鋁合金應(yīng)用于起重機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)研究

吳亢（浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，浙江 杭州 310013）

鋁合金應(yīng)用于起重機(jī)械關(guān)鍵技術(shù)研究

吳亢（浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，浙江 杭州 310013）

起重機(jī)械是一種大型機(jī)電設(shè)備，是特種設(shè)備中的一種，其主要作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)重物的升降、水平移動(dòng)和垂直升降，一般起重機(jī)械的額定起重重量要超過(guò)1噸。隨著我國(guó)科技與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，起重機(jī)械應(yīng)用范圍更為廣泛，在車(chē)間、工地、碼頭等場(chǎng)所隨處可見(jiàn)。起重機(jī)械因其在跨間內(nèi)裝卸和搬運(yùn)物料過(guò)程中起到巨大作用，越來(lái)越受重視，關(guān)于起重機(jī)械本身應(yīng)用材料的研究也越來(lái)越深入。鋁合金材料是近幾年發(fā)展最為迅速的材料，其具有耐腐蝕、斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度高等很多優(yōu)點(diǎn)。目前，起重機(jī)械關(guān)鍵部分開(kāi)始應(yīng)用鋁合金材料，在使用過(guò)程中性能突出。鋁合金作為一種新型的高性能材料，會(huì)在起重機(jī)械應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

鋁合金；起重機(jī)械；應(yīng)用研究

起重機(jī)械種類(lèi)繁多，而且結(jié)構(gòu)各異。隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施大量建設(shè)，起重機(jī)械發(fā)揮重要的作用，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。傳統(tǒng)的起重機(jī)械中都是采用鋼鐵做原料，其應(yīng)用場(chǎng)所受限，隨著對(duì)機(jī)械設(shè)施不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新，新材料的不斷應(yīng)用，起重機(jī)械材料的可選性也越來(lái)越多。鋁合金材料具有良好的可成型性、可焊接性、可機(jī)加工性等諸多優(yōu)點(diǎn)，鋁合金材料在起重機(jī)械中應(yīng)用正在逐步鋪開(kāi)。

1 鋁合金

鋁是地殼中分布最廣的金屬元素,具有非常高的塑性，具有易于加工、抗腐蝕性能好的優(yōu)點(diǎn)。鋁合金質(zhì)輕還能具有較高的強(qiáng)度，σb值分別可達(dá)24-60kgf/mm2。是一種理想結(jié)構(gòu)材料，因此鋁合金廣泛用于輕量化設(shè)計(jì)，尤其在機(jī)械制造、運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械等方面。

鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類(lèi)，其中形變鋁合金能承受壓力進(jìn)行加工，可加工成各種各樣的鋁合金材，通過(guò)熱處理來(lái)提高機(jī)械性能，性能優(yōu)越；鑄造鋁合金主要鑄態(tài)下使用，鑄造性能優(yōu)越。

合金元素不同對(duì)鋁合金性能影響也不同：（1）1000系列（高純鋁）：含鋁量99%以上，加工性好，耐蝕性強(qiáng)，強(qiáng)度低，應(yīng)用如熱交換器。（2）2000系列（硬鋁）：Al-Cu或Al-Cu-Mg系合金，銅是主要合金元素，強(qiáng)度高，主要用作力學(xué)結(jié)構(gòu)材料，如飛機(jī)、航天器。（3）3000系列：Al-Mn、Al-Mn-Mg系合金，錳是主要合金元素，加工性好，耐蝕性高，應(yīng)用如廚房用品。（4）4000系列（特殊鋁）：Al-Si系合金，硅是主要合金元素，深拉性能好，耐蝕性高。應(yīng)用如燈泡頭。（5）5000系列（防銹鋁）：Al-Mg、Al-Mg-Mn系合金，鎂是主要合金元素，最典型的中等強(qiáng)度合金鎂，具有良好的焊接性和耐腐蝕性,應(yīng)用廣泛如車(chē)輛、建筑材料。（6）6000系列（鍛造鋁）；Al-Mg-Si系合金，硅和鎂是主要合金元素是可熱處理合金,中等強(qiáng)度,具有非常好的成形性和耐腐蝕性,廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。（7）7000系列：Al-Zn-Mg、Al-Zn-Mg-Cu系合金，鋅是最主合金元素，主要特點(diǎn)焊接性能優(yōu)良，強(qiáng)度高。應(yīng)用于航空結(jié)構(gòu)與體育器材。

2 鋁合金在起重機(jī)械應(yīng)用

2.1 起重機(jī)械選鋁合金的原因

起重設(shè)備經(jīng)常在工作環(huán)境惡劣的地方使用，如潮濕的地方、太陽(yáng)暴曬的地方，有化學(xué)污染的地方，還有起重機(jī)械有些地方需要復(fù)雜的形狀，用鋼做材料會(huì)遇到諸多問(wèn)題，用鋁合金做材料就能達(dá)到部分鋼材達(dá)不到的效果，鋁合金相對(duì)于鋼材有如下優(yōu)點(diǎn)：

2.1.1 耐腐蝕性強(qiáng)，基本不需要特別維護(hù)。鋁合金在空氣下會(huì)生成一層氧化膜，該氧化膜的存在能防止鋁合金被腐蝕。相對(duì)于鋼鐵易生銹的特點(diǎn)，鋁合金特別適合應(yīng)用于腐蝕性施工環(huán)境中，尤其在我國(guó)北方地區(qū)，鋁合金非常適用，使用鋁合金材料，可以延長(zhǎng)機(jī)械使用的壽命。

