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鋁的生產過程-從礦物質到結構構件

      鋁合金玻璃隔墻框架的鋁金屬生產的第一步是從鋁土礦中以熔融的方式(第一次熔煉)提煉得到的。鋁土礦的成分是氧化鋁、氧化鐵、硅和結合水。為了適合于生產工藝,必須把熔融的鋁鑄成形狀和尺寸適合于所采用的加工工藝的錠坯。
      生產鋁金屬需要大量的電力(每噸需要約20000kw/h)。這就是為什么首次熔煉鋁是在具有大量廉價電力的地區的原因(應該注意,鋁生產的最初中心是靠近水電站,例如瑞士的白豪森)。
      從另一方面來說,由于鋁的熔點低(660℃),因而鋁合金的加工不需要大量電力。厚度為5~6的板材是由鋁坯通過熱軋方法生產的。為了得到更薄的板材,需要采用冷軋方法。冷軋過程引起加工硬化,加工硬化程度與產品中存在的合金含量成比例,因此,需要進行退火處理來提高其延展性。
      鋁合金的最大優點之一是它們可以用壓力機擠壓成型。擠壓工藝可以生產出用熱軋方法不可能得到的任何形狀的型材產品。這是鋁勝于鋼的主要優點之一,在鋁與其它金屬的經濟比較中是應該加以考慮的。
      擠壓過程包括下列階段:
      1.鋁坯加熱到擠壓溫度。
      2.把加熱的鋁坯放入壓力機的模體里,其出口用板模扼住。
      3.板模(一般由高強度回火鋼制成)孔口形狀給定了擠壓型材的外部形狀。
      4.用壓力棒施加強大的壓力。
      5.擠壓型材從板模擠出。擠壓型材的長度受擠壓比的影響,擠壓比為鋁坯的截面與擠壓型材之比。
      6.擠壓過程完了之后,在矯直臺上給擠壓型材施加強大的拉力進行矯直。
      用牽引機矯直的工藝也是鋁合金所特有的。矯直臺施加約2MN的張力,其長度可達50m。
      擠壓工藝的可能性受擠壓機壓力大小制約。現金,歐洲擁有工作能力為10~125MN的壓力機。由這些壓力機生產的型材截面可以是直徑為500mm的圓管,或者尺寸為600×200mm的方形管。大多數水壓機是臥式的,但也可以見到立式水壓機。
      應該注意,所謂“強”合金是指其可擠壓性較小,這是因為需要較大的壓力以克服塑性變形的較大抗力之故。
      鋁金屬加工技術的另一種方法是鑄造工藝,鑄造工藝生產整體的和剛性的型材產品。目前使用的鑄造工藝有:
      砂模鑄造
      殼模鑄造
      壓力鑄造
      第一種工藝是使用廉價的鑄模。大批量生產時采用殼模鑄造,這種鑄模較昂貴。第三種工藝是最新式的,它生產出精度高、具有良好表面光潔度的產品,因此,當需要進行大批量生產時,采用這種新工藝,對于初期的巨額投資是合算的。
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