【導讀】進我國的建筑節(jié)能和環(huán)境保護，其建設是必要的；，可以滿足生產要求；，該項目具有一定盈利能力。綜上，該項目建設條件具備，經濟效益較好，其建設是可行的。最活躍、最敏感的部位，是墻體失熱損失的5～6倍。以某市建造數量較多的多層磚混住宅。由于門窗單薄，縫隙不嚴，門窗及空氣滲透所損失的熱量，占到全部熱損失。因此開發(fā)新型結構的節(jié)能門窗對建筑節(jié)能具有極其重要的作用。窗將會成為二十一世紀人們青睞的產品之一。居住環(huán)境的提高，這個比例還會不斷增長。節(jié)能是一項長期的技術政策。在發(fā)達國家，適宜的室溫已成為一種基本需要。平均氣溫低于10℃的冬季，一年平均有158天。氣體，對緩解大氣污染，保護生態(tài)平衡作出積極貢獻。窗無老化和二次污染問題。朝向外墻的傳熱系數，因此采暖耗熱量隨窗墻比的增加而增加。場占有率已從5％躍升到20％。歐美、日本等發(fā)達國家的節(jié)能門窗的開發(fā)和應用早于我國

　　

【正文】 合金綜合性能好，耐腐蝕性佳，且容易 進行陽極氧化處理，是最常用于加工成鋁合金門窗型材的合金。另外，有時也會選用 6060、 6066063A 和 6463 等合金加工而成建筑鋁合金型材，其中 6061 合金一般用于強度大于 6063 合金的結構件，而 6463 合金一般用于表面需要進行光亮陽極氧化處理的型材。表 33 為一般鋁合金門窗型材所使用的合金化學成分表。 表 33 化學成分表 牌號 化學成分， % Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti 其他雜質 Al 單個 合計 6060 ~ ~ ~ 余量 6061 ~ ~ ~ ~ 余量 6063 ~ ~ 余量 6063A ~ ~ ~ 余量 6463 ~ ~ 余量 注：表中，含量有上下限者為合金元素；含量為單個數值者為雜質元素，其數值表示雜質元素的最高限。 對于隔熱型材來說，組成型材的材料除了有鋁合金材料之外，還有具有隔熱功能的隔熱材料。所謂隔熱材料是指用以連接兩部分鋁合金型材的低熱導率的非金屬材料，它將制作成門窗內、外兩部分的鋁合金型材連接在一起，組成一根完整的門窗型材，在型材中起減少熱傳導作用和結構連接作用。為了達到隔熱功能， 要求隔熱材料必須是熱導率小的材料，在我國建筑工業(yè)行業(yè)標準 JG/T 1742021 中規(guī)定，在標準狀態(tài)下測試，隔熱材料的熱導率為（ ~） W/m2??K。另外，由于隔熱材料在鋁合金型材中起結構連接作用，因此，要求隔熱材料必須具有一定的強度，并且耐老化性要好，在加工成隔熱型材后，產品的高溫、低溫和室溫性能必須達到標準的要求，詳見《鋁合金建筑型材 第 6 部分 隔熱型材》 GB 的規(guī)定。目前，能滿足建筑結構要求，在建筑行業(yè)中使用的隔熱材料主要有：采用穿條工藝加工的復合鋁型材，其隔熱材料常使用 聚酰胺 66+25%玻璃纖維 材料；采用澆注工藝加工的復合鋁材其隔熱材料使用硬質聚氨基甲酸乙酯材料。 鋁合金型材生產工藝 鋁合金門窗型材常見的有兩類，一類是普通的鋁合金熱擠壓型材，如圖 31為普通鋁合金型材橫截面圖；另一類是隔熱鋁合金型材，也稱之為隔熱斷橋鋁合金型材。而隔熱鋁合金型材根據復合方式不同，又可分為穿條式隔熱型材和澆注式隔熱型材。 穿條式隔熱型材是指通過開齒、穿條、滾壓工序，將條形隔熱材料穿入鋁合金型材穿條槽內，并使之被鋁合金型材牢固咬合的復合方式加工而成的具有隔熱功能的復合型 材，如圖 32 為穿條式隔熱鋁合金型材橫截面圖。 