能用于指导造型设计，因此可能会导致后期有限元分析验证结构设计合理性时对前期造型设计方案的推翻，或者独立的造型设计导致结构的安全裕度过大，造成材料的浪费，不能实现最优的轻量化设计。因此，将有限元分析提前到造型设计的过程中，一旦二维造型方案确定，构造出三维模型就对其进行有限元分析，将避免一些不必要的尝试，并带来更加创新优化的设计结果。造型与结构一体化设计方法的流程如图2所示。
3案例
以福特2015年新款Focus车型431．8mm×177．8mm（17inch×7．0inch）的轮毂设计为例，展示由于有限元分析方法的引入而形成的造型与结构一体化设计方法的应用。轮毂造型效果如图3所示。采用福特产品设计通用的I－DEAS有限元分析软件在轮毂造型设计的各阶段对其进行有限元分析，分析中采用10节点四面体单元进行网格划分，材料属性取铝合金材料的机械性能参数，弹性模量6．9×1010Pa，泊松比0．33。对13°冲击试验，根据前述试验条件，在轮毂安装盘面及5个PCD孔锥面上施加6个自由度的全约束，使车轮相对于水平o-xy平面旋转翘起13°，在最高轮辋边缘向轮芯偏移19mm的位置以外的轮辋上施加载荷，冲击试验的载荷是使质量为547kg的冲击锤自230mm高度落下。弯曲疲劳试验则根据前述试验条件，在无轮辐支撑侧的轮辋边缘施加固定约束，在轮芯的安装面及PCD孔上通过建模添加加载臂结构，加载臂长度为660mm，根据试验要求的载荷3587N•m计算出加载臂末端应施加的力为5435N，根据不同的轮型结构通常根据旋转一周的情况选定几个方向进行加载计算，取分析所得最危险的结果进行评判。径向载荷疲劳试验按前述试验条件，分析中对轮芯的安装盘面和PCD孔锥面分别进行全约束，在60°夹角范围内的轮辋两侧胎圈座上分别施加呈半正弦函数分布的径向载荷q1和q2，根据试验要求径向载荷15007N和轮毂尺寸参数由以下公式计算得到，并在整个外轮辋上施加充气压力300kPa，同弯曲疲劳试验，根据轮型结构选取几个位置分别加载分析，取最危险的分析结果进行评判。该型轮毂最终造型设计在三性能试验条件下的有限元分析结果分别如图4a，4b，4c所示。其中，图4a为在以上冲击试验约束和载荷条件下的vonMises应力分析结果，其最大值为56．8MPa，发生在冲击部位正对的辐条根部；图4b为以上弯曲试验约束和载荷条件下的vonMises应力分析结果，其最大值为105MPa，发生在辐条背面根部位置；图4c为以上径向载荷试验约束和载荷条件下的vonMises应力分析结果，其最大值为40．7MPa，发生在无辐条支撑侧的轮辋外缘处。铝合金材料的屈服强度为178MPa，根据文献［3］中通过实验验证建立的分析模型和评价标准，以上3个性能试验有限元分析的vonMises应力最大值分别小于70MPa，110MPa（30万转）和70MPa（100万转）为合格。从有限元分析的结果可以看出该设计可全部通过标准要求的轮毂性能试验，在达到造型设计的同时满足了结构设计的要求。在结合车型特点等因素确定初步的设计方向和设计尺寸后，首先根据标准要求的轮辋形状、尺寸进行轮辋造型设计，其次进行轮辐的造型设计，设计中通过以上有限元分析结果，逐步实现了轮毂的最终造型设计。
4结论
铝合金范文篇5
关键词：铝合金；半挂车；车架；有限元分析；轻量化
随着我国经济的快速发展，电商、快递业爆发式增长，货物运输量剧增，导致商用物流车需求加大，物流运输行业竞争加剧。为控制成本，增加货运量，各物流企业对车辆的性能、油耗、载质量利用率要求越来越高，而解决上述问题的最佳方案莫过于减重。轻量化对传统燃油汽车可显著降低油耗，对新能源汽车可增加续航能力，对于商用物流车最明显的优势是多拉货物，空载降低油耗，从而在相同运费情况下降本增效。车架是半挂车最关键的部件，承载着整车载荷。因此，车架轻量化要充分考虑其强度和刚度，目前钢制半挂车车架纵梁、横梁普遍采用高强钢板冲压、折弯成型，再焊接而成。相对于低碳钢车架，高强钢车架在钢板壁厚上做了一定程度的减薄，因其材料屈服和抗拉强度高，也能满足使用要求，轻量化效果也不错。但因钢板壁厚薄，工作环境恶劣，容易锈蚀，影响车架强度，使用寿命很短。铝合金密度仅为钢的三分之一，其表面有一层致密的氧化膜，可隔绝空气与铝的接触，作为车架材料永不生锈。通过合理的结构设计，将铝合金应用于该领域，实现轻、强、耐用的效果，对半挂车的轻量化很有意义。
1设计依据
车架受力极为复杂。车辆静止时，它在支承装置和行走系统支撑下，承受上装及载荷的重力，引起纵梁的弯曲和局部扭转，如路面不平，车架还将呈现整体扭转。车辆行驶时，载荷和上装自重及来自牵引车的牵引力、转向力、制动力等使车架各部件承受着不同方向、不同程度和随机变化的动载荷，车架的弯曲、局部和整体扭转将会更加严重，同时还会出现侧弯、菱形倾向，以及各种弯曲和扭转振动[1]。牵引座板与支架是主要受力部位，车辆行驶过程中鞍座与牵引座板为面接触，路面传来的交变载荷通过鞍座传递给牵引座板和支架，造成冲击.因此，牵引座板和支架设计时需重点关注[2]。本文将利用有限元分析工具模拟满载状态下弯曲、扭转、转弯、制动各种工况，并重点分析鞍座连接处结构强度。
2结构设计
