Od boksita do glinice: Bayerjev proces
Proizvodnja aluminija se začne z boksitom, ki je najpogostejša ruda,-ki vsebuje aluminij. V Bayerjevem postopku se boksit zdrobi in zmeša z vročim natrijevim hidroksidom, ki raztopi aluminijev hidroksid, medtem ko ostanejo železovi oksidi in druge nečistoče kot ostanek, ki se običajno imenuje rdeče blato. Bistro raztopino ohladimo, tako da se oborijo kristali čistega aluminijevega oksida, nato pa te kristale kalciniramo pri približno 1000 stopinjah Celzija, da odstranimo vodo. V povprečju so potrebne približno dve do tri tone boksita za proizvodnjo ene tone aluminijevega oksida, stopnja rafiniranja pa je energetsko-intenzivna, zato so tovarne glinice običajno nameščene blizu-cenovnih virov energije in nahajališč boksita.
Taljenje: Hall-Heroultov elektrolitski proces
Glinica se pretvori v kovinski aluminij z elektrolizo v postopku Hall-Heroult. Prah aluminijevega oksida je raztopljen v staljenem kriolitu znotraj velikih elektrolitskih celic in enosmerni tok tipično 100.000 do 300.000 amperov pri 4 do 6 voltih poganja redukcijo. Ogljikove anode se med reakcijo porabijo in sproščajo ogljikov dioksid, medtem ko se staljeni aluminij zbira na dnu celice in se občasno odvaja. Postopek porabi približno 13 do 15 kWh električne energije na kilogram proizvedenega aluminija, kar pojasnjuje, zakaj sta razpoložljivost električne energije in cena odločilna dejavnika pri primarnem taljenju aluminija. Izhodna kovina se nato ulije v ingote, gredice ali plošče za nadaljnjo obdelavo.
Ulivanje in valjanje v-polzdelke
Staljeni aluminij se pretvori v mlevske izdelke z neposrednim-hladnim litjem, ki proizvaja velike pravokotne ingote za valjanje ali valjaste gredice za iztiskanje. Sledi homogenizacijska toplotna obdelava pri 500 do 600 stopinjah Celzija, da se odstrani mikro-ločevanje in naredi struktura enotna. Pri valjanih izdelkih vroče valjanje razgradi ingot in zmanjša debelino pri povišani temperaturi, nato pa hladno valjanje pripelje material do končne debeline z natančnimi tolerancami debeline. Vmesno žarjenje obnovi duktilnost med hladnimi obdelovalnimi prehodi, tako da je mogoče nadzorovati končno temperaturo, da se ujema s predvidenim postopkom oblikovanja in servisnimi zahtevami.
Oblikovanje aluminijastih komponent
Poleg ploščato{0}}valjanih izdelkov se aluminij oblikuje na več načinov oblikovanja. Ekstrudiranje potisne segrete gredice skozi matrice, da se ustvarijo profili s konstantnimi preseki, kar je najbolj ekonomičen način za izdelavo kompleksnih arhitekturnih in strukturnih oblik. Kovanje uporablja tlačno silo za poravnavo zrnate strukture in izdelavo delov z visoko trdnostjo in odpornostjo proti utrujenosti. Tlačno litje vbrizga staljeni aluminij pod pritiskom v jeklene kalupe za visoko{4}}komponente z zapleteno geometrijo. Oblikovanje pločevine zajema globoki vlek za pločevinke za pijačo in žigosanje za avtomobilske karoserije. Aditivna proizvodnja, vključno s selektivnim laserskim taljenjem, zdaj omogoča kompleksne 3D-natisnjene aluminijaste dele za izdelavo prototipov in nizko{9}}serijsko proizvodnjo.
Metode površinske obdelave
Površinska obdelava izboljša videz in učinkovitost. Anodizacija ustvari nadzorovano oksidno plast, običajno debelo od 5 do 25 mikrometrov, ki izboljša odpornost proti koroziji in obrabi ter zagotavlja osnovo za barvanje. Praškasti premaz nanese trpežen, barvit zaključek, ki se pogosto uporablja v arhitekturi. Kemični pretvorbeni premazi pripravijo površino za barvanje ali lepljenje z lepilom, medtem ko mehanska končna obdelava, kot je ščetkanje, daje dekorativen videz, peskanje pa izboljša odpornost proti utrujenosti. Galvanizacija lahko nanese baker, nikelj ali druge kovine za posebne električne kontakte. Izbira zaključka je odvisna od okolja, zahtevane življenjske dobe in vizualne specifikacije končnega izdelka.
pogosta vprašanja
V: Kako se aluminijev oksid pridobiva iz boksitne rude?
O: Boksit se zdrobi in obdela z vročim natrijevim hidroksidom v Bayerjevem procesu, ki raztopi aluminijev hidroksid, medtem ko pusti nečistoče v obliki rdečega blata. Raztopino ohladimo, da se oborijo kristali aluminijevega oksida, ki se nato kalcinirajo pri približno 1000 stopinjah Celzija.
V: Kaj se zgodi med taljenjem aluminija?
O: Aluminijev oksid, raztopljen v staljenem kriolitu, se reducira z električnim tokom v elektrolitskih celicah pri približno 950 stopinjah Celzija. Ogljikove anode se porabijo, ogljikov dioksid se sprosti, staljeni aluminij pa se nabere na dnu celice in se občasno odvaja.
V: Kako se aluminijevi ingoti spremenijo v-polzdelke?
O: DC litje proizvaja valjane ingote ali ekstrudirane gredice, ki jim sledi homogenizacija pri 500 do 600 stopinjah Celzija. Vroče valjanje in hladno valjanje nato zmanjšata material na pločevino, ploščo ali folijo z nadzorovanimi temperaturami.
V: Katere so običajne metode za oblikovanje aluminijastih delov?
O: Ekstrudiranje, kovanje, tlačno litje, oblikovanje pločevine in aditivna proizvodnja. Ekstrudiranje ustreza profilom s stalnim-prerezom, kovanje poveča trdnost, tlačno litje se prilega-kompleksnim delom velike prostornine, oblikovanje pa pokriva globoko vlečenje in žigosanje.
V: Kako površinska obdelava izboljša učinkovitost aluminija?
O: Anodiziranje doda oksidno plast- in obrabe,-odporno na korozijo, prašno lakiranje zagotavlja trpežne zaključke, pretvorbeni premazi pripravijo za barvanje, mehanska končna obdelava pa izboljša videz ali odpornost proti utrujenosti.
V: Zakaj je proizvodna pot pomembna za kupce?
O: Zgodovina procesa določa temperaturo, mehanske lastnosti, kakovost površine in konsistenco materiala, zato morajo kupci potrditi zlitino, temperaturo in pot izdelave, ko naročajo izdelke za mlin aluminija.
