铝合金型材【结构管】专注细节使用放心

           对于铝加工行业而言，质量是个绕不过去的坎，是所有从业者心中的痛！一方面，世界上*高十大建筑物上的铝材，大部分 中国制造。另一方面，所有的客户都在抱怨、投诉、退货,产供销都被一种焦虑情绪包围，一切的管理问题都在质量上找到宣泄口。一位北京的管理界大咖李老师多年前跟我交流时说过：“中国铝型材企业都是带着问题高速发展”，看问题可谓一针见血！一、中国的社会发展与质量意识：中华民族历尽苦难，有两个特征非常明显： 表面现象是爱钱，骨子里是勤俭节约，对未来的危机防范意识强，这种习惯跟传统的农耕对天气的依赖和战乱带给古人的灾难有关；第二是勤奋，骨子里坚忍不拔，这是五千年历史磨练而成的（新的说法是9000年，尚需考证），走出国门的同行们对外国人休闲懒散的工作氛围都有一些体验。中国人的两个特征恰恰是制造业（实体经济）发展的基础，中美贸易战，无论过程多么曲折，*终都难以真正实现特朗普希望的“制造业回流美国”，因为美国缺少这么多勤奋、爱钱的蓝领职工。回顾中国历史，即使是太平盛世，坚持勤俭持家、拒绝铺张浪费的传统文化已经深入人心，世界进入工业时代时，中国闭关自守，固步自封的农耕经济时代，物质贫乏是常态，衣食住行的基本需求是首位，建国后相当长的时期，对质量的关注只是很少的一部分群体，局限于 工程、军工等特殊领域，全民质量意识处于沉睡状态。官方推进质量的时间点：1978年，中国开始推行质量管理，并正式将每年的9月份定为“质量月”；1983年，国际消费者联盟组 织将每年的3月15日确定为“国际消费者权益日”；同年9月，中国消费者协会加入国际消费者联盟组 织，此后每年的3月15日“国际消费者权益日”开始组 织相关的宣传咨询服务工作；质量意识的加强，首先得益于政府的宣传推动，其次得益于中国经济高速发展，催生出数量庞大的中产阶级，在基本物资需求得到保证的基础上，追求更高、更好的消费体验，全民质量意识得到快速加强，中国制造开始了从量变到质变的脱变。时至今日，我们经历了 层面推动的质量管理（QC小组）、质量认证（认可）、工业产品生产许可证管理、名 牌战略、政府质量奖（卓越绩效管理模式）等一系列质量活动，并由此带动企业自主推动的精益制造、流程再造、零缺陷、5S管理、标杆管理等质量控制和改进活动，对于企业提高管理水平、保持质量稳定性有重要意义。理想很，现实很骨感，下面用质量统计中的一个表格加深一下大家对质量现状的直观印象。一句话说明：中国质量取得世界瞩目的跨越式进步，但仍然跟 经济的发展速度不匹配，与人民群众对美好生活的高质量期望值不匹配！二、中国铝加工的质量回顾：跟很多行业发展路线图相似，中国铝加工得益于整体经济的高速发展和房地产的爆发式增长，发展速度快，质量相对滞后，可以按三个阶段划分。 阶段：产量至上阶段（1988年-1997年）。在九十年代，铝合金建筑行业内将挤压机叫印钞机，开机就财源滚滚，一方面，产品以推拉窗为主，属于滑动装配，只要基本成型就可以安装使用，铝合金门窗属于新产品，普通消费者认知有限，没有太多的投诉和抱怨；另一方面，铝型材在相当长的一段时期内，处于供不应求的状态，在中国铝材 镇——南海大沥镇，每天都有一群客户和经销商，拧着密码箱到各个铝材厂抢材料，抢到就是赚到。那个时代顾客的关注点在于以下：1.铝材的化学成分：熔铸的原材料中，废料和洋垃圾比较多，各种途径买入的铝锭杂质含量高，俄罗斯前身苏联进口的大块铝锭纯度也欠佳，加上铝材厂上的太快，技术跟不上，化学成分波动太大。2.壁厚和支重：客户都是按长度销售，对支重超重比较敏感。3.