铝合金车架设计应参考钢制车架结构，按等强度原则设计，最大程度减重。本半挂车选用空气弹簧悬架系统，纵梁上翼面为平直结构。车架总成由纵梁、牵引板、各横梁、空气弹簧安装架组成，如图1所示。考虑到铝合金材料焊接接头弱化，热影响区强度低，容易出现应力集中而导致焊缝开裂。因此，作为主要承力的车架，其各部件之间连接方式以拉铆为主，螺接为辅。2.1车架主体。车架主体采用传统的梯形非全承载结构，由左右两支纵梁焊合和若干横梁通过铆接和螺接的方式连接，横梁分贯穿横梁和主横梁，分别布置于纵梁的上下部位[5，6]。2.1.1纵梁焊合。纵梁焊合[5]由纵梁和前下翼加强板焊接而成，材料均选用抗拉强度高于310MPa的6082-T6铝合金，纵梁用400mm高的工字梁挤压型材加工而成，前下部经过三段过渡坡面设计，保证受力过程中应力均匀分布，避免应力集中[3]。前下翼加强板通过计算并结合经验值确定合适的厚度和宽度，既可满足变径处抗弯和抗扭刚度，又能将重量做到最低。2.1.2贯穿横梁。穿横梁组件由工字型贯穿横梁和两端T型板螺接，纵梁腹板上用数控机床加工出工字孔，贯穿横梁穿过工字孔，用螺栓和角铝与左右纵梁连接。这种结构可显著降低地板离地高度，增加纵向抗剪切强度，使车架结构更加紧凑。2.1.3主横梁。主横梁组件由工字型主横梁和两端C型连接板焊接而成，通过镀锌短尾拉铆钉与纵梁腹板连接。此连接方式操作简单，铆接后永不松动，可靠性好，跟焊接相比具有一定柔性，抗震性能强，疲劳特性优异[1]。主横梁对于车架抗弯和抗扭能力有非常重要的作用，应在前端、中段、后端合理安置。依据横梁位置不同，有支腿横梁、悬架横梁、后端横梁（见图1）。2.2牵引板组件。牵引板组件与牵引车鞍座通过50#牵引销连接，由牵引板和支架组成，牵引板选用t8/Q345B钢板制作，与纵梁和支架螺接[4]。为了减重，支架第一版方案设计选用铝合金挤压C型纵梁和横梁焊接而成，与纵梁腹板焊接。经有限元分析，支架与纵梁焊接处应力值超过评价值，存在安全隐患。后将支架改用Q345B钢板折弯、拼焊成型，与纵梁通过过渡板螺接。CAE分析该方案满足强度要求，分析报告详见下文。图2和图3分别为方案1和方案2。2.3悬架加强组件悬架加强组件作用是增强车架抗击动载荷的能力，由6系铝型材和5系铝板加工后焊接而成。此处创新点是采用坡面过渡设计，并且加强组件在上下翼板之间不贯通，可使该部位应力更均匀。经有限元分析，强度满足使用需求，并在后期的路试中得到验证。
3有限元分析
采用有限元方法对牵引板钢铝支架两种铝合金车架方案进行对比分析，为设计开发及优化提供可靠的理论基础。3.1网格划分。忽略非主要承载件以及悬架系统，对模型进行抽中面处理，采用壳单元模拟型材及板材件，铆接、螺接及焊接用刚性单元模拟。3.2材料属性材料属性均按照国家标准GBT6892-2006和GBT1591-2008执行，具体材料参数如表1所示[3，4]。3.3强度分析。（1）边界条件车架前部通过牵引板支撑在牵引车鞍座上，后部通过三根车桥支撑。规定全局坐标系的y向沿车架纵向并指向车头，x向垂直y向指向左侧，z向垂直并指向地面。为了能够真实地模拟车辆在作业过程中的受力状态，将牵引板简化成刚性支撑并约束x、y、z方向的平动自由度；忽略后部空气弹簧的刚度，将连接钢板同样简化成刚性支撑，约束一侧钢板的x、z向平动自由度，约束另一侧钢板的z向平动自由度。具体约束如图4所示。图4方案1边界约束（2）工况介绍为了真实模拟车辆在实际运输过程中的受力状态，本文研究车架在满载条件下的弯曲、扭转、转向、制动四种工况的应力应变状态，满载质量为40t。（a）弯曲工况：车辆满载静止或匀速行驶，考虑垂向1.5倍的动载系数；（b）扭转工况：车辆满载条件下，考虑垂向1.5倍动载系数，同时后部右前轮胎悬空；（c）转向工况：车辆满载条件下以横向0.4g加速度右转；（d）制动工况：车辆满载条件下以纵向-0.6g加速度减速制动。3.4结果分析。3.4.1弯曲工况。该工况模拟车辆在平整路面上的静止或匀速行驶状态，主要考察车架在负载和自重情况下的应力分布。图5为牵引板钢支架结构的等效应力及位移云图。最大等效应力为160MPa，位于后部右前轮处悬架前钢板位置与纵梁搭接的部位，整体应力较低，最大形变为13.5mm。牵引板铝支架结构最大应力为258.6MPa，位于牵引板组件中的铝型材处。总体来看，牵引板支架选用钢制优于铝制。3.4.2扭转工况。该工况模拟车辆在崎岖路面上行驶过坑，轮胎悬空时的受力状态。根据车架结构，考虑后部右前轮悬空工况。图6为牵引板钢支架结构的等效应力及位移云图，最大应力为261.4MPa，位于后部右前轮处悬架后钢板位置与纵梁搭接的部位，最大形变为26mm。牵引板铝支架结构最大等效应力为277.6MPa，位于牵引板组件中铝材的减重孔附近。3.4.3转向工况。该工况模拟车辆转向时车架的受力状态，由于车架结构左右对称，仅考虑右转向工况结构的性能。图7为牵引板钢支架结构的等效应力及位移云图，最大等效应力为267MPa，位于图中所示悬架横梁与纵梁螺栓连接部位，由于螺栓采用刚性单元模拟，导致刚性单元周围应力发生突变，出现应力集中现象，最大形变量为38.8mm。牵引板铝支架同样出现局部应力集中现象，结构最大应力均超过材料的屈服强度。3.4.4制动工况。该工况模拟车辆刹车时的受力状态，图8为牵引板钢支架结构的等效应力及位移云图。最大等效应力为108MPa，位于牵引板与铝纵梁的螺栓连接部位，远小于材料屈服强度260MPa，结构性能满足要求，最大形变为8.49mm。而牵引板铝支架结构最大等效应力236MPa，位于前部牵引板铝型材减重孔处，已接近材料的屈服强度。图8牵引板钢支架结构等效应力及位移云图车辆行驶过程中，路面激励载荷通过鞍座传递给牵引板组件，再由牵引板组件传给整个车架，因此，牵引板组件的刚强度对铝合金车架至关重要，对比两种结构有限元分析结果，支架选用钢制的，其刚度较铝制要好，可有效弥补鹅颈结构带来的强度不足。
