新近國外鋁下游產(chǎn)業(yè)投產(chǎn)的5種新工藝、新裝備、新合金等都在生產(chǎn)中獲得實(shí)際應(yīng)用，效果良好，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，值得在我國有關(guān)企業(yè)推廣應(yīng)用。下文分別予以介紹。

高度靈活與產(chǎn)量大的鋁合金感應(yīng)熔煉爐

美國新澤西州蘭科卡斯縣的感應(yīng)加熱公司（Inductotherm Corp.）新近研發(fā)出一種熔煉鋁合金及其他金屬材料的多用途感應(yīng)熔煉爐。因?yàn)楹娇蘸教旃I(yè)在生產(chǎn)零配件時(shí)具有品種批量小的特點(diǎn)，所以該設(shè)備特別適合航空航天工業(yè)熔煉各種各樣的鋁合金。

該公司既生產(chǎn)無芯的保溫爐又生產(chǎn)溝槽保溫爐，各有其獨(dú)特之處。無芯保溫爐有最大的合金靈活性，投資不大，安裝費(fèi)用低；溝槽保溫爐產(chǎn)量大、能耗低，可獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。現(xiàn)在公司可提供集熔煉、保溫和澆注于一體的混合爐（hybrid furnace），采用惰氣保護(hù)，極為靈活，生產(chǎn)完一種鋁合金后，可很快轉(zhuǎn)為生產(chǎn)另一種鋁合金。

此種無芯感應(yīng)爐有超強(qiáng)的加熱能力，可當(dāng)熔煉爐，也可以當(dāng)保溫爐，熔煉工藝由Melt-Manager PlusTM（熔煉操作器＋TM）控制系統(tǒng)掌控，可保證電源頻率處于最佳范圍內(nèi)。這種無芯感應(yīng)爐在倒空熔煉好的鋁合金熔體后，可立刻裝入下一爐的爐料，啟動(dòng)熔化。

這種無芯感應(yīng)爐裝于混合爐上殼底部，上殼設(shè)計(jì)得很堅(jiān)固，具有相當(dāng)高的強(qiáng)度與剛度，還很耐熱，在壽命期內(nèi)能安全地運(yùn)轉(zhuǎn)。爐蓋可升起又可回轉(zhuǎn)，可以方便地裝入塊料，蓋內(nèi)的耐火材料有良好的保溫絕熱性能，以確保散失的熱能處于最低。耐火材料中埋設(shè)了熱電偶，可以連續(xù)測溫，保證熔體溫度精準(zhǔn)。

此種混合爐已形成系列，容量范圍為10/40t，如果需要，還可以提供更大的。爐的上方設(shè)有煙塵收集系統(tǒng)，車間內(nèi)氣氛完全符合環(huán)保法規(guī)條例要求。扒渣門設(shè)計(jì)得很巧妙，便于出渣。爐的傾動(dòng)由PLC系統(tǒng)控制。

尼瑪克公司新建壓鑄廠煙氣過濾系統(tǒng)

隨著綠色環(huán)保理念的日益提升，鋁合金熔煉鑄造車間內(nèi)的環(huán)境必須符合環(huán)保法規(guī)條例要求，而且零件壓鑄車間每臺(tái)壓鑄機(jī)排放的煙氣都符合要求，因此必須采取必要的空氣污染控制措施。壓鑄機(jī)排放的廢氣由油煙和氣溶膠物質(zhì)組成，而且由于壓鑄機(jī)使用時(shí)間過長和老化，排放的煙氣越來越多，煙霧污染日益嚴(yán)重。必須把這些污染物分離出來，以保護(hù)工作人員安全和環(huán)境友好。因此，現(xiàn)代化鑄造廠或車間設(shè)計(jì)的排風(fēng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，形成了一個(gè)專業(yè)化分支，為節(jié)能減排提供了可觀的潛力?，F(xiàn)對(duì)尼瑪克公司斯洛伐克日亞爾赫龍河畔的壓鑄廠于早些時(shí)候新投產(chǎn)的克馬（KMA）公司的煙氣收集和過濾系統(tǒng)作一簡介。

尼瑪克公司是一家為全球多達(dá)50多個(gè)汽車制造公司（廠）提供鋁合金壓鑄零部件的企業(yè)，新建的斯洛伐克日亞爾鑄造公司對(duì)環(huán)保極為重視，是全球鋁合金環(huán)保壓鑄廠的“燈塔”。

在鑄造廠，煙氣排放一直是熔爐、保溫爐之后第二大能源消耗。能耗導(dǎo)致高生產(chǎn)成本和較高的CO2排放。不過，采用克瑪公司的煙氣收集與過濾系統(tǒng)可以做到高達(dá)80%的能源效率，同時(shí)大大改善了車間的CO2平衡，有助于環(huán)境保護(hù)。

