Архивная версия статьи, 2003 год (без графики и таблиц)

  «Алюминий ’2002» новые технологии плавки и обработки

Успех прошедшей в Эссене международной выставки «Алюминий ’2002» показал, что расширение областей применения и объемов использования этого металла представляет собой устойчивую тенденцию в развитии немецкой промышленности. В 2001 г. предприятиями Германии было использовано 2,9 млн т алюминия. Основным потребителем стал транспорт: самолето-, вагоно-, автомобиле- и судостроение. Большое количество алюминия потребовалось строительству, машиностроению и упаковочной отрасли. Рост потребления алюминия найдет отражение в показателях за 2002 г. И несмотря на кризисные явления в мировой экономике, эта тенденция сохранится в ближайшие годы (если только развитие отрасли не будет подорвано дополнительными налогами, введенными законом о возобновляемых источниках энергии). Выставка в Эссене и по представительности, и по площади демонстрационных стендов (35 тыс. м2) является крупнейшей в мире «алюминиевой» выставкой.* Ее тематика охватывает все связанные с алюминием области, включая литейное производство, прокат, обработку, композиционные материалы. Оригинальные технологии и машины для литейного производства В «литейном» разделе экспозиции всеобщее внимание привлекла оригинальная технология переплавки алюминиевого лома в двухкамерной печи, предложенная фирмой Schmitz. Внутреннее пространство печи разделено охлаждаемой воздухом подвесной стенкой на две камеры — приемную и плавильную, причем на дне каждой камеры имеются ванны с расплавом алюминия. Приемная камера служит для подогрева лома, пиролиза неалюминиевых составляющих и предварительного плавления лома. Она подогревается отработанным газом, поступающим через отверстие в стенке из плавильной камеры, в которой установлены горелки. Отверстие снабжено шиберной задвижкой, позволяющей регулировать температурный режим в приемной камере. Полукоксовый газ из приемной камеры подают в горелки плавильной камеры, где он дожигается в режиме регулируемой подачи воздуха. Загрузочное отверстие приемной камеры предельно велико, что позволяет вести загрузку быстро и отказаться от предварительного измельчения лома. Печь работает на вторичном сырье самого разного состава, включая кабели, стружку, лист, профили, из которых 10% могут иметь толщину до 1 мм. Выжигание тонкостенного алюминия предотвращается за счет того, что лом не контактирует с атмосферой камеры, а сразу же с помощью патентованного питателя производительностью 400–650 т/ч погружается в ванну с расплавом. Расплав перекачивается в ванну из плавильной камеры специальным электромагнитным устройством. Производительность переплавки алюминия составляет 2,5–6,5 т/ч, или до 160 т/сут. Плавку ведут без добавления соли. Получаемый алюминий по чистоте не отличается от выплавляемого обычными способами. Процесс переплавки алюминия в двухкамерных печах энергетически экономичен и позволяет снизить до минимума объем вредных газовых выбросов. Из представленного на выставке вспомогательного оборудования можно отметить разработанную фирмой ТТС специальную машину для загрузки роторных печей, предназначенную для работы в тяжелых условиях. Загрузочный бункер емкостью 3 м3 установлен на подвижном шасси, перемещаемом взад и вперед. Бункер дополнительно оборудован подъемной платформой и лестницей и оснащен мощными вибраторами, включаемыми при транспортировке шихты в печь. Машина используется для загрузки лома, стружки, шлака, а также флюса и соли. Производительность подачи материалов — от 500 до 1000 кг/мин. Конструкция машины компактна, благодаря чему остается достаточно свободного места в зоне загрузки. Управление процессом загрузки осуществляется со специального пульта. Для раскислительного литья слитков фирмой ВКВ Metal была спроектирована специальная жесткая машина в виде наклонного цепного транспортера с установленными на нем изложницами. Расплавленный металл отливается из печи в разливочный тигель. Количество металла, разливаемого в каждую изложницу, точно регулируется с помощью специальной литейной системы, благодаря чему удается повысить эффективность процесса получения алюминиевых слитков. Наполненные металлом изложницы постепенно поднимают на транспортере в верхнюю точку, охлаждая их водой по мере подъема. В верхней точке, где направление движения транспортера меняется на противоположное, изложницы переворачиваются, и слитки падают вниз, выбиваемые из изложниц двумя молотами. Освободившиеся изложницы движутся вниз к месту загрузки и при этом нагреваются с целью подсушки и устранения возможной остаточной влажности. Практическая проверка машины в условиях литейного цеха подтвердила возможность непрерывного получения алюминиевых слитков методом раскислительного литья. Известный производитель промышленных печей — группа Aichelin показала в Эссене несколько оригинальных разработок, в т. ч. движущуюся печь длиной 45 м и производительностью 3200 кг/ч для отжига в среде защитного газа проволоки