4结论
通过合理设计型材断面和车架结构，选用可靠的连接方式，结合有限元分析，优化后的铝合金半挂车车架比传统钢制车架不仅减重效果明显，刚强度也可满足载荷要求。实际运营一年后，车架未出现问题，为专用车领域轻量化探明了一个方向，有助于铝合金材料在专用车行业的推广及应用。
参考文献
[1]刘鸿文.材料力学第4版[M].北京：高等教育出版社，2004
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[4]GB/T6892-2006.一般工业用铝及铝合金挤压型材[S]
[5]严国祥.一种铝合金半挂车纵梁总成[P].中国，ZL201721495567.6，2018
铝合金范文篇6
一、合金的开发及应用
传统压铸铝合金件不宜进行热处理，这制约了压铸铝合金力学性能的提高。目前，压铸铝合金已广泛应用于汽车结构件的生产，但对于车体等对力学性能要求高的压铸件，仅靠现有压铸铝合金尚难满足需要。为提高压铸铝合金的力学性能，扩大压铸铝合金的应用范围，国内外研究人员一直在进行新型压铸铝合金的开发，主要包括两个方面：一是通过合金成分优化或添加合金元素的方法对现有合金系优化；二是新型压铸铝合金系的开发。
二、试件准备
在ZL102铝合金的基础上，加入Bi，研制出一种易机械加工压铸铝合金。对研制的易机加压铸铝合金和ZL102合金在同样的电阻炉中熔炼后，用J1113A型压铸机压铸试样。压室直径40mm，浇注温度650~700℃，压铸出同样的两种铝合金试样，供进行对比测试。
三、两种试件合金性能的检测
1、机械加工性能
主要进行车加工和钻加工试验，车加工和钻加工均在普通设备上进行。表面粗糙度用2201型表面粗糙度检测仪测试。
2、压铸工艺性能
主要检测合金流动性、出型性和充型性，流动性采用砂型螺旋试样测定其长度。出型性主要检验出型后压铸件表面是否粘型。充型性主要观察压铸件充填情况，检查是否有欠铸、冷隔等压铸缺陷。
3、耐腐蚀性能
（1）高低温交替试验
将试样放在40~45℃的保温炉中经过3h取出，在室温放置2h，重复以上试验，一次为一个周期，经过20个周期试验后，观察两种合金试样表面有无变化。
（2）耐腐蚀试验
将试样表面涂上一层腐蚀剂在室温下放15d，观察两种试样有无变化。
（3）腐蚀产物称量
将ZL102、易机加压铸铝合金两种试样磨光、磨平和洗净，称其质量，然后用体积分数分别为3%和1%的NaCl和H2O2水溶液腐蚀，每24h观察一次，72h取出后用体积分数为5%的HNO3水溶液去除合金上的腐蚀沉积物，清洗干净后称试样质量。四、试验结果及分析1、金相组织ZL102合金的共晶硅粗大且呈针片状，易机加压铸铝合金的共晶硅细化，呈团状或粒状。
2、机械加工性能
在不加切削液的条件下，采用硬质合金刀具进行粗车，ZL102合金的车屑较长，不易断裂，多呈厚薄不均的卷曲状；而易机加压铸铝合金的车屑较短，易断裂，多呈厚薄均匀的不太卷曲碎片。ZL102合金的钻屑厚薄不均，而易机加压铸铝合金的钻屑均匀。最后用高速钢刀具精车，并测其两种合金试样的表面粗糙度，其结果是：ZL102合金的表面粗糙度Ra=2.8~3.2μm，易机加压铸铝合金的表面粗糙度Ra=1.21μm。易机加压铸铝合金比ZL102铝合金机加性能好，其主要原因如下：
（1）在ZL102铝合金的基础上加入适量的有利于改善切削性能和力学性能的Cu，Pb，Bi，Mg等合金元素。使合金组织中出现了CuAl2，Mg2Si相，铝合金的共晶硅呈团状或粒状，所以机械加工性能得到提高。但是，Cu和Mg的加入量应控制在2%左右，过多将使合金变脆。ZL102合金的共晶硅呈粗大针片状，严重的割裂了Al的基体，在Si相的尖端和棱角处引起应力集中。机械加工时，破碎的Si晶粒从加工表面被剥落，使加工表面粗糙。
（2）易机加压铸铝合金的抗拉强度和硬度比ZL102合金高，而伸长率低，使合金塑性降低，改善了机械加工性能。
3、压铸工艺性能
（1）流动性砂型螺旋试样ZL102合金平均长度为1125mm，易机加压铸铝合金平均长度为985mm，易机加压铸铝合金的流动性不如ZL102合金好。
（2）出型性两种合金各压铸100件，宏观观察均未产生粘型现象。各抽检5件，测其表面粗糙度，平均值均在1.6~3.2μm范围内。
（3）充型性两种合金各压铸50件同样的薄壁零件，0.5mm薄壁处，成形均完好，均未产生冷隔或欠铸缺陷。易机加压铸铝合金的流动性不如ZL102合金好，但因压铸是在高压、高速下充型，与重力铸造相比，流动性显得不那么重要。出型性和充型性试验已表明易机加压铸铝合金可以满足压铸工艺性能的要求。
4、腐蚀性能
（1）两种合金试样的高低温交替试验20个周期，表面均无变化。
（2）两种合金涂腐蚀剂，室温下放置15d，两种合金试样均无变化。
（3）两种合金经腐蚀后，减少质量的平均值，易机加压铸铝合金，易机加压铸铝合金的耐腐蚀性能和ZL102合金比较相差甚小。