在傳統(tǒng)的煙氣凈化流程中，從車間頂部抽集，輸送到車間外的處理系統(tǒng)，為了達(dá)到車間內(nèi)部空氣清新，符合環(huán)保法規(guī)要求，車間內(nèi)的空氣必須更換（10-15次）/h。大家知道，排氣量越大，風(fēng)扇和過濾系統(tǒng)的能耗就越高。在寒冷的冬季，對(duì)新鮮空氣加熱更是一道高能耗的工藝。輸送到室外的煙氣必須用等量的室外低溫新鮮空氣替代，如此一來，導(dǎo)致運(yùn)營成本的上升和CO2排放量的增加。

日亞爾的尼瑪克工廠的煙氣收集與過濾系統(tǒng)名為“Ultravent”（厄爾特拉文特），安于壓鑄機(jī)上方，能準(zhǔn)時(shí)抽氣，中央換氣僅需（3-4次）/h，能耗比傳統(tǒng)技術(shù)節(jié)約80%，而且車間內(nèi)的空氣更加清新。現(xiàn)在已有多家鑄造廠采用了Ultravent系統(tǒng)，均取得了預(yù)期的良好效果。

在日亞爾鑄造廠，每臺(tái)壓鑄機(jī)都配有克馬（KMA）抽氣與過濾系統(tǒng)，抽氣罩和連接的過濾系統(tǒng)都位于壓鑄機(jī)上方的支架平臺(tái)上。這種過濾系統(tǒng)避免了在車間內(nèi)布置長管道，不但新建廠可采用這種煙氣抽集與過濾方案，老車間升級(jí)改造也可以采用。

Ultravent系統(tǒng)由煙氣收集罩和分離煙氣的靜電過濾單元組成，帶有油煙的廢氣由收集罩直接抽走，因而大大減少了飄逸四散的廢氣量；另外，這種單獨(dú)的過濾系統(tǒng)與鑄造機(jī)是同時(shí)運(yùn)行的，生產(chǎn)成本得到進(jìn)一步降低。目前投入運(yùn)行的克馬處理系統(tǒng)的過濾能力為20000m3/h，排氣量為5000m3/h靜電過濾單元的能耗僅相當(dāng)于100W燈泡的能耗。

經(jīng)Ultravent系統(tǒng)處理后的潔凈空氣被循環(huán)回車間，避免了空氣外排時(shí)可能產(chǎn)生的熱量損失，同時(shí)還改善了車間的碳平衡：由于加熱能耗下降，相應(yīng)地減少了CO2排放，每臺(tái)壓鑄機(jī)碳足跡下降（30-40）t/a。過濾系統(tǒng)集成了自動(dòng)清洗器能最大限度地減少維護(hù)工作量和保養(yǎng)停機(jī)時(shí)間。

在現(xiàn)代化壓鑄機(jī)和鑄造單元中，各種外圍技術(shù)全部被集成到一個(gè)協(xié)調(diào)系統(tǒng)中。排氣過濾系統(tǒng)和鑄造機(jī)之間的連接已智能化。在斯洛伐克尼瑪鑄造廠的Ultravent系統(tǒng)通過與接口的同步，使過濾系統(tǒng)的通風(fēng)功率與壓鑄機(jī)噴涂周期相適應(yīng)。若噴涂暫停，過濾系統(tǒng)的變頻器可將風(fēng)扇輸出功率節(jié)流至75%，以降低電耗，從而實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)鑄造機(jī)的有效節(jié)能。此外，在工業(yè)4.0時(shí)代，鑄造機(jī)和過濾系統(tǒng)都達(dá)到智能化控制，在能源效率、安全和環(huán)保方面都達(dá)到了最高要求。

冷軋鋁合金帶材表面缺陷清理

當(dāng)前，鋁應(yīng)用市場競爭異常激烈，客戶要求提供材料表面更加潔凈、更加均勻的鋁合金板帶材，以改善進(jìn)一步加工，諸如在表面處理、點(diǎn)焊或黏接等時(shí)的性能和降低工模具磨損。冷軋鋁合金板帶材表面總是存在著種種缺陷和影響外觀的不足之處，如細(xì)小裂紋、皺痕、中間金屬化合物粒子、金屬氧化物、潤滑劑痕跡等等。這些污染物往往形成薄薄的一層，與鋁緊緊地貼在一起，對(duì)材料外觀極為不利，必需對(duì)其進(jìn)行清理。清理效果隨鋁合金帶材的最終用途而定，有的稍加清理即可，有的則必須徹底清除，一掃而光。有些表面污染物可通過化學(xué)蝕洗去除。

在清除鋁合金帶材表面污染物和缺陷領(lǐng)域，英國西米德蘭市（West Midland）的克斯·赫爾·沃斯公司（KCS Herr Voss）是全球的領(lǐng)跑者。該公司從事帶材表面清理工藝研發(fā)與自動(dòng)化清理生產(chǎn)線的研究及制造已有30多年，近期推出的罐體帶材（can stock）清理線已在實(shí)際生產(chǎn)中獲得應(yīng)用。其運(yùn)轉(zhuǎn)效果良好，受到用戶一致好評(píng)。