包装重量：包装纸按铝材的价格卖，每吨铝材的包装纸重量都在120公斤以上。4.硬度：壁厚薄，硬度不稳定，安装好的门窗抗风压表现差，容易变形。5.表面质量：膜厚概念不强，主要是不起彩就好。那时候的着色都是五颜六色，每一次到仓库拆开包装进行抽检都比较刺眼。封孔质量太差的话，很快会起腐蚀斑点。第二阶段：质量萌芽状态（1998年-2008年）这种情况在1998年之后慢慢出现变化，铝型材厂从风口开始落地，从完成订单生产向保证质量合格转变，企业之间开始有了一定程度的竞争，质量从口号和文件中走入生产一线，对客户和订单的影响开始加大，主要是受以下几个因素影响：1.1997年席卷东南亚的金融危机的外围影响，铝加工企业感受到一丝丝寒意。2.铝型材产品结构开始更新换代。推拉窗从老70、90系列推拉窗衍生出的82、85、新90系列推拉窗开始有装配要求，平开窗市场比例上升快，传统框架式幕墙开始推出，这些产品的加工、安装、使用中暴露出来的问题转换成对铝型材的质量要求。3.铝型材的产品种类发生变化。表面处理从单一的氧化着色，到电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳喷漆，着色的种类从古铜系列扩展到钛金、紫铜及染色，对产品制造过程和终端产品的要求都有提高。4.铝型材厂的产能提高。铝型材产品供不应求的情况得到改变，从卖方市场向买方市场转变，客户选择面变宽，铝型材厂开始意识到质量对于订单的重要性。第二阶段顾客开始掌握部分专业知识，关注点也开始出现变化，主要体现在如下几点：1.膜厚：对于部分铝型材厂的偷工减料有所察觉，知道测量各种表面处理涂层厚度。2.几何尺寸和装配：平开窗和幕墙使用的紧密装配多，加工、安装过程中对铝型材的成型度有了更高要求，也开始认识到基材和各种表面处理涂层的厚度对装配的不同影响。3.表面质量：对挤压线纹、白斑、擦花、碰伤开始关注，对表面处理后的焊合线、杂点、光泽、起粉也开始表示不满，起骨、分色开始投诉。4.包装：铝材厂的过度包装红利消失，顾客开始关注包装质量，在加强铝型材仓储、运输、搬运过程防护的前提下，还要求整齐、美观、上档次，对包装材料超重比较敏感。第三阶段：质量充分竞争阶段（2009年-2019年）这十年，中国经济总量增长了2.5倍，周其仁，北京大学 发展研究院教授，中国经济*杰出的观察家之一，对这十年的总结是“水大鱼大”，经济学家吴晓波深以为然，用《激荡十年，水大鱼大》作为新作书名。互联网与资本运作成为时代标记，产品、技术、思维的迭代总是超出大家的想象，中国经济的发展速度不断颠覆经济学家的判断。对于传统制造业的铝加工企业，分为两个区间，2014年前，借助于房价飙升和“四万亿”政策红利，业内整体乐观看好，热衷于跑马圈地，千亩新生产基地如雨后春笋般在全国各地破土动工。2015年，铝加工产能增长速度与市场需求放缓的矛盾开始显现，资金的本质是逐利，“脱实入虚”进一步加剧了企业的资金压力，铝型材企业开始优胜劣汰的两极分化，质量得到一定的重视。第三阶段的客户总体专业水平提高，涌现出一批管理先进、质量稳定的优质门窗幕墙专业制造商，在业内人士眼中，在此期间生产的铝合金门窗才是真正意义上的门窗产品，以前做的门窗，80%以上只是铝合金型材、玻璃、五金配件的简单混搭。此阶段的质量关注点有如下特点：1.保护膜：铝型材生产厂家贴保护膜成为标配，粘连力度变成检验指标，过大影响加工、施工速度，过小保护膜会脱落，影响美观和型材防护。2.几何尺寸：系统门窗、单元式幕墙、高精工业材的使用要求比较高，主要是紧密装配尺寸、扭拧度、弯曲度、平面间隙要求高，45°拼接后的平面高低差和圆弧面过度效果都是客户的关注重点。