五、结论
铝合金范文篇7
基于经济发展形势下，社会企业对于各项金属资源的需求变得越来越大，铝合金材料与其它金属材料相比较，其具备了以下4方面特点：①良好的导热性能。铝合金材料的导热率普遍较高，在现有金属当中仅次于银、金以及铜，其导热能力是生活中常见金属铁的3倍。因此，铝合金材料常被工厂用来制造加工取暖器、散热器等；②良好的腐蚀性能。由于铝合金材料在大气中能够有效形成一层硬而致密的抗腐蚀氧化膜，加工厂通过在铝合金材料表面进行电泳涂漆、阳极氧化以及粉末喷涂等处理，能够进一步提升铝合金材料的抗腐蚀性，从而将铝合金材料应用在各种抗腐蚀产品生产作业中；③高强度。与纯铝相比较，铝合金材料不仅具备了纯铝质轻的优点，还拥有着较高的强度，其σb值达到了24~60kgf/mm2。这样一来也就促使铝合金材料的强度胜过了合金钢，成为了工业生产的理想结构材料，被广泛应用在航空工业、机械制造以及动力机械中；④密度小。铝合金密度较小，这样有利于降低企业在运输和加工铝合金材料的综合成本，创造出更多的社会经济效益。
2铝合金材料机械加工的主要实施方法
当前，在材料机械加工行业中，对铝合金材料实施机械加工的方法主要包括了三种，分别是轧制、挤压以及锻压。不同加工方法对于机械设备和加工处理工艺有着不同的需求，加工厂必须结合材料加工实际情况，有针对性的选用机械加工方法，并有效做好安全防范控制措施，确保各个加工环节有条不紊地进行。（1）铝合金材料的轧制加工。轧制加工技术通常适用在生产铝合金板、箔以及带工作中，其通过利用旋转轧辊的摩擦力有效将轧件拖至轧辊间，并且基于轧辊压力辅助下，实现对轧件的压缩变形处理，促使其成为需求的铝合金产品。铝合金材料的轧制加工过程主要分为了四个不同环节，如图1所示。图1铝合金材料轧制加工不同环节加工厂在利用轧制方法加工处理铝合金材料时，相关工作人员必须高度重视以下4点工作内容：①轧制过程所使用的工艺油要尽量低于安全使用温度，技术人员要在轧机设备工艺油系统中合理设置好先进的温度控制设备，确保能够实时监测系统温度，一旦油温大于标准最高温度，温度控制设备就会第一时间发出警报声，通知管理维护人员进行检修工作，从而保障轧机的安全稳定运行；②在使用轧机加工处理铝合金材料时，工厂必须配备设置好科学完善的排风系统，这样能够有效避免轧机油气、油雾的积聚引发爆炸安全事故，给加工厂带来人员伤亡和财产损失现象；③轧机设备安装人员在设置轧机电气线路工作中，要严格规范使用穿管的方式，最大程度降低线路接头数量。此外，加工厂还必须安排专业人员对轧机电气系统展开全面安全检查作业，防止系统中存在安全隐患影响到之后的铝合金材料加工；④加工厂轧机维护管理人员在日常清理维护各项机械配套设备时，必须严格使用有色金属工具，坚决杜绝采用黑色金属工具。（2）铝合金材料的挤压加工。挤压加工技术通常被使用在对铝合金管、型以及棒材料的加工处理工作上。与轧制、锻造机械加工技术相比较，挤压处理能够促使铝合金材料获得更为均匀的三向压缩应力状态，同时最大化发挥出铝合金材料的塑性。挤压加工的工作原理是通过对盛在容器中的金属锭坯施加外力，促使其通过设定好的模孔中流出，这样一来就能够成功获取到需求形状和尺寸大小的断面。加工厂在使用挤压机展开对铝合金材料机械加工作业时，相关工作人员必须认真做好以下4方面工作内容：①在准备启动使用挤压机设备时，工作人员必须去检查水阀门是否处于打开状态，如果未打开则要进行手动操作将其打开；②在启动挤压机设备时，工作人员要严格按照先开低压阀门、后开高压阀门顺序进行准确操作，而在停止挤压机设备正常运行时，则是以相反的顺序进行操作；③在铝合金材料挤压处理过程中，挤压机操作人员要杜绝靠近附身去观看导路口情况，避免金属制品意外蹦出伤到自身；④当铝合金制品挤压完成后，加工厂要安排专业人员对产品展开质量检查工作，检查人员必须准确配好相关安全防护用品。（3）铝合金材料的锻压加工。锻压加工是当前铝合金生产市场中应用最为普遍的一种机械加工技术，其工作原理是通过对铝合金材料施加一定的静压力或者冲击力，促使材料在固态范围内分子发生流动，这样就能够成功获取到需求尺寸大小、形状以及内部组织的制件。锻压加工方法主要包括了三种，分别是自由锻压、模型锻压以及胎膜锻压等。加工厂在使用锻压加工技术生成铝合金材料产品时，相关工作人员要认真做好以下4方面安全防范措施内容：①现场工作人员要坚决杜绝用手直接去触碰砧上的锻件和氧化铁片，以免自身受到伤害；②在搬运锻件工作过程中，管理人员要严格督促工作人员规范操作，不能为了盲目追求生产加工效率，而提高单人搬运最大承受质量，否则在搬运中极为容易发生滑到砸伤安全是事故；③在锻压加工过程，要防止任何工作人员到活动横梁下面进行探视冲模或者半成品，在进行检查作业时要合理先将工作台移出；④相关工作人员在实施锻压操作时，自身必须站到安全区域位置，避免铝合金材料锻压过程中锻件蹦出来伤到自己。
3结语
综上所述，为了保障铝合金材料的加工安全质量，满足市场用户对优质铝合金产品的需求，加工厂必须充分发挥出各种机械加工方法的作用。加工人员要结合不同加工方法的特点，规范进行加工操作，避免在铝合金材料加工过程中出现安全事故，同时确保铝合金产品生产的质量。
参考文献
［1］刘静安，盛春磊.铝合金锻压生产技术及锻件的开发与应用［J］.有色金属加工，2015（2）：35-38.