3D打印trimal-05 AM鋁合金

2020年初，位于德國埃森市（Essen）的特里梅特鋁業(yè)公司（Trimet Aluminium SE）成功研制的trimal - 05 AM鋁合金已獲得專利，是一種專供選擇激光熔化（selective laser melting，SLM）增材制造（Additive Manufacturing，AM）用的超高強(qiáng)度鋁合金，已在生產(chǎn)中獲得實(shí)際應(yīng)用，打印出了多種結(jié)構(gòu)零件。

Trimal-05 AM鋁合金是一種超高強(qiáng)度鋁合金，是專為3D打印研發(fā)的，打印的工件不需要后續(xù)熱處理，可直接裝機(jī)。該合金技術(shù)對(duì)擴(kuò)大3D打印鋁合金的應(yīng)用有著積極的推動(dòng)作用。3D打印的trimal-05 AM合金無疑將在交通運(yùn)輸裝備中獲得廣泛應(yīng)用。

Trimal-05 AM鋁合金的制備，首先需要熔煉鑄造出圓錠，然后再熔化后高壓噴粉，最后選擇激光熔化3D打印工件。

用trimal-05 AM-T6合金打印的結(jié)構(gòu)件的各項(xiàng)性能完全可與常規(guī)工藝鑄造的鑄件的性能試比高，因而，此合金非常適合于打印制造原型件。3D打印工藝無疑將獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

全球最大鋁合金壓鑄機(jī)在特斯拉公司投產(chǎn)

今年年初，全球最大的汽車鋁合金結(jié)構(gòu)件壓鑄機(jī)（diecasting machine）在特斯拉公司（Tesla Inc.）加利福尼亞州弗里蒙特（Fremont，California）縣的工廠投產(chǎn)。

這臺(tái)巨無霸壓鑄擠壓機(jī)專用于生產(chǎn)鋁合金汽車結(jié)構(gòu)件，名為OL 6100 CS Giga Press，是意大利艾德拉（Idra）公司設(shè)計(jì)制造的，長20m、高5m、質(zhì)量約400t。首先，這臺(tái)大壓鑄機(jī)用于壓鑄Tesla Model Y電動(dòng)車后部的2個(gè)大鋁合金構(gòu)件，即將用于壓鑄Tesla's Model 3后車身底部組件（rear underbody assembly），過去由70個(gè)零件組件，改用OL 6100 CS壓鑄機(jī)生產(chǎn)后，集成為一個(gè)大的組件，不但質(zhì)量減輕了，而且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上升了，生產(chǎn)成本下降了，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。有了OL 6100 CS壓鑄機(jī)，特斯拉公司在設(shè)計(jì)制造Tesla Model Y型車時(shí)更加得心應(yīng)手，例如可將車架（frame）、后底盤（rear chassis）和碰撞軌（crash rail）集成為一個(gè)構(gòu)件，大大縮短了制造時(shí)間、降低了生產(chǎn)成本和工具制成費(fèi)用、減少了裝備數(shù)量。

為了支持這臺(tái)60000 kN Giga Press擠壓壓鑄機(jī)的順利生產(chǎn)，公司還增建了一些輔助裝備，如：1臺(tái)850℃熔鋁爐、1臺(tái)750℃～850℃保溫靜置爐、1臺(tái)切邊修整機(jī)（mechanical trimming press）、1臺(tái)檢查孔隙率（porosity）的X射線檢測儀、1臺(tái)鉆孔-攻絲機(jī)（drilling and tapping machines）、1臺(tái)激光掃描座標(biāo)測量儀（laser scanning coordinate measuring machine）、緊固件固定機(jī)（fastener insertion machinery）、廢鋁收集就地循環(huán)利用處理線。特斯拉公司向艾德拉公司訂購了2臺(tái)Giga擠壓壓鑄機(jī)，1臺(tái)在美國，另一臺(tái)將安于中國上海特斯拉汽車制造公司，2022年投產(chǎn)。

在上文中向讀者簡略地介紹了發(fā)達(dá)國家在鋁工業(yè)下游領(lǐng)域的一些高新技術(shù)，有裝備方面的，有節(jié)能減排的，有合金方面的，還有工藝方面的，希望對(duì)開啟新征程的中國鋁加工工業(yè)有所裨益，對(duì)感興趣的讀者有參考價(jià)值。特斯拉汽車公司在建2條世界最大的汽車結(jié)構(gòu)件壓鑄生產(chǎn)線，一條在美國加利福尼亞汽車制造廠，已投產(chǎn)，另一條將建在中國上海特斯拉汽車廠，2022年投產(chǎn)，不但生產(chǎn)線本身有參考價(jià)值，而且就地循環(huán)利用鋁合金廢料工藝更值得借鑒。3D打印鋁合金零部件是一項(xiàng)高新技術(shù)，宜揚(yáng)帆奮起領(lǐng)先，特別宜加強(qiáng)對(duì)3D打印輕合金的研發(fā)，在此領(lǐng)域還有較大差距。