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高強(qiáng)度鋁合金替代銅、鋅、不銹鋼和鑄鐵的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

瀏覽量:1425  發(fā)布日期:2018-11-12

  經(jīng)濟(jì)回暖,銅、鋅及不銹鋼大幅度漲價(jià)時(shí),鋁則相對(duì)來(lái)說(shuō)往往能保持價(jià)格的穩(wěn)定;鑄鐵件由于其表面質(zhì)量低、比重高,業(yè)內(nèi)人士都希望能找到好的替代品。不光對(duì)于水曖器材和裝飾行業(yè),包括廣闊的機(jī)械制造行業(yè),用高強(qiáng)度變形鋁合金代替銅與鋅、鑄鐵,不但具有工業(yè)技術(shù)可行性,更會(huì)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.  從綜合機(jī)械性能看高強(qiáng)度變形鋁合金對(duì)銅合金、鋅合金、鑄鐵的替代

1.1抗拉強(qiáng)度的對(duì)比
  用量最多最廣銅合金為HPb59-1黃銅,其抗拉強(qiáng)度為370-450Mpa。鋅合金的抗拉強(qiáng)度則只有250-320Mpa。鑄鐵HT200、HT250抗拉強(qiáng)度則只有200-250Mpa,超300Mpa的少。由于變形鋁合金,如LD2-2(6070)、LD10(2014)、LD30(6061)、LD31(6063)、LY12(2024、2124)、LY16(2219)、LC4(7075)的抗拉強(qiáng)度在310-570Mpa之間。對(duì)照下表可知,2024與2124牌號(hào)的抗拉強(qiáng)度恰好與黃銅的相對(duì)應(yīng),而6061變形鋁合金的抗拉強(qiáng)度為310Mpa,可與鋅合金相對(duì)而高于鑄鐵。

1.2硬度方面
  HPb59-1的硬度一般大于HB80,與6061的硬度HB95差不多,而2024、2124的硬度則大于HB135。壓鑄鋅合金的硬度為HB80-95,與6061的硬度HB95差不多?;铱阼T鐵的硬度為HBl70~240。

1.3延伸率方面
  HPb59-1擠壓材的延伸率為10-16%,鑄態(tài)的要比這個(gè)數(shù)值低,與6061、7075硬鋁合金的10-12%相當(dāng)。壓鑄鋅合金的延伸率只有1-2%,非常低。隨便一種變形鋁合金都要比它高得多。灰口鑄鐵的延伸率幾乎為零。

1.4抗腐蝕、陽(yáng)極氧化與表面裝飾處理比較
  與鋁合金相比,黃銅與鋅基合金的抗腐蝕性能差距較大,未加表面處理時(shí),后者裝飾性很不好,所以一般都需要用其它的表面處理方式如電鍍等進(jìn)行保護(hù)或裝飾?,F(xiàn)時(shí)鋁合金的鍍裝飾鉻技術(shù)十分成熟,生產(chǎn)成本與銅、鋅的鍍裝飾鉻差不多。變形鋁合金經(jīng)陽(yáng)極氧化后,不但具有極好的抗腐蝕性,而且也有很好的裝飾性。由于鋁合金陽(yáng)極氧化比鍍鉻成本更低,這種裝飾性表面的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),使得它有不錯(cuò)的市場(chǎng)份額。

1.5焊接性能與成形工藝特點(diǎn)
  變形鋁合金的另一個(gè)特點(diǎn)是可以焊接,這個(gè)性能是傳統(tǒng)所有的鑄造鋁合金與銅、鋅合金所不能比擬的。但變形鋁合金一定要求要消除內(nèi)部的氣孔,所以,其成形工藝要求是擠或鍛?;铱阼T鐵的裝飾性與可焊性就不能與鋁合金相比了。


典型鋁合金的機(jī)械性能(Typical Mechanical Properties)
5052-H112
175
195
60
12
5083-H112
180
211
65
14
6061-T651
310
276
95
12
7050-T7451
510
455
135
10
7075-T651
572
503
150
11
2024-T351
470
325
120 
20


2 經(jīng)濟(jì)性的簡(jiǎn)單分析
  因銅合金比重為鋁合金的3倍,其單價(jià)是鋁合金3.3倍,單位成本則為3.33×3=10倍。如能用變形鋁合金代替銅合金,可降低成本80%,其效益無(wú)可比擬。
而鋅的比重為鋁合金的2倍,現(xiàn)時(shí)鋅的售價(jià)約為鋁的1.5倍高,單位成本2×1.5=3倍。用變形鋁合金代替鋅,可節(jié)約成本近一半。
  由于鑄鐵的比重為鋁合金的三倍,現(xiàn)時(shí)普通鑄造鋁合金的噸售價(jià)不足其三倍,因此,同樣尺寸的毛坯,鑄鋁件成本比鑄鐵的還要低,單價(jià)方面完全具有替代效應(yīng)。而高強(qiáng)度鋁合金的成本替代基本相同。對(duì)于使用商來(lái)說(shuō),相同的成本,能獲得輕2/3重量的毛坯,本身就有很大的意義了。如再加上鋁合金裝飾、防腐等優(yōu)勢(shì),高強(qiáng)度鋁合金替代普通鑄鐵是完全以的。
用變形鋁合金生產(chǎn)不銹鋼類裝飾制品,其生產(chǎn)成本也可降一半,有相近的意義。

3. 高強(qiáng)度變形鋁合金毛坯的生產(chǎn)工藝
  由于我國(guó)連鑄連鍛技術(shù)取得了顯著的進(jìn)步,運(yùn)用“擠壓壓鑄模鍛機(jī)”,不但能生產(chǎn)出壓鑄件結(jié)構(gòu)一樣復(fù)雜的變形鋁合金毛坯,其車間成本相近,且生產(chǎn)出來(lái)的鍛壓毛坯,表面光潔度達(dá)到7級(jí),內(nèi)部金相為破碎組織,比傳統(tǒng)鑄造方法,還具有更好更高的綜合機(jī)械性能?,F(xiàn)已生產(chǎn)出包括極限運(yùn)動(dòng)摩托車、踏板車等高端裝飾與耐沖擊性產(chǎn)品,出口歐美等市場(chǎng)。
  因此,使用變形鋁合金替代傳統(tǒng)的鑄造鋁合金、銅合金、鋅合金,甚至鑄鐵與不銹鋼生產(chǎn)毛坯,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性都是完全可行的。
  從市場(chǎng)反饋的信息看,這已成為一種潮流與趨勢(shì)了。