［2］陈思仁.铝合金材料机械加工安全技术与事故防范措施［J］.解决方案，2014，（3）：35-38.
铝合金范文篇8
1.1铝合金模板简介。铝合金模板主要由模板系统、紧固系统、支撑结构系统以及附件系统构成。其具有强度要求高、厚度大的特性。当铝合金与其骨架进行焊接后，将成为更高强度与刚度效果的金属模板。但其在工程项目的支撑系统中，则是由支撑头与立柱等构件组成。而作用于紧固系统，主要在连接件与螺杆中发挥效果。而作用于附件系统，则用于登高凳与拆模器等辅助工具。1.2铝合金模板的优势。①铝合金模板具有自身重量小的特点，通常在20kg左右，能够有效地提升施工使用的操作效率。如，作用于连接系统的销钉或是楔片，因其具有拆装施工便捷的特性，所以，在实际操作时，只需人工搬运，可以省去设备投资，提升施工效率；②支撑系统便捷性的控制效果突出。即铝合金模板虽然支撑杆不多，但最大独立支撑间距处在1200mm×1300mm范围内，能够为高层房屋建设的实际施工提供较为宽松的空间环境；③施工周期相对较短。整个铝合金模板结构属于快速拆卸结构，一个工程基本上只需要一套模板，有效降低了施工成本；④具有较高的强度、稳定性和承载能力。安装完成后，整体架构比较稳定，承载力能够达到70kW/m2；⑤模板拆除后能够保持较好的表面效果。该模板安装连接紧密，缝隙控制严谨，施工后效果显著，大小准确。拆除后能够保证较为光滑的表面效果，达到施工设计要求；⑥能够多次重复使用，降低了平均施工成本。一套铝合金模板在正常操作下，使用周期可以达到400次以上，其重复使用的次数越多，实际成本就越低；⑦有利于施工现场的文明施工，提升安全性。施工完成后，现场环境保持较好，没有垃圾和杂物的产生，且铝合金模板属于不燃材质，有效杜绝了火灾的发生；⑧回收率高。铝合金模板达到使用期限，进行报废的时候，具有较高的处理价值；⑨有利于降低能耗。由于其主要材料的性质为可再生材料，因而符合节能减排要求，遵循了绿色环保基本政策。1.3铝合金模板的缺点。①由于建筑物层数超出25层，才能使铝合金模板的经济效果发挥出来，否则，其造价成本不低反高；②铝合金模板的制作，要严格按照既定的施工图纸进行控制，因为，一经确认，不得更改，否则会导致模板修改费用的额外支出；③该类模板首次使用时期，成本相对较高。
2铝合金模板在高层建筑施工中的应用分析
2.1做好施工前的准备工作。做好各种先前准备工作，有利于保证模板的正常安装和使用：①在安装模板之前，必须完成钢筋及预留预埋等隐蔽工程的验收工作；②完善施工过程中各个作业面的放线工作；③为了保证模板能够正确安装，施工人员要精确测量本层标高是否在控制范围内，如果超过范围，需要做相应的处理；④施工人员要对施工现场的全铝合金模板的型号、配件及数量等进行检验，检查模板是否完整、充足等；⑤模板安装前要将模板表面清理干净，并在面板上涂抹一层水性隔离剂，保证工程质量。2.2合理安装模板。要充分发挥模板的性能及作用，施工人员首先要做得就是合理安装模板。模板的安装过程要遵循以下原则：“先墙柱，后梁板”、“先非标准模板、后标准模板”。①做好墙柱模板的安装工作。施工人员要从所有模板中找到对应编号的模板，然后对其表面进行清理，并涂抹水性隔离剂。在这个过程中，要保证模板的安装标高与结构标高相配，然后用销钉将模板与踢脚模板进行固定。安装完成后，要检验模板的垂直度，并进行适当的调整。②完善梁模板和板模板的安装过程。根据施工图的相关要求，施工人员先将梁模板的底板放在柱模板预留的缺口上，同时安装立杆，保证其稳定性。然后进行梁侧模板的安装，在合适的位置安装一些角模板。所有竖向模板安装完毕并检查垂直度后，开始安装楼面龙骨及支撑系统。③从房间一端按顺序安装楼面模板。当每个施工单元均完成安装后，就可用水平仪设备对其标高与平整度进行测定。对于存在偏差的模板系统，可通过调节支撑进行校正控制，进而与设计使用要求一致。除此之外，施工人员还要注意洞口模板的安装，充分发挥模板的性能。值得注意的是，当每个施工单元标高与平整度调整完毕后，需对高层范围建筑的整个楼面进行一次平整度与标高的校核。这样一来，校核完之后在竖向模板上加特制的方钢背楞并用高强螺栓固定。2.3完善高层建筑的混凝土浇筑过程。浇筑之前，要检查接口缝隙情况，如果超过了规定要求，必须粘贴泡沫塑料条，以防止漏浆。由于材料的特殊性，全铝合金模板透气性差。因此，混凝土中的气泡很难排出，处理不当会导致混凝土表层形成麻面。这就需要技术人员在对混凝土配合比进行优化，减少气泡的产生，同时加强混凝土浇筑过程中的振捣，避免出现因漏振、振捣时间短导致局部气泡未排尽的情况发生。在浇筑结束后，施工单位要安排专人值班守模，防止出现模板下沉或者涨模的情况，影响工程的顺利进行。2.4模板的拆除。①拆除条件。对于铝合金模板的拆除作业来说，除了要严格遵守相关规范标准外，还要保证作用于实践能够达到既定的强度控制要求。例如，当铝膜处在早拆系统中，相关人员要控制好其结构的浇筑强度，即通过保留支撑杆来进行结构稳定性控制。此过程，拆除作业人员应根据预留的位置条件，来确定支撑杆的拆除时间；②拆除流程的确定。先要将墙柱侧模拆除下来，因为只有这样，才能在混凝土结构强度达到标准后，进行动作，以不对其造成影响。
3铝合金模板的施工控制要点