после волочения, новые установки для производства защитного газа, пользующуюся повышенным спросом печь UМk-400 для индукционной закалки больших серий мелких деталей с автоматической загрузкой и ходом по вертикальной и продольной осям до 40 000 мм/мин. На выставке фирма провела пресс–презентацию своей новой разработки — печи с роликовым подом для диффузионного отжига и термического упрочнения алюминиевых блоков головок цилиндров. Партию деталей для отжига собирают предварительно в зоне загрузки и загружают погрузчиком в печь, устанавливая поштучно или пакетами. Печь обогревается через стальные трубы рекуператорными горелками Noxmat. Для ускорения набора рабочей температуры 560 °C и равномерного обогрева объема печи с допустимыми отклонениями не больше 3 °К применена высокопроизводительная циркуляционная система, обеспечивающая многократную циркуляцию газов и подачу их с высокой скоростью. После отжига головки цилиндров на 20 секунд подают в охлаждающую ванну. Ванна работает по проточному принципу, обеспечивающему равномерную закалку каждого цилиндра. Охлажденные блоки головок поворачивают на 90°, сливая из них воду, и передают в печь для термического упрочнения. После термоупрочнения при 280 °C детали быстро переводятся в зону охлаждения до 60 °C, затем отправляются на склад. Специально созданная система управления процессом позволяет задавать и выдерживать технологические параметры в автоматическом режиме, который может быть легко включен в любую другую автоматизированную производственную систему. Новые материалы, новые свойства, новые изделия Самые значительные достижения в области использования алюминия связаны с созданием на основе этого металла и его сплавов новых, главным образом композиционных, материалов, а также специальных покрытий и технологий поверхностной обработки изделий, придающей алюминию новые свойства. Фирма Honsel — один из лидеров в производстве профильных или катаных изделий из алюминия. Ею разработана технология получения объемного алюминиевого листа типа «сэндвич» на основе вспученного алюминия. Алюминиевый порошок смешивается с добавками и вспучивателем TiH2. После прессования и двухстороннего платтирования получают трехслойный композит в виде листа-полуфабриката толщиной 3–4 мм. Лист переформовывается. Путем вытягивания или изгиба ему придается форма изделия c учетом будущего увеличения толщины при вспучивании. Затем лист нагревается до температуры плавления алюминия или сплава, из которого изготовлен средний слой сэндвича, и выше температуры разложения вспучивателя. Выделяемый вспучивателем при нагревании газ вспенивает расплавленный алюминий среднего слоя, увеличивая его толщину до 5–25 мм. Плотность вспученного алюминия — 0,3-0,5 г/см2; прочность на сжатие — 3,5-8,5, на растяжение — 2,5-6,5, на сдвиг — 2,5–7,5 Н/мм2. Наружные слои сэндвича имеют толщину от 0,7 до 2,0 мм при плотности 2,7 г/см2. Новая технология позволяет увеличить жесткость листа, обеспечивает прочную, на молекулярном уровне, связь между слоями. Композитный материал обладает не только малой плотностью и низкой теплопроводностью — он хорошо абсорбирует механическую или звуковую энергию и легко может быть переформован. Новый материал имеет широкий спектр возможного применения — от самолето- и автомобилестроения до строительства и бытовой техники. Высокий технический уровень достигнут фирмой Honsel и в области алюминиевого литья. Методом литья под давлением на фирме изготовлен 12-цилиндровый блок мотора Daimler-Crysler для автомобиля люксовой категории Мaybach. Это изделие вполне могло бы стать символическим показателем технического уровня, достигнутого не только фирмой, но и всей отраслью. Технические преимущества алюминия удачно использованы и в недавно разработанной фирмой Winkelmann технологии производства вентиляторных шкивов из алюминиевого сплава Poly-V. Шкив диаметром 130 мм изготавливают из плоского алюминиевого круга по относительно простой технологии свободного формования. Под давлением роликов материал пластически деформируется, приобретая необходимую форму и настолько чистую поверхность, что деталь после минимальной обработки отправляется на анодирование для повышения износостойкости. Алюминиевые шкивы втрое легче аналогичных стальных и на 30% легче пластмассовых шкивов. Анодированный алюминий В последнее время он получает все более широкое распространение, поскольку отличается привлекательным цветом и высокой коррозионной устойчивостью. На выставке в Эссене фирма Sidal показала несколько модификаций листового анодированного алюминия различного назначения. Анодированный лист 55HXЄ предназначен для внутренней и наружной отделки декоративных панелей, элементов зданий и интерьера помещений. Характерными особенностями материала являются гарантированно однородный цвет вне зависимости от толщины и размеров листа и устойчивость не только к погодно-климатическим воздействиям, но и к ультрафиолетовым лучам. Для производства изделий особо сложной формы предлагается лист