顾客利用铝加工企业的相互竞争不断试探精度极限，超高精级成为普通要求，*困难的是未区分主要尺寸，所有尺寸都严格要求。部分客户直接使用冷加工的机械标准标准技术要求。3.表面质量：对线纹、白斑、擦花、碰伤、焊合线、杂点、光泽、起粉、杂色、起骨、分色不能接受，投诉概率增大。对各种个性化表面处理效果提出高要求，例如：用阳极氧化表面效果要求粉末喷涂和氟碳喷漆的杂点，用电解着色的表面效果要求有机染色的均匀性，用氟碳喷漆的表面效果要求高含量金属色的粉末喷涂，投诉量上升。4.门窗性能：加工完成后的门窗水密性、气密性、抗风压性能指标成为新的质量关注点，特别是水密性，有问题容易被终端客户发现。有两个场景在我的记忆中很清晰：2005年，我跟几个地产界大咖沟通节能隔热铝合金门窗的优点，一个副总说：“你说的我明白，关键是房子不是我们自己住，塑钢窗成本低，差不多就行了”。2014年，去北方乡下朋友家去玩，碰上建房，我说塑钢差不多了，户主说：“那不行，必须安装隔热断桥铝合金，我们这里流行这个”，那不容置疑的坚定神态深深触动了我，中国的建筑市场，当消费者愿意为质量付出一定成本之时，就是质量意识真正深入人心之时，标志着中国消费者进入关注质量的成熟期。三、质量缺陷与瑕疵的分类：目前铝加工行业的*大矛盾之一，是客户日趋严格的质量要求，与铝加工过程能力指数不匹配之间的矛盾，详细展开分析太复杂，本文只针对铝加工企业的质量管理环节，讨论质量缺陷与瑕疵的分类，将质量缺陷作为管控重点。首先，我们看看 法律法规关于缺陷和瑕疵的定义。缺陷是指产品不能提供人们有权期待的性，或存在不合理的危险。主要包括设计缺陷、制造缺陷和指示缺陷。《中华人民共和国产品质量法》第四十六条本法所称缺陷，是指产品存在危及人身、他人财产的不合理的危险；产品有保障人体和人身、财产的 标准、行业标准的，是指不符合该标准。瑕疵的定义：《产品质量法》第四十六条，是指产品不具备应当具备的使用性能而事先未作说明的，或不符合以产品标准、产品说明书和实物样品等方式表示的明示担保条件，但不存在危机人身和财产的不合理危险的.瑕疵是指产品质量不符合《产品质量法》第二十六条第二款规定：“产品必须具备产品应当具备的使用性能，但是，对产品存在使用性能的瑕疵作出说明的除外”、第三款规定：“符合在产品或者其包装上注明采用的产品标准，符合以产品说明、实物样品等方式表明的质量状况”规定的要求，不存在危及人身、财产的不合理的危险，或者未丧失原有的使用价值.缺陷：《产品质量法》第四十六条，是指产品存在危及人身和财产的不合理的危险，有保障人身和财产的 标准、行业标准的，是指不符合 标准和行业标准。其次，我们再看看ISO国际标准化组 织关于质量和缺陷的相关解释。质量：客体的一组固有特性满足要求的程度。客体是可感知或可想象到的任何事物。要求是明示的、通常隐含的或必须履行的需求或期望。缺陷：与预期或规定用途有关的不合格。备注1：区分缺陷与不合格的概念是重要的，这是因为其中有法律内涵，特别是与产品和服务责任问题有关。备注2：顾客希望的预期用途可能受供方所提供的息的性质影响，如操作或维护说明。综上所述，我们可以看出，与缺陷对应的重点在于产品存在危及人身、他人财产的不合理的危险，需要承担相应的法律责任，对于铝加工产品而言，将产品瑕疵在文件或日常沟通中表述为缺陷，扩大了产品的法律责任，对企业和相关人员是存在一定的风险。四、质量缺陷的控制：理解了质量缺陷的内涵，识别并对铝合金型材产品质量缺陷进行分类，结合铝加工行业制造过程，采取一定的管理措施控制。1.质量缺陷分析：通过技术评审识别产品用途，评审产品存在的质量隐患，出具评审意见及技术控制方案。