3.1非标层与标准层的衔接控制。由于铝合金模板较高的造价，需要较高的周转次数来进行分摊，仅适用于标准层，因此必须对木模施工层（非标层）与铝模施工（标准层）交接处进行重点控制，其墙体模板标准板和模板顶部非标板示意图见图1~2。3.2做好模板支设控制，保证墙体垂直度。通常情况下，高层建筑物房屋建筑施工墙体的平整度之所以不会出现偏差，是因为墙的定位、垂直度以及楼板平整度的控制效果保证。此情况下，在安装墙柱模板前，应检查控制线与墙柱边线，并利用水泥撑条固定。如此，墙柱上下部分的定位筋焊接作业，就能按照墙柱的定位线进行铝合金模板的安装。值得注意的是，在封铝合金模板前，相关人员还应检查塔吊、水电工程以及电梯等环境是否存在预埋孔洞的情况，并通过装设背楞，来提高斜支撑的固定效果。于此，当墙柱铝合金模板安装完成后，就可着手进行下一道工序的安装作业。3.3做好商品混凝土前期强度控制。由于铝合金模板的应用具有周转速度较快要求，因此，相关人员应选择不大于2m的非悬挑梁板构件，混凝土强度达到50%方可拆除模板。此外，必须与商品混凝土公司提前沟通，对混凝土的强度以及配合比提出要求。早期强度必须增长较快，务必使混凝土强度在2d内达到设计强度50%，以免因为强度不足，无法拆模，影响进度。
4铝合金模板效益分析
4.1经济效益。在当前的国内建筑领域，模板的主要类型为胶合、钢模板，相比较而言，铝合金模板耐久性较强，经济上比较优越，施工效果好，虽然前期需要大量资金投入，但在重复使用之后，可以实现对前期成本的分摊，因此，在本质上降低模板成本，有利于提升经济效益和社会效益。4.2安全、工期效益。由于铝合金模板的应用，是以一套模板、多套支撑的形式作用的，因此，其在实际应用控制过程中，减少了对高层房屋建筑物施工垂直运输设备使用的依赖性。此外，其还能避免施工环境与钢筋与外架设备等工种出现交叉问题，因此，在一定程度上缩短了工程施工建设的周期。铝合金模板通过设计提前实现了门窗过梁的施工，减少了砌体工程二次构件的工程量，在实际应用中对砌体工程人工成本、工期成本起到了积极的作用。
5结语
综上所述，在高层房屋建筑施工中，铝合金模板的应用，将比其他构件具备经济、技术以及社会效益等方面的优势。但在此基础上，也增加市场环境多样化发展的控制难度。故，相关人员应在明确其应用优劣性的情况下，将其优势效果充分发挥出来，使其劣势缺陷得到控制。如此，铝合金模板作用的高层房屋建筑物就能以高稳定性状态，作用于实践，以满足建筑用户对工程项目建设使用安全稳定性的需求。
参考文献
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铝合金范文篇9
在铝合金焊接过程中，由于材料的种类、性质和焊接结构的不同，焊接接头中可以出现各种裂纹，裂纹的形态和分布特征都很复杂，根据其产生的部位可分为以下两种裂纹形式：
（1）焊缝金属中的裂纹：纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、发状或弧状裂纹、焊根裂纹和显微裂纹（尤其在多层焊时）。
（2）热影响区的裂纹：焊趾裂纹、层状裂纹和熔合线附近的显微热裂纹。按裂纹产生的温度区间分为热裂纹和冷裂纹，热裂纹是在焊接时高温下产生的，它主要是由晶界上的合金元素偏析或低熔点物质的存在所引起的。根据所焊金属的材料不同，产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各有不同，热裂纹又可分为结晶裂纹、液化裂纹和多边化裂纹3类。热裂纹中主要产生结晶裂纹，它是在焊缝结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足不能及时填充，在凝固收缩应力或外力的作用下发生沿晶开裂，这种裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝和某些铝合金；液化裂纹是在热影响区中被加热到高温的晶界凝固时的收缩应力作用下产生的。
在试验过程中发现，当填充材料表面清理不够充分时，焊接后焊缝中仍存在较多的夹杂和少量的气孔。在三组号试验中，由于焊接填充材料为铸造组织，其中夹杂为高熔点物质，焊接后在焊缝中仍将存在；又，铸造组织比较稀疏，孔洞较多，易于吸附含结晶水的成分和油质，它们将成为焊接过程中产生气孔的因素。当焊缝在拉伸应力作用下时，这些夹杂和气孔往往成为诱发微裂纹的关键部位。通过显微镜进一步观察发现，这些夹杂和气孔诱发的微观裂纹之间有明显的相互交汇的趋势。然而，对于夹杂物在此的有害作用究竟是主要表现为应力集中源从而诱发裂纹，还是主要表现为脆性相从而诱发裂纹，尚难以判断。此外，一般认为，铝镁合金焊缝中的气孔不会对焊缝金属的拉伸强度产生重大影响，而本研究试验中却发现焊缝拉伸试样中同时存在着由夹杂和气孔诱发微裂纹的现象。气孔诱发微裂纹的现象是否只是一种居次要地位的伴生现象，还是引起焊缝拉伸强度大幅度下降的主要因素之一，亦还有待进一步的研究。
2热裂纹产生的过程
目前关于焊接热裂纹理论，国内外认为较完善的是普洛霍洛夫理论。概括地讲，该理论认为结晶裂纹的产生与否主要取决于以下3方面：脆性温度区间的大小；在此温度区间内合金所具有的延性以及在脆性温度区间金属的变形率大小。
