Industrialisering og anvendelse af honeycomb aluminiumsfolie

Forskning i den industrielle anvendelse af honeycomb aluminiumsfolie

Honeycomb sandwich kompositmaterialer er lette, har god kompressionsenergiabsorption, og har høj specifik stivhed og specifik styrke.

Med minimal vægtstigning, de kan effektivt forbedre bøjningsstivheden og forbedre evnen til at modstå bøjningsmomenter og tryk, hvilket gør dem til et ideelt let industrielt materiale.

For tiden, med stigende tværfagligt samarbejde, honeycomb sandwichmaterialer tiltrækker mere og mere opmærksomhed fra forskere.

Den hurtige udvikling og modning af produktionsprocesser i de senere år har ført til et betydeligt fald i produktionsomkostningerne, at drive anvendelsen af ​​honeycomb-sandwichmaterialer fra militær- og rumfartsområder til civile og kommercielle sektorer.

For tiden, de mest udbredte honeycomb-sandwichstrukturer på markedet er for det meste sekskantede honeycomb-strukturer, der efterligner naturlige honeycombs.

De mest almindeligt anvendte omfatter aluminiums honeycomb, Nomex honeycomb, papir honeycomb, og glasfiber honeycomb, som er meget brugt i bilindustrien, skibsbygning, konstruktion, og emballageindustrien.

Denne artikel vil fokusere på at diskutere de industrielle produktionsmetoder, processer, og mekaniske egenskaber af aluminium honeycomb sandwich materialer.

Alufolie honeycomb kerne

1. Aluminium Honeycomb Sandwich Struktur

En honeycomb-sandwichstruktur af aluminium består af et ansigtspanel, et bundpanel, og en tyk, letvægts bikagekerne af aluminium klemt mellem dem.

Frontpanelet og kernen er bundet sammen med et klæbemiddel for at danne en stiv, integreret struktur.

Top- og bundpanelerne er typisk lavet af 3003 eller 5052 legerede aluminiumsplader, og kan også lamineres med brandsikre plader, sten, eller keramik.

Overfladebehandlinger til ansigtspanelerne inkluderer fluorcarbonbelægning, rullebelægning, varmeoverførselstryk, børstning, og oxidation. Tykkelsen af ​​de laminerede frontpaneler er 0,4–2,0 mm.

Rammematerialet er 6063-T4 aluminiumsprofil eller rustfrit stål. De aluminium honeycomb kerne materiale er for det meste lavet af 3003 eller 5052 Aluminiumsfolie.

På grund af de højere behandlingsomkostninger på 5052 legering, 3003 legering er i øjeblikket den mest udbredte på det kommercielle marked. Tykkelsen af ​​aluminiumsfolien i honeycomb-kernen spænder fra 0.02 til 0.08 mm, og sidelængderne af aluminiums honeycomb fås i 5 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, og 12 mm.

Honeycomb-kerner kan kategoriseres efter form, inklusive kvadrat, rombe, cirkulær, og regulær sekskantet.

Sammenligning af strukturer og ydeevne af forskellige former, den regulære sekskantede struktur er enkel at fremstille, bruger mindre materiale, har høj strukturel effektivitet, og giver bedre tryk- og trækmodstand, hvilket gør den til den mest udbredte type. Den samlede tykkelse af honeycomb panelet er 15-25 mm.

2. Aluminium honeycomb folie blank behandling

Koldvalsede båndemner behandles hovedsageligt ved hjælp af tre metoder: varmvalset barrestøbning, twin-roll kontinuerlig støbning og valsning, og Hazlett kontinuerlig støbning og valsning.

Konventionel 3003 legerede honeycomb folieprodukter anvender en smeltestøbning direkte-kølende varmvalsende støbeproces.

Under smeltning, aluminiumsbarrer med et indhold af 99.7% eller højere, fast affald, og 10% til 30% elektrolytisk aluminiumsvæske anbringes i en smelteovn.

Det smeltede aluminium formes til barrer (store flade barrer) af 400-600 mm tykkelse gennem forme i forskellige størrelser.

Barrene skal saves i begge ender, formalet, og genopvarmet til 480-550 ℃ og holdt i 20-25 timer før de sendes til et dobbeltspiral varmtvalseværk.

Gennem højtryk, multi-pass rullende, varmvalsede aluminiumsspoler af 6-8 mm tykkelse fremstilles, som derefter overføres til koldvalseprocessen til videre valsning.

Varmvalsende udstyr kræver høje investeringer, involverer komplekse processer, bruger meget energi, har en lang produktionscyklus, og resulterer i relativt høje produktionsomkostninger.

Det bruges generelt til at producere dåselager, stålplader til biler, tykke hårde legeringsplader, high-end CTP plader, og elektronisk aluminiumsfolie.

Twin-roll kontinuerlig støbning og valsning har tre former: top-til, vandret, og tilbøjelig. Deres støbeproces er stort set den samme.

Først, aluminiumsbarrer med et indhold af 99.7% eller højere, fast affald, og 20% til 60% elektrolytisk aluminiumsvæske anvendes som råmateriale.