澆注式隔熱型材是指將雙組份液態(tài)隔熱膠澆注入鋁合金型材的隔熱槽中，待固化成形后切除隔熱槽臨時性金屬橋，形成有隔熱功能的復合型材，圖 33 為澆注式隔熱鋁合金型材橫截面圖。 不同類型的型材其生產工藝是不同的，本節(jié)將對鋁合金熱擠壓型材、穿條式隔熱鋁合金型材和澆注式隔熱鋁合金型材的生產工藝分別進行闡述。 鋁合金熱擠壓型材生產工藝 .1 熔鑄生產工藝 在鋁合金擠壓成形成為鋁合金型材之前，應先生產出符合要求合金牌號的鋁合金鑄錠。鋁合金鑄錠的質量對鋁合金型材質量有非常重要的 影響，它不僅影響鋁合金擠壓成形、型材表面質量和型材的力學性能，而且對以后的表面處理都有至關重要的影響。為此，在生產鋁合金鑄錠之前，必須先設計好熔鑄生產工藝流程，并在生產時嚴格按生產工藝進行操作。熔鑄生產工藝根據不同的產品和不同的生產設備會有一些差異，但是一般來說，鋁合金鑄錠的生產都需要經過如下幾道工序：配料、熔煉、精煉、靜置、鑄造和均勻化處理。圖 34 是典型熔鑄生產工藝流程圖。 圖 34 典型熔鑄生產工藝流程圖 1．配料 為了確保鑄錠的化學成分達到合金要求的含量范圍，在進行熔煉之前，應根據所要生產 的合金牌號，對需要加入的各種合金元素的量進行計算，明確各類原材料的加入量。由于熔煉溫度很高，對于金屬鎂等低沸點的元素，在熔煉過程中存在燒損現象，在計算加入量時應考慮其燒損量。 2．熔煉 熔煉過程就是將鋁錠及其它所需要的合金元素投入熔鑄爐中進行高溫熔化，使鋁液配比成為要求牌號的合金。在熔煉過程中爐溫是一個非常重要的工藝參數，應嚴格加以控制。爐溫偏高會損害合金組織，增加含氫量和熔化損耗，造成鑄錠裂紋、擠壓廢品增多；爐溫偏低，熔體粘度大，氫氣和雜質難以清除，合金元素偏析，鑄錠疏松和出現冷隔現象。熔煉溫度應根據所生 產的合金進行設定，對于鋁合金門窗型材用的 6系合金一般鋁熔體溫度控制在 750℃左右。 另外，在熔煉過程中鋁熔體的攪拌也是必要，采用先進有效的攪拌方法，能使鋁熔體的溫度和合金成分趨于均勻一致。目前，在企業(yè)中比較常見的是采用電磁攪拌或氣體攪拌等技術。 3．精煉 在精煉過程中，精煉劑應壓入熔體接近熔鑄爐底部并移動，這樣氧化鋁渣便容易被吸附到鋁熔體表面，通過扒渣操作就可將氧化鋁渣清除掉。精煉過程中鋁熔體溫度一般應保持在 750℃左右，溫度過低不利于氧化鋁渣上浮。另外，在精煉過程中還應通入氮氣、氮―氯混合氣體或氬氣 等精煉氣體，以去除鋁熔體中的氫氣。通入的精煉氣體必須純凈，不含水分和氧氣。 4．靜置 精煉好的鋁熔體應撒上一層覆蓋劑，防止鋁熔體再氧化成渣，同時靜置，讓氫氣進一步逸出。靜置過程中鋁熔體溫度應保持在 750℃左右。 5．鑄造 鑄造時鋁溶體應進行變質處理。變質處理的目的是使晶粒細化，從而減少鑄錠裂紋、冷隔等缺陷，改善擠壓性能。變質處理通常是往鋁熔體中添加 AlTiB細化劑。鑄造時應控制三要素：① 澆鑄溫度。根據結晶器結構選擇，一般為 710℃~730℃；② 水溫。宜 25℃以下，水壓一般為 ~，夏天如果溫度偏高，則必須增大水量；③ 鑄造速度。應根據①、②的規(guī)定而確定。 6．均勻化處理 雖然鋁熔體采用了變質處理，但在大批量生產條件下，鑄錠的成分和組織依然存在不均勻現象。成分偏析和粗大 Mg2Si 相的存在，使合金塑性下降，擠壓困難，型材表面質量差。均勻化處理可使粗大的鑄態(tài)組織 Mg2Si 相溶解在固溶體中，使 Mg2Si 在固溶體內以細小質點均勻析出，從而改善了鑄錠內部的組織，提高了鑄錠質量。