通常人们将脆性温度区间的大小及在此温度区间内具有的延性值称为产生焊接热裂纹的冶金因素，而把脆性温度区内金属的变形率大小称为力学因素。焊接过程是一系列不平衡的工艺过程的综合，这种特征从本质上与焊接接头金属断裂的冶金因素和力学因素发生重要的联系，如焊接工艺过程与冶金过程的产物即物理的、化学的与组织上的不均匀性、熔渣与夹杂物、气体元素与处于过饱和浓度的空位等。所有这些，都是与裂纹的萌生与发展有密切联系的冶金因素。从力学因素方面看，焊接热循环特定的温度梯度与冷却速度，在一定的拘束条件下，将使焊接接头处于复杂的应力-应变状态，从而为裂纹的萌生与发展提供必要的条件。
在焊接过程中，冶金因素和力学因素的综合作用将归结为两个方面，即是强化金属联系还是弱化金属联系。如果在冷却时，焊接接头金属中正在建立强度联系，在一定刚性拘束条件下能够顺从地应变，焊缝与近缝区金属能够承受外加拘束应力与内在残余应力的作用时，裂纹就不容易产生，焊接接头的金属裂纹敏感性低，反之，当承受不住应力作用时，金属中强度联系容易中断，就会产生裂纹。在这种情况下，焊接接头金属的裂纹敏感性较高。焊接接头金属从结晶凝固的温度开始，以一定的速度冷却到室温，其裂纹敏感性决定于变形能力和外加应变的对比以及变形抗力与外加应力的对比。然而在冷却过程中，在不同的温度阶段，由于晶间强度与晶粒强度增长的情况不同、变形在晶粒间和晶粒内部的情况分布不同、由应变所诱导的扩散行为不同、应力集中的条件以及导致金属脆化的因素不同，焊接接头具体的薄弱环节以及它弱化的因素和程度也是不同的。
导致焊接接头金属产生裂纹的冶金因素和力学因素有着较为密切的联系，力学因素中的应力梯度和热循环特征所确定的温度梯度有关，而后者与金属的导热性密切相关，如金属的热塑性变化特征、热膨胀性以及组织转变等构成的冶金因素，在很大程度上对焊接接头金属所处的应力-应变状态起到重要作用，此外，随着温度的降低与冷却速度的变化，冶金因素和力学因素也都是在变化着的，在不同的温度区间对焊接接头金属的强度联系作用各不相同，如结晶温度区间大，固相线温度低，在晶粒间残存的低熔液态金属处，更容易引起应力集中，导致固相金属产生裂纹；同样，随着温度降低，如果收缩量较大，特别是在快速冷却条件下，当收缩应变速率高，应力-应变状态比较苛刻时也容易产生裂纹等等。
在铝合金焊接时焊缝金属凝固结晶的后期，低熔共晶体被排挤在晶体交遇的中心部位，形成一种所谓的“液态薄膜”，此时由于在冷却时收缩量较大而得不到自由收缩产生较大的拉伸应力，这时候液态薄膜就形成了较为薄弱的环节，在拉伸应力的作用下就可能在薄弱地带开裂而形成裂纹。
3热裂纹产生的机理
为了研究铝合金焊接时那个时候最容易产生热裂纹，把铝合金焊接时焊接熔池的结晶分为3个阶段。
第一个阶段是液固阶段，焊接熔池从高温冷却开始结晶时，只有很少数量的晶核存在。随着温度的降低和冷却时间的延长，晶核逐渐长大，并且出现新的晶核，但是在这个过程中液相始终占有较多的数量，相邻晶粒之间不发生接触，对还未凝固的液态铝合金的自由流动不形成阻碍。在这种情况下，即使有拉伸应力存在，但被拉开的缝隙能及时地被流动着的铝合金液态金属所填满，因此在液固阶段产生裂纹的可能性很小。
第二阶段是固液阶段，在焊接熔池结晶继续进行时，熔池中固相不断增多，同时先前结晶的晶核不断长大，当温度降低到某一数值时，已经凝固的铝合金金属晶体相互彼此发生接触，并且不断倾轧在一起，这时候液态铝合金的流动受到阻碍，也就是说熔池结晶进入了固液阶段。在这种情况下，由于液态铝合金金属较少，晶体本身的变形可以强烈发展，晶体间残存的液相则不容易流动，在拉伸应力作用下产生的微小缝隙都无法填充，只要稍有拉伸应力的存在就有产生裂纹的可能性。因此，这个阶段叫做“脆性温度区”。
第三阶段是完全凝固阶段，熔池金属完全凝固之后所形成的焊缝，受到拉应力时，就会表现出较好的强度和塑性，在这一阶段产生裂纹的可能性相对来说较小。因此，当温度高于或者低于a-b之间的脆性温度区时，焊缝金属都有较大的抵抗结晶裂纹的能力，具有较小的裂纹倾向。在一般情况下，杂质较少的金属（包括母材和焊接材料），由于脆性温度区间较窄，拉应力在这个区间作用的时间比较短，使得焊缝的总应变量比较小，因此焊接时产生的裂纹倾向较小。如果焊缝中杂质比较多，则脆性温度区间范围比较宽，拉伸应力在这个区间的作用时间比较长，产生裂纹的倾向较大。
4铝合金焊接裂纹的防止措施
根据铝合金焊接时产生热裂纹的机理，可以从冶金因素和工艺因素两个方面进行改进，降低铝合金焊接热裂纹产生的机率。
在冶金因素方面，为了防止焊接时产生晶间热裂纹，主要通过调整焊缝合金系统或向填加金属中添加变质剂。调整焊缝合金系统的着眼点，从抗裂角度考虑，在于控制适量的易熔共晶并缩小结晶温度区间。由于铝合金属于典型的共晶型合金，最大裂纹倾向正好同合金的“最大”凝固温度区间相对应，少量易熔共晶的存在总是增大凝固裂纹倾向，所以，一般都是使主要合金元素含量超过裂纹倾向最大时的合金组元，以便能产生“愈合”作用。而作为变质剂向填加金属中加入Ti、Zr、V和B等微量元素，企图通过细化晶粒来改善塑性、韧性，并达到防止焊接热裂纹的目的尝试，在很早以前就开始了，并且取得了效果。图3给出刚性搭接角焊缝的条件下Al-4.5%Mg焊丝中加入变质剂的抗裂试验结果。试验中加入的Zr为0.15%，Ti+B为0.1%。可见，同时加入Ti和B可以显著提高抗裂性能。Ti、Zr、V、B及Ta等元素的共同特点，是都能同铝形成一系列包晶反应生成难熔金属化合物（Al3Ti、Al3Zr、Al7V、AlB2、Al3Ta等）。这种细小的难熔质点，可成为液体金属凝固时的非自发凝固的晶核，从而可以产生细化晶粒作用。