         说到船用铝板，大家*熟悉的要数5083铝板了。船用铝板是铝板产品研发应用的新兴领域，目前船板的生产能力已成为衡量铝板厂家综合实业的重要指标。那么，船舶制造厂家为何如此青睐5083铝板?5083铝板属于Al-Mg系合金，中等强度，具有耐蚀性好、焊接性优良、冷加工性较好的优势，广泛用于制造飞机油箱、油管、交通车辆、船舶钣金件、仪表、街灯支架、铆钉、五金制品、电器外壳等。在船舶制造领域，多采用5083H116/H321/H112状态的铝板，应用于船舶甲板、发动机台座、船侧、船底外板等部位。5083铝板满足船用铝板的选材要求：1、较高的比强度和比模量。船舶的结构强度和尺寸与材料的屈服强度和弹性模量密切相关，由于铝合金的弹性模量和密度大体相同，合金元素的添加也影响甚，因此在一定范围内提高屈服强度对减轻舰船结构有力。5083铝板属于中等强度，能同时具备优良的耐蚀性和可焊接性。2、焊接性优良。5083铝板具有良好的焊接抗裂性，在焊接时不容易出现裂纹现象。3、耐蚀性优良。耐蚀性能是船用合金的主要标志之一，5083铝板是典型的防锈铝板，耐腐性好，能适应恶劣的海洋环境，经久耐用。4、密度小。铝合金比重小，能减轻船板重量，节省能耗，增加载重。5、环保。铝合金不燃烧，遇火，而且回收利用率高，可循环再利用，环保性好。
          通过温度控制提高挤压铝型材产量，通常，如果没有非预定的停机时间，那么*大产量主要决定于挤压速度，而后者受制于四个因素，其中三个固定不变而另一个则是可变的。 个因素是挤压机的挤压力，挤压力大的可在锭坯温度较低时顺利地挤压；第二个因素是模具设计，挤压时金属与模壁的摩擦通常可使通过的铝合金的温度上升35～62℃；第三个因素是被挤压合金的特性，是限制挤压速度的不可控制的因素，型材的出口温度一般不可超过540℃，否则，材料表面质量会下降，模痕明显加重，甚至出现粘铝、凹印、裂缝、撕裂等。*后一个因素是温度及其受控程度。如果铝型材挤压机的挤压力不够大，很难顺利挤压或甚至出现塞模现象而挤不动时，就可提高锭坯温度，但挤压速度应低些，以防材料的出口温度过高。每一个合金都有其特定的*优的挤压(锭坯)温度。生产实践证明，锭坯温度*好保持在430℃左右（挤压速度≥16mm/s时）。6063合金型材的出模温度不得超过500℃，6005合金的*高出口温度为512℃，6061合金的*好不大于525℃。出模温度的不大变化也会影响产品的产量与质量。挤压筒温度也是很重要的，特别应注意预热阶段的温度升高，应避免各层之间产生过大的热应力，*好是使挤压筒与衬套同时升高到工作温度。预热升温速度不得大于38℃/h。*好的预热规范是：升高到235℃，保温8h,继续升温到430℃，保温4h后，才投入工作。这样不但能保证内外温度均匀一致，而且有足够的时间一切内部热应力。当然在炉内加热挤压筒是*佳的预热方式。在挤压过程中，挤压筒温度应比锭坯温度低15～40℃。如果挤压速度过快，以致挤压筒温度上升到高于锭坯温度，就要设法使挤压筒温度下降，这不但是一件麻烦的工作，而且产量会下降。在生产速度上升过程中，有时受电偶控制的加热元件会被切断，可是挤压筒温度仍在上升。如果挤压筒温度高于470℃，挤压废品就会上升。应根据不同的合金确定理想的挤压筒温度。千万不要认为预热挤压筒是在浪费时间、消耗能源。某工厂为赶生产任务，一方面用内部电阻元件加热，另一方面又以液化气烧嘴加热。在这种情况，温度无法测量与控制，会产生巨大的热应力，内衬温度高，膨胀比外套的快，以致挤压筒裂开，并听到“炸裂”的声音。挤压轴在工作过程中会积蓄内应力，这种应力大到一定程度会产生疲劳裂纹，一旦受到非轴向的径向力作用就会断裂。因此，挤压轴的累计工作时间达到4500h后，*好进行一次应力处理，在430～480℃保温12h,然后随炉冷却到50℃以下。遗憾的是，我国很少有工厂照此处理。