研究表明，有效的均勻化處理工藝能提高擠壓速度，提高型材的力學性能和表面光亮度，與未經均勻化處理的鑄錠相 比較，擠壓力約降低6%~8%。 均勻化處理的工藝規(guī)程，應根據合金成分、鑄錠的幾何尺寸、熔鑄質量以及均勻化爐等條件而制定。表 34 為國內常用的幾種 6063 合金均勻化處理工藝。 表 34 常用的 6063 合金均勻化處理工藝 工藝方案 處理溫度（℃） 保溫時間（ h） 冷卻方式 Ⅰ 500~550 6~12 出爐后迅速水冷或風冷 Ⅱ 580~590 2~3 出爐后迅速水冷或風冷 Ⅲ 560~570 4~6 出爐后迅速水冷或風冷 .2 鋁合金型材擠壓生產工藝 目前，鋁合金門窗型材基本上都是采用擠壓方 法生產的。這主要是由于擠壓成形加工方法具有以下特點決定。 ――在擠壓過程中，被擠壓金屬在變形區(qū)能獲得比軋制鍛造更為強烈和均勻的三向壓縮應力狀態(tài)，這可充分發(fā)揮被加工金屬本身的塑性。 ――擠壓法可生產各種截面變化、形狀復雜的實心和空心型材。 ――擠壓加工靈活性很大，只需要更換模具等擠壓工具即可在一臺設備上生產形狀、規(guī)格和品種不同的制品，更換擠壓工具的操作簡便快捷，費時少、功效高。 ――擠壓成形的制品尺寸精度高，表面質量好。 ――擠壓過程對金屬的力學性能有良好的影響。特別是對于某些具有擠壓效應的鋁合金來說，其擠壓 制品在淬火時效后，縱向抗拉強度遠比其它方法加工的同類產品要高。 ――工藝流程簡短，生產操作方便。 一般來說，鋁合金型材擠壓生產工藝包括：擠壓筒加熱、鋁合金鑄錠加熱、工模具加熱、擠壓成形、型材淬火、拉伸矯直、時效等工序。圖 35 是典型鋁合金擠壓生產工藝流程圖。 圖 35 典型鋁合金擠壓生產工藝流程圖 1．擠壓筒加熱 為保證擠出制品的質量，控制粗晶環(huán)深度和晶粒大小，擠壓機的擠壓筒在擠壓成形生產前應進行預加熱，預加熱溫度一般為 400℃～ 450℃。 2．鋁合金鑄錠加熱 鑄錠加熱溫度隨合金不同而不同，但應注意的是鑄 錠加熱溫度上限應稍低于熔點共晶的熔化溫度，建筑門窗用鋁合金的加熱溫度上限一般為 550℃，擠壓606 6061 合金型材時，為保證擠壓熱處理效果，應采用 480℃～ 520℃的溫度加熱。 3．擠壓工具、模具加熱 擠壓工具在擠壓使用前必須預加熱到 300℃～ 400℃。預熱前必須仔細檢查工具尺寸和表面狀況等情況，擠壓工具表面不得有碰傷、劃傷或粘有金屬等現象。 鋁合金型材擠壓成形前應準備好相應的生產模具，并將模具置于模具加熱爐中進行預加熱，模具預加熱溫度一般為 450℃～ 460℃。 4．擠壓成形 鋁合金擠壓成形的方法有很多 種，其中應用最廣泛的是正向擠壓法和反向擠壓法。 正向擠壓法的特點是：擠壓時，擠壓筒一端緊靠前梁，并且被模支撐封死。擠壓軸在主柱塞力的作用下向前擠壓，迫使擠壓筒內金屬流出?？?。此時，鑄錠隨著擠壓過程的進行而逐漸向前移動，其鑄錠表面層與擠壓筒內壁發(fā)生激烈的摩擦并引起鑄錠溫度逐漸升高。正向擠壓時，制品的流動方向與擠壓軸的移動方向一致。 反向擠壓法的特點是：反向或正 /反兩用擠壓機設有雙擠壓軸（擠壓軸和空心模軸）。擠壓時，模軸固定不動，擠壓筒緊靠擠壓軸（或堵頭）。在主柱塞力和擠壓筒柱塞力的作用下，擠壓軸和擠壓筒同步向 前移動，而模軸逐步進入擠壓筒內進行反向擠壓。反向擠壓時，鑄錠表層與擠壓筒內壁之間無相對運動，因而也不發(fā)生摩擦。反向擠壓時制品的流動方向與模軸的相對運動方向相反。 在擠壓成形時應注意控制擠壓速度。