2.1.2 比強(qiáng)度高。相比較鋼材，鋁合金的密度要小的多，約為2．79，而鋁合金強(qiáng)度甚至超過(guò)了碳素鋼，有利于起重機(jī)械的輕量化發(fā)展。

2.1.3 重量輕。密度小，重量輕，正因?yàn)槿绱耍娩X合金作為結(jié)構(gòu)材料使用，能夠降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少建筑施工時(shí)間，鋁合金在制造加工過(guò)程中更簡(jiǎn)單，有利于提高起重機(jī)械的生產(chǎn)效率，降低成本。

2.1.4 鋁合金外表美觀、很適合用于裝飾，而且鋁合金清潔環(huán)保、可回收再利用，性?xún)r(jià)比高，起重機(jī)械與工作環(huán)境更加協(xié)調(diào)，而且起重機(jī)械報(bào)廢時(shí)有回收利用價(jià)值。

2.1.5 跟鋼材比較，鋁合金最大的優(yōu)勢(shì)在于其更易擠壓成型，對(duì)于工藝復(fù)雜的件，可以成型，從而能夠得到良好的構(gòu)件截面，有利于起重機(jī)械的多樣化。

2.1.6 鋁合金沒(méi)有磁性，可應(yīng)用于有特殊條件要求的場(chǎng)合，尤其是起重機(jī)械搬運(yùn)鐵屑之類(lèi)物品，用鋁合金更好。

2.1.7 吸音性好，且耐低溫，降低起重機(jī)械使用噪音。

2.2 鋁合金在起重機(jī)械的應(yīng)用中仍然有不足之處

2.2.1 易變形且穩(wěn)定性較低。這是由鋁合金本身特性決定的，鋁合金彈性模量相對(duì)較低約為70GPa，容易在一定條件下會(huì)扭曲變形，影響起重設(shè)備搬運(yùn)重量大的物體。

2.2.2 價(jià)格相對(duì)較高。市場(chǎng)上，鋁合金型材的價(jià)格差不多是鋼材價(jià)格的7-10倍，雖說(shuō)鋁合金密度小，但鋁合金相對(duì)價(jià)格比鋼材貴了3倍左右，因此，市面上的鋁合金起重機(jī)價(jià)格要比普通起重機(jī)高。

2.2.3 抗疲勞效果不如鋼材，另外焊接性能不如鋼材。

2.2.4 對(duì)溫度非常的敏感。鋁合金的線膨脹系數(shù)約是鋼材的2倍，鋁合金對(duì)周?chē)鷾囟鹊淖兓舾性S多，在溫差變化大的環(huán)境下，鋁合金起重機(jī)不適用。

3 起重機(jī)械應(yīng)用鋁合金的實(shí)例

特殊地方的軌道用鋁合金材料，近年來(lái)AMB高強(qiáng)度鋁合金軌道系統(tǒng)已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，如圖1是ambesco安倍斯科品牌的產(chǎn)品，為領(lǐng)先創(chuàng)新的物料搬運(yùn)設(shè)備與技術(shù)進(jìn)而開(kāi)發(fā)的物料輸送軌道系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)物料的空中線性輸送，并且滿(mǎn)足不同行業(yè)的不同物料在不同工位的搬運(yùn)需求，該鋁合金軌道系統(tǒng)強(qiáng)度高、操作輕松、安全、健康的工作環(huán)境，比鋼鐵軌道更有優(yōu)勢(shì)。

圖1

鋁合金在手扳葫蘆應(yīng)用，日本IVAGAKI鋁合金手扳葫蘆是手動(dòng)工具的先鋒，手扳葫蘆主要材質(zhì)為鋁合金，不僅輕巧耐用，且又美觀大方，尤其是在沒(méi)電源和空間狹窄的環(huán)境下更能凸顯出它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，鋁合金材料的繩磨損率低，特殊鋁合金高耐磨，抗腐蝕，材料變形小，適用于工廠、礦山、建筑工地碼頭、運(yùn)輸?shù)雀鞣N場(chǎng)合。使用壽命長(zhǎng)，使用安全可靠，相對(duì)于鋼材，鋁合金應(yīng)用越來(lái)越多，尤其是技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，鋁合金材料應(yīng)用率越來(lái)越多。

還有專(zhuān)門(mén)的鋁合金升降機(jī)，其采用高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)鋁合金材料，具有造型美觀、體積小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，推行方便。升降平穩(wěn)、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。它外觀輕盈，能在極小的空間內(nèi)發(fā)揮最高的舉升能力。廣泛用于工廠、賓館、餐廳、車(chē)站、影劇院、展覽館等場(chǎng)所，是保養(yǎng)機(jī)具、油漆裝修、調(diào)換燈具、電器、清潔保養(yǎng)等用途的最佳起升設(shè)備，舉升機(jī)構(gòu)采用高強(qiáng)度錳鋼合金鉅形管制作。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，起重機(jī)械在現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)和建設(shè)活動(dòng)中起到越來(lái)越重要的作用，新時(shí)期對(duì)起重機(jī)械有了更高的要求，對(duì)節(jié)能、環(huán)保、安全提出了新要求。靈活性、輕量化、節(jié)能性是未來(lái)起重機(jī)械發(fā)展方向。鋁合金可再生利用，安全、環(huán)保，質(zhì)輕，加工的相對(duì)簡(jiǎn)易。鋁合金在起重機(jī)械中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，越來(lái)越重要。

[1]陳寶春,楊亞林，孫潮.鋁橋的應(yīng)用與發(fā)展[J].世界橋梁，2004(2):68-70,77.

[2]陳奇芳.鋁合金在建筑結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2010(24):112-113.