生产优质表面建筑型材时，对挤压垫温度也应严格控制，以减少表面色调不一致废品量。固定挤压垫的质量比活动的好得多，能积聚更多的热量，因而能降低锭坯端头温度，能减少杂质进入型材内，有助于提高产量。美国卡斯图尔公司（Castool）采用压缩空气冷却挤压垫与挤压轴，使其温度降到50℃左右。模具温度对于获得高的产量起着重要的作用，一般不得低于430℃；另方面，也不得过高，否则，不但硬度可能下降，同时会产生氧化，主要在工作带。在模具加热过程中，应避免模具之间紧靠着，阻碍空气流通。*好采用带格的箱式加热炉，每个模放于一个单独的箱内。锭坯在挤压过程中的温度升高可达40℃左右或更高些，升高量主要决定于模具设计。为了获得*大产量，对各项温度决不可忽视，应记录各个温度并严加控制，以找出机台的*大产量与各项温度的关系。然后，铝型材挤压生产厂的员工都应牢记：温度的精密控制，对提高产量是至关重要的。

            铝型材的表面处理工艺多种多样，在这里主要介绍铝型材的氧化处理工艺。众所周知，铝型材的氧化处理工艺分为阳极氧化和化学氧化两大类，两者有比较大的差别。阳极氧化指的是将铝型材置于相应的电解液和特定的工艺条件下,利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝型材的阳极氧化处理。阳极氧化如果没有特别指明，通常是指硫酸阳极氧化。化学氧化指的是采用化学介质处理铝型材表面，通过化学反应使其表面氧化，生成稳定的防锈氧化膜，称为铝型材的化学氧化处理。化学氧化的工艺按其溶液性质可分为碱性氧化法和酸性氧化法两大类。
两种处理方法有如下三点区别：（1）阳极氧化是在通高压电的情况下进行的，它是一种电化学反应过程；化学氧化不需要通电，而只需要在药水里浸泡就行了，它是一种纯化学反应。（2）阳极氧化需要的时间很长，往往要几十分钟，而化学氧化只需要短短的几十秒。（3）阳极氧化生成的的氧化膜厚度约为5——20米（硬质阳极氧化膜厚度可达60——200米），拥有较高硬度，良好的耐热和绝缘性，抗蚀能力高于化学氧化膜，多孔，有很好的吸附能力。而化学氧化生成的膜仅仅0.01—0.15米左右，质软不耐磨，抗蚀能力低于阳极氧化膜，一般不宜单独使用。
         工业铝型材表面处理有好几种方法，阳极氧化，粉末喷涂，电泳处理等等，不管是哪种方法都是在铝型材表面形成一层保护膜，要想判断工业铝型材表面处理是否达标的话，就是判断氧化膜的厚度是否达标。下面小编就来给大家讲解一下各个白面处理方式得到的氧化膜厚度标准。
一是阳极氧化。铝型材表面氧化膜厚，根据使用需要主要分4个等级，分别是AA10、AA15、AA20、AA25，即铝合金型材的表面膜厚均值分别是10μm、15μm、20μm、25μm，其局部不低于8μm、12μm、16μm、20μm。二是粉末喷涂。粉末喷涂表面涂层膜厚一般不分等级，通常平均膜厚不低于40μm，局部不低于35μm。三是电泳表面处理。电泳表面膜厚一般分为三个等级：A、B、S三个等级。A级：12μm氧化膜+9μm电泳膜，复合膜厚局部不低于21μm。B级：9μm氧化膜+7μm电泳膜，复合膜厚局部不低于16μm。S级：6μm氧化膜+15μm电泳膜，复合膜厚局部不低于21μm。