選擇擠壓速度的原則是：在保證制品不產生表面裂紋、毛刺和保證扭擰度、彎曲度、波浪度、平面間隙以及其它尺寸偏差等產品質量的前提下，當擠壓機能力允許時，速度越快越好。由于鋁型材擠壓生產的復雜性，擠壓速度受合金、狀態(tài)、鑄錠尺寸、擠壓方法、擠壓力、擠壓溫度、擠壓工具、擠壓系數、制品形狀復雜程度、模具狀況、潤滑條件、制品尺寸等因 素的影響，生產時應根據實際情況選用適宜的擠壓速度。 5．型材淬火 對于 606 6063 等合金擠壓生產的的民用建筑型材，目前都是在擠壓機上直接風冷或水冷淬火。 AlMgSi 系合金的淬火敏感性隨合金中 Mg2Si 含量的增加而增大。 6061 合金的淬火敏感性比 6063 合金大得多，因此 6063 合金擠壓生產時可以采用風冷，而對于 6061 合金則必須采用水冷。無論采用水冷還是采用風冷，獲得好的冷卻效果的前提是 Mg2Si 相必須充分固溶。 6．型材的拉伸矯直 型材擠壓出來并在冷卻儲料臺（床）上冷卻后應對其進行拉伸矯直。拉伸率一般控制在 %~2%范圍內。拉伸矯直型材必須在型材冷卻至 50℃以下時才能進行，嚴禁在高溫狀態(tài)下進行拉伸矯直。拉伸矯直時應根據型材的形狀與尺寸采取適宜的夾持方式和拉伸矯直方法，嚴格控制型材的尺寸偏差及幾何形狀。 7．型材的時效 剛擠壓出來的鋁合金門窗型材，其力學性能（抗拉強度）是很小的，無法滿足建筑使用的要求，為了使型材能夠滿足建筑使用的要求，應對型材進行時效處理。時效處理的方式有兩種，一種是自然時效，另一種是人工時效，對于鋁合金門窗型材一般都是采用人工時效的方式。表 35 是常見的鋁合金門窗型材人工時效 工藝。 表 35 常見鋁合金門窗型材人工時效工藝 合金牌號 狀態(tài) 時效溫度 保溫時間 6063 T5 200℃ 2h T6 190℃ 6h 6063A T5 200℃ 2h T6 190℃ 6h 6463 T5 200℃ 2h T6 190℃ 6h 6060 T5 200℃ 2h 6061 T6 175℃ 8h 注： T T6 是變形鋁及鋁合金狀態(tài)代號。 T5是指由高溫成形過程冷卻，然后進行人工時效的狀態(tài)； T6 是指固溶熱處理后進行人工時效的狀態(tài)。 穿條式隔熱型材生產工藝 穿條式隔熱 型材的生產是將隔熱條穿入到兩部分鋁合金型材的隔熱槽內，使兩部分鋁合金型材通過隔熱條結合在一起，組合成復合型材的加工工藝。此加工工藝可在鋁合金型材表面處理之前進行，也可在表面處理之后進行。穿條式隔熱型材生產一般包括滾齒、穿隔熱條和滾壓成型三個工序。圖 36 為典型穿條式隔熱型材生產工藝流程圖。 圖 36 典型穿條式隔熱型材生產工藝流程圖 1．滾齒 滾齒是采用滾齒機在鋁合金型材的隔熱槽上壓出鋸齒狀的壓痕，目的是為了提高隔熱型材的縱向抗剪值。滾齒質量直接影響隔熱型材的縱向抗剪值，滾齒質量越高，抗剪值越高。 在滾齒前應調節(jié)好滾齒機支承輪高度和寬度，以及滾齒輪的高度和寬度。滾齒后應檢查滾出的齒形，要求隔熱槽兩則的齒形應相近，深度一般以 ~ 為宜。 2．穿隔熱條 穿隔熱條就是將隔熱條穿入到鋁合金型材的隔熱槽內，使兩部分鋁合金型材通過隔熱條連接在一起。穿隔熱條時，應根據型材的形狀，將需要復合的鋁合金型材隔熱槽口向上放置在穿條機工作臺上，預調穿條機出料口高度和寬度，保證隔熱條能夠順利進入鋁合金型材的隔熱槽內。再將另一部分鋁合金型材隔熱槽口朝下疊放在先前的型材上，使上、下兩部分鋁合金型材的槽口對正 。啟動穿條機送料開關，將隔熱條穿入型材的隔熱槽內。 3．滾壓