марки Bending Quality с высокими деформационными свойствами, допускающими резкие перегибы листа на 180°, с повышенной однородностью по толщине и высокой ровностью, что позволяет при дальнейшей переработке и производстве изделий использовать лист меньшей толщины. Характерные особенности материала Deepdrawing Quality — способность к глубокой вытяжке и восприимчивость к эмалевым покрытиям — делают его особенно привлекательным для производства эмалированных изделий. Возможности анодированного алюминия удачно использованы фирмой АНС в конструкции штатива для профессиональной видеокамеры. Для быстрого снятия со штатива подставка камеры соединяется с головой штатива с помощью быстросъемного зажима. Изготовление этих массивных деталей из алюминия намного уменьшает вес камеры и штатива и значительно облегчает работу оператора. Применение алюминия стало возможным только после того, как удалось исключить истирание контактных поверхностей трущихся пар. Для этого на поверхности алюминиевых деталей был создан специальный защитный слой hart-coat толщиной 50 мкм. Защитный слой формировали методом анодной оксидации в охлажденном кислотном электролите, при котором на поверхности детали образуется пленка окиси алюминия. Нарастая внутрь и наружу, пленка, с одной стороны, обладает прочной, на молекулярном уровне, связью с металлом, а с другой стороны, увеличивает размер детали. Благодаря твердости оксидной пленки износ деталей в зажиме практически исключен. Контактные поверхности дополнительно покрывают полимерным слоем скольжения, обладающим наряду с антифрикционными еще и противоадгезионными свойствами, облегчающими чистку зажима. Внешний вид алюминиевых изделий может быть существенно улучшен путем декоративной отделки поверхности Decolite, разработанной фирмой Corus. Изделия из алюминиевого листа подвергают обработке на глубину от 0,5 до 1,0 мм. Декоративную обработку обычно ведут на заключительной стадии производственного процесса, поэтому оборудование Decolite может быть легко включено в любую производственную линию. Предложено два вида отделки: Pearl и Brush. При первой получают поверхность с мягким матовым отливом, при второй — слегка искрящуюся блестящую поверхность, как после обработки мягкой щеткой. Для дополнительного улучшения внешнего вида и защиты отделанной поверхности на нее наносят анодированное покрытие толщиной 5 мм и покрывают пленкой. Первоначально разработанная для товаров бытового назначения отделка Decolite может быть использована в изделиях для строительства, автомобилестроения, электротехнической и мебельной промышленности. Для устройства гальванических покрытий фирма Gramm разработала и запатентовала установку Gammat для гальванотехнической и химической обработки поверхности серийных алюминиевых деталей. Взамен устройства нескольких последовательно проходимых изделием открытых гальванических ванн предложено чередовать обработку в одной замкнутой камере. Размер камеры подбирается применительно к размеру обрабатываемых деталей. Пульсирующий конвейер транспортирует детали после механической обработки к загрузочному устройству. Грейферным захватом деталь устанавливается в камере. С помощью патентованной системы распределения необходимая для данного вида обработки жидкость закачивается из расходной емкости в камеру. По окончании гальванического процесса жидкость откачивают и после восстановления возвращают в емкость. Дважды промытую готовую деталь грейфер извлекает из камеры и передает на склад, после чего устанавливает в камеру следующую деталь. По желанию заказчика систему дополняют вакуум-испарителем и ионообменником — они позволяют сократить стоки на 90%. Закрытая камера с циркуляционной системой почти не создает вредных выбросов и требует минимальной вентиляции. Технология гальванической обработки деталей в закрытой камере имеет модульное построение, при котором каждый модуль оснащен собственной камерой. Это позволяет быстро перенастраивать систему, уменьшить количество брака при неполадках. По сравнению с открытыми ваннами процесс обработки деталей может быть ускорен в 10 раз за счет применения высокоскоростных электролитов, оптимизации параметров гидродинамики, газообразования и гальванического потенциала. Например, 5-8-ступенчатый цикл гальванической обработки алюминиевых цилиндров автомобильных моторов, включающий удаление олова, вспомогательные операции и заключительное анодирование слоем 15 мкм, занимает всего 2 минуты, а производительность достигает 360 готовых анодированных цилиндров в час. Важно и то, что необходимая производственная площадь сокращается до 24 м2. Благодаря устройству пластмассовых покрытий на алюминиевых трубах фирме SMW удалось создать трубы нового поколения, нечто большее, чем просто альтернативу стальным, алюминиевым и пластмассовым трубам, открыть новые возможности перед конструкторами или дизайнерами. Покрытие из полиамида-12 придает поверхности труб вязкость, водонепроницаемость, износостойкость и скользкость, повышает устойчивость