在工艺因素上，主要是焊接规范、预热、接头形式和焊接顺序，这些方法都是从焊接应力上着手来解决焊接裂纹。焊接工艺参数影响凝固过程的不平衡性和凝固的组织状态，也影响凝固过程中的应变增长速度，因而影响裂纹的产生。热能集中的焊接方法，有利于快速进行焊接过程，可防止形成方向性强的粗大柱状晶，因而可以改善抗裂性。采用小的焊接电流，减慢焊接速度，可减少熔池过热，也有利于改善抗裂性。而焊接速度的提高，促使增大焊接接头的应变速度，而增大热裂的倾向。可见，增大焊接速度和焊接电流，都促使增大裂纹倾向。在铝结构装配、施焊时不使焊缝承受很大的钢性，在工艺上可采取分段焊、预热或适当降低焊接速度等措施。通过预热，可以使得试件相对膨胀量较小，产生焊接应力相应降低，减小了在脆性温度区间的应力；尽量采用开坡口和留小间隙的对接焊，并避免采用十字形接头及不适当的定位、焊接顺序；焊接结束或中断时，应及时填满弧坑，然后再移去热源，否则易引起弧坑裂纹。对于5000系合金多层焊的焊接接头，往往由于晶间局部熔化而产生显微裂纹，因此必须控制后一层焊道焊接热输入量。
而根据本文试验所证明，对于铝合金的焊接，母材和填充材料的表面清理工作也相当重要。材料的夹杂在焊缝中将成为裂纹产生的源头，并成为引起焊缝性能下降的最主要原因。
参考文献
[1]阿荣.铝合金的搅拌摩擦焊接工艺研究[A].兰州理工大学硕士论文.2004
[2]付志红，黄明辉，周鹏展等.搅拌摩擦焊及其研究现状[J].焊接，2002，（11）：6～7
铝合金范文篇10
关键词：铝合金；导体；合金杆；铝合金单线
1铝合金导体简介
众所周知，我国的铜储量有限，但铝资源储量非常丰富，“以铝节铜”“是国家大力倡导的，而目前我们所用的铝合金导体是通过在纯铝中添加适当的合金成分而制成的。从价格上来说，铜材的价格相对于铝合金导体而言还是在其2～3倍以上，所以铝合金电缆与铜缆相比其最大的优势便是在于它的生产成本低，在保证相同载流能力的前提下，其生产成本可下降约30％以上。相比于铜导体来说铝合金导体抗腐蚀能力更强。铝在氧化时它的表面会很快的生成一层致密氧化膜，防止金属被进一步的氧化腐蚀。铝合金导体电缆的反弹性要小于铜芯电缆，在相同室温环境条件下，将铝合金电缆与铜缆弯曲至同样的角度，应力释放后，铝合金电缆的平均回弹角度要小于铜芯电缆40％左右。
2铝合金导体生产流程图
我公司拥有二台熔铝炉加连铸连轧生产设备，我们将工艺流程分为两部分，铝合金杆生产部分和铝合金线拉制及绞线部分。
3铝合金导体生产过程的工艺控制
3.1铝合金杆质量控制。（1）合金杆强度控制。材料采用AL99.5牌号铝锭，投炉前通过成份搭配，铝液中加入适量稀土和硼化处理，保证铝杆的强度要求，控制浇铸温度和轧制温度。浇铸温度控制在710～720℃，初轧温度在450℃～470℃，合适的轧制速度，使铝杆轧制过程得到充分冷却，铝杆收线前采取乳化液冷却处理，提高和稳定铝杆强度。（2）合金杆导电性能控制。生产用铝锭一般采用AL99.5牌的普通工业纯铝，铝锭纯度虽然在99.5%以上，但杂质成分复杂，其中含Si量较高，大于0.10%，Si的含量影响了铝合金杆的电阻率，所以我们除了按炉前通过铝锭搭配控制铁、硅杂质比外还采取加入适当的稀土，进行稀土优化处理（用含稀土12%左右的铝—稀土中间合金加入），提高和稳定铝合金杆的电阻率。稀土加入量是根据铝锭中硅、铁、铜和钛、钒、锰、铬等杂质含量而定。由于铝锭本来就较纯，所以一般稀土加入量在0.1～0.20%（已考虑加入过程的烧损）。从以往的实践证明加入适量的稀土，不但能起降低各种杂质的有害影响，而且细化晶粒，改善工艺性能和机械性能，起到提高导电性能、减少断线数，提高耐腐蚀性作用。（3）生产过程通过采用氮气加精炼剂进行充分的除渣除气精炼和铝液经过不少于45分钟静置处理，确保铝液质量。3.2铝合金单线生产工艺控制。铝合金单线采用滑动式铝合金大拉机组拉制，此类大拉机均具备拉丝液集中循环供应系统和冷却系统，能有效提供拉制过程中的润滑和冷却条件，并能进行单线定长分盘。为保证铝合金单线的表面质量，采用了进口高速铝线抽丝油，并选用聚晶拉丝模，使铝单线表面光洁度明显提高。为了提高铝合金单线抗拉强度的均匀性、导电性及机械性能，铝合金单线拉制后需放进时效炉进行时效处理，时效处理温度为170±5℃，时效处理时间为4.5h。3.3绞制生产工艺控制。为了保证铝合金单线抗拉均匀性，规定铝合金单线拉制后要放置不少于10小时才能投入绞线，并进行按抗拉强度配线，确保铝合金单线抗拉强度不均匀值。我们绞线用框式绞线机,该设备放线盘Ф630mm，采用集中整体上下盘、气动夹紧、操作方便、生产效率高；气动张力控制并有自动张力调节机构可使放线张力稳定；采用地轴联动，保证绞线节距的精度；有断线自动停车装置，安全可靠；设备设置了预成型装置，使绞线绞制紧密、结实，切断后无松散现象。
4容易出现的质量问题及解决措施
