鋁合金板材(厚度>3mm)在熱軋、剪切、退火、淬火過程中,因溫度、壓下輥形變化、工藝冷卻控制不當,總會產(chǎn)生或大或小的縱向彎曲、橫向彎曲、邊部波浪和內(nèi)應力,為了消除缺陷與使內(nèi)應力降低到盡可能低的水平,必須在退火之前或時效前進行矯直。根據(jù)設備配置情況及應用范圍有三種矯直方式:輥式矯直、壓平矯直和鉗式拉伸矯直。前兩種不但設備較簡單,工藝技術也不高,是一種相當古老的工藝,但是現(xiàn)在仍廣為應用,在此不再贅述。后一種是20世紀40年代中期以來,在工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展起來的,中國1956年開始引進此設備與技術。當前,鋁合金板拉伸矯直裝備水平與技術高低已經(jīng)成為衡量一個國家鋁加工業(yè)是否強大的主要標志之一,能否為航空航天工業(yè)提高所需的關鍵鋁材的重要標志。
鋁合金板材在淬火過程中,由于板材表面層和中心層存在相當大的溫度差,從而產(chǎn)生很大的內(nèi)部殘余應力,表層為壓應力,中心部為拉應力,如果在機械加工之前預先把這種殘余應力消除85%以上,那么在以后用數(shù)控加工中心制造零部件時,板材就不會發(fā)生不允許的變形,以致無法繼續(xù)加工而成為廢品。因此,必須在機械加工之前,對淬火板材進行預拉伸矯直,以消除殘余應力,一般拉伸永久變形率小于35%,太小達不到消除波浪和殘余應力的效果;太大可能產(chǎn)生滑移線,還可能出現(xiàn)新的內(nèi)應力分布不均。因為是在零部件機械加工之前進行的拉伸,也就是說這種拉伸是為順利進行機械加工提供材料,故稱之為預拉伸,所生產(chǎn)的板材稱為預拉伸厚板(prestretched aluminium alloy plate)。
全世界有中國、美國、德國、俄羅斯、法國、日本等13個國家可以生產(chǎn)鋁合金預拉伸板,總生產(chǎn)能力約500kt/a。美國和中國的拉伸機數(shù)居前,中國最多,共有12臺;美國第二,有11臺。到2016年,中國可能有24臺,大大超過美國,屆時,中國將成為世界的預拉伸機王國。
國外共有30臺預拉伸機最大的132MN
國外共有30臺鋁合金厚板預拉伸機,在2025年以前不會新建預拉伸項目,擁有拉伸機情況見表1。
達文波特軋制廠是當前全球最大的鋁合金厚板生產(chǎn)企業(yè),在中國天津忠旺鋁業(yè)有限公司與銀河鋁業(yè)特種鋁合金預拉伸項目(見2014年5月22日《中國有色金屬報》第5版)未建成前將一直保持著這種龍頭老大的地位。它有5臺預拉伸機,有1臺拉伸變形率可達12%,這也是獨一無二的。
凱撒鋁業(yè)公司特雷特伍德軋制廠與肯聯(lián)鋁業(yè)有限公司雷文斯伍德軋制廠各有1臺124MN(136ustf)的拉伸機,其基本技術見表2。
德國科布倫茨軋制廠屬愛勵鋁業(yè)國際,有3臺拉伸機,32MN、38MN、80MN的各1臺,可拉伸厚板的最大截面尺寸為220mm×1600mm,最大長度24.4mm;最值得一提的是,對于超出拉伸機能力的厚板,該廠有1臺300MN的壓平機,可通過壓縮減小板材中的殘余應力。
奧地利有色金屬公司(AMAG)拉舍芬(Ranshofen)鋁加工公司有2臺拉伸機,都是西馬克集團梅爾(Meer)公司設計制造的:1臺131.5MN的,可拉厚板最大寬度1520mm,2000年投產(chǎn);另1臺的拉力是90MN,可拉板的最大寬度150mm,2006年投產(chǎn)。
肯聯(lián)鋁業(yè)公司法國蘇瓦爾軋制廠有2臺拉伸機,一臺61MN的,1980年投產(chǎn);另一臺是50MN的,2001年投產(chǎn),可拉厚板規(guī)格為(6~250)mm×(700~3200)mm×(4000~15000)mm。前者可拉36m長的,這是A380型客機制造機翼所需的最長厚板。
南非共和國休內(nèi)特鋁業(yè)公司有1臺拉伸力(25MN)并不大的拉伸機,可拉伸薄到0.9mm的薄板,這也是有其特色的,這臺拉伸機可拉伸板材的規(guī)格為:
意大利富西納鋁業(yè)公司是美國鋁業(yè)公司的子公司,有1臺12MN的,MDH公司提供,是全球小拉伸機之一;另一臺30MN的,是由意大利達涅利公司設計制造的。
俄羅斯卡緬斯克-烏拉爾斯基鋁加工材有1臺10MN的預拉伸機,烏拉爾重型機器制造廠制造,可拉板材的尺寸如下:
日本福井軋制廠,原屬古河鋁業(yè)公司,從2014年4月份起隸屬日本聯(lián)合鋁業(yè)公司,有1臺日本三井公司生產(chǎn)的56MN的厚板預拉伸機,是日本拉力最大者。
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