против старения, химических и погодно-климатических воздействий. Полиамидная оболочка практически не отслаивается при любых деформациях и изгибах труб, позволяя создавать самые разнообразные и новые конструктивные варианты. Большие перспективы открывает применение труб с защитным покрытием в различных областях техники, например, в автомобилестроении. Покрытие защищает трубы от ударов камнями и коррозии, диффузии воды, масел, горючего. В конструкциях моторов за счет скользкости и износостойкости полиамидной оболочки может быть уменьшена опасность повреждений вследствие истирания при вибрации соприкасающихся поверхностей. Трубы выпускают длиной 200–5500 мм с наружным диаметром 5-20 мм (включая покрытие) и толщиной стенок 0,5-2 мм. Толщина полиамидного защитного покрытия составляет обычно от 100 до 500 мкм. Клепка вместо сварки Импульс к использованию композиционных материалов может придать предложенный фирмой ТОХ принципиально новый патентованный способ соединения листов в композиционный пакет. Листы склепываются между собой, но без заклепки, а путем точечного продавливания пакета листов круглым штампом. Предложено несколько видов ТОХ-соединений. Простейшее соединение в виде круглой клепки осуществляется с помощью круглого пуансона и соосно отвечающей ему матрицы с кольцевым вырезом. Пакет листов обжимается в точке склепки между пуансоном и матрицей. При вдавливании пуансона материалы обоих слоев в результате пластического течения медленно, без разрушения, заполняют матрицу, образуя круглую головку. Вдавливание не вызывает ухудшения структуры металла, образования трещин, поэтому имеющееся на листе цинковое или лаковое покрытие сохраняет сплошность и продолжает выполнять свою функцию, защищая металл от коррозии. Вследствие явления наклепа металл в зоне смятия приобретает дополнительную прочность, увеличивающую прочность соединения листов. По сравнению с точечной сваркой ТОХ-способ обладает целым рядом преимуществ. Исключается нагрев металла, выделения вредных газов. Новый способ дешевле и технологически проще. Соединение может быть включено как составляющая операция в комплексный процесс изготовления детали, выполняемый с помощью одного инструмента — штампа, вырезающего заготовки, придающего им нужную форму и склепывающего листы. Круглая клепка изотропна, не вызывает местных концентраций напряжений, надрывов листов и потому может одинаково эффективно работать как на сдвиг в любом направлении, так и на отрыв. Если образование головок на нижней поверхности пакета нежелательно, то делается клепка со скрытой головкой, для чего круглая клепка повторно переформовывается, но уже с использованием плоской матрицы. При соединении алюминиевого листа с малодеформируемым материалом типа закаленной стали или с неметаллическими материалами (картоном, пластмассой, эластомерами) склепывание ведется в заранее просверленное отверстие, а клепка образуется только за счет деформации одного лишь верхнего слоя. На выставке были впервые показаны новые ТОХ-соединения с помощью секционных раздвижных матриц, у которых стенки сделаны в виде чередующихся неподвижных и раздвигающихся секций. Первые служат направляющими для пуансона, вторые раздвигаются при смятии, снимая ограничения при образовании головки. ТОХ-способ позволяет делать головку более широкой и менее жесткой, что важно при использовании тонких листов со склеиванием слоев. Раздвижные матрицы сделали возможной классическую склепку листов с использованием заклепок, подкладываемых под пуансон. Этот способ предназначен для соединения тонких листов и получения гладкой поверхности без вмятин. Новые технические возможности открывает перед ТОХ-технологией запатентованный недавно способ вращательной клепки. В процессе обжатия пуансон поворачивается с наклоном, описывая конус без вращения вокруг собственной оси. Наклон пуансона повышает эффективность пластического выдавливания металла и позволяет уменьшить давление на пуансон на 70–80%. Это открывает большие перспективы в отношении ускорения процесса смятия, облегчения рабочего инструмента и расширения сферы применения ТОХ-соединений. К тому же, наклон пуансона позволяет сгладить кромку клепки. В целом при ТОХ-соединении листов стоимость работ снижается на 30–60%. Прочность клепаного соединения составляет 50–70%, а при спаренной клепке — все 100% от прочности сварного соединения при значительном увеличении динамической прочности стыка. Альберт Полуновский, г. Эссен, Германия *В выставке «Алюминий ’2002» приняли участие 530 фирм из 38 стран. Для сравнения: в 2000 г. в ней участвовали 500 фирм из 35 стран, в 1998 г. — 327 фирм из 27 стран.

 Важно:
  ДЛЯ ОБМЕНА КНОПКАМИ - возьмите наш код, поставьте его на Ваш сайт и добавьте Ваш ресурс ЗДЕСЬ

Код кнопки:


Главная | Рубрикатор | Размещение рекламы | Рекламные агентства | Обзор выставок
Строчная реклама | Рынок металлов | Статьи и анонсы | Адреса фирм из статей
Содержание справочника ЛКМ | Анкета для посетителей | Доска объявлений | Страница ссылок