Disse smeltes i en ovn for at danne smelte af aluminium eller aluminiumslegering. Temperaturen er generelt under 760 ℃, 90 til 100 ℃ højere end smeltepunktet for aluminium eller aluminiumslegering, ved at bruge den lavest mulige temperatur.

Huawei 3003 aluminiumsfolie jumbo roll

Efter raffinering og afsætning, det smeltede aluminium overføres til en holdeovn, hvor temperaturen styres til 720-740 ℃. Det strømmer derefter gennem en tud og et trug ind i en afgasningsanordning, hvor en kornraffiner tilføjes online.

Efter filtrering, det strømmer ind i et forkammer, hvor væskeniveauet kan kontrolleres. Det passerer derefter gennem en støbedyse lavet af aluminiumsilikatmateriale med flowdelere, og kommer ind i rummet mellem støbevalser, der roterer i samme retning og er udstyret med cirkulerende kølevand, danner en 6-8 mm støbt bånd.

Denne strimmel oprulles derefter til en støbt spole af en vis bredde ved hjælp af en spoleanordning. Den dobbeltvalsede kontinuerlige støbe- og valseproces kræver færre investeringer, er yderst effektiv, har lavt energiforbrug, og lave produktionsomkostninger.

Under produktionen, det smeltede metal gennemgår hurtig afkøling i støbe- og valsezonen, med kølehastigheder på vej 102-103 °C/s. Størkning sker gennem hurtig, retningsbestemt termisk krystallisation, hvilket resulterer i stærkt retningsbestemt krystalvækst, næsten vinkelret på overfladen af ​​støbevalserne.

Denne proces er karakteriseret ved dannelsen af ​​talrige dendritiske krystaller, ledsaget af en vis adskillelse. Lokalt, de dendritiske krystaller i strimmelmidten vokser hurtigt til søjleformede krystaller, danner en vinkel på 55°-65° med strimmelmidten.

Ved produktion 6-7 mm tyk 3003 legering, med en kastehastighed på 600-800 mm/min, den resulterende mikrostruktur udviser segregation og lokalt grove korn.

Dette øger ikke kun produktionsustabiliteten, men fører også til nedsat produktydelsesstabilitet efter efterfølgende valseprocesser.

Høj gennemstrømning (Hazlett) kontinuerlig støbning og valsning anvender en smelteholdig ovn, beskæftiger 80%-85% smeltet aluminium og 15%-20% fast materiale til smeltning i ovnen, med smeltetemperaturen styret til 740-760 ° C..

Processen anvender en HD2000 raffineringsmølle, hvor et specifikt forhold mellem Ar og Cl2 injiceres via en højhastigheds roterende grafitrotor. Efter at have nøjes med >1 time, det smeltede aluminium strømmer gennem en strømningskanal ind i indløbet til SNIF-afgasningskammeret.

En kornraffiner tilsættes ved indløbet. Det smeltede aluminium strømmer derefter gennem en filterkasse ind i et frontkammer med et stabilt og justerbart væskeniveau. Under hydrostatisk tryk, det smeltede aluminium flyder ind i en vakuumisoleret støbedyse, der vippes nedad ved ca. 6°.

Dysen er fyldt med cirkulerende vand, understøttet af magnetiske støtteruller, og kaster løbende en 19 mm tyk plade mellem øvre og nedre stålbånd med en specifik belægning på deres ydre overflade.

Afkølingshastigheden under støbning når 30~80 ℃/s, falder mellem traditionel varmvalsning og dobbeltvalsning kontinuerlig støbning. Ved produktion 3003 Aluminiumsfolie, kornstrukturen er tæt på den for varmvalsede barrer.

Den støbte plade føres direkte ind i en trevalsemølle til varm kontinuerlig valsning, producerer 3003 legeringsplader med en tykkelse på 2,5~4,5 mm. Støbehastigheden er 6,5 ~ 8 m/min, rullehastigheden er 30~80 m/min, og gennemløbet er 35~50 t/t. Denne kontinuerlige støbe- og valseproces med høj gennemstrømning kan prale af høj produktionseffektivitet.

Sammenlignet med varmvalsning, det eliminerer savning, fræsning, og homogeniseringsprocesser, ikke kun at forbedre produktionseffektiviteten og forkorte work-in-proces cyklussen, men også at spare 500 kWh/t i elforbrug og reducerer de samlede omkostninger med over 600 yuan/t.

Nuværende indenlandsk forskning fokuserer primært på at bruge varmvalset ingotstøbning til at producere 3003 legeret honeycomb folie sandwich materialer, mens der forskes i kontinuerlige støbe- og valseprocesser med høj gennemstrømning til produktion 3003 legeret honeycomb folie sandwich materialer er næsten ikke-eksisterende.

Industrialisering og påføring af honeycomb aluminiumsfolie

3. Eksperimentel procedure

Den traditionelle varmvalsede 6-8 mm valseproces er som følger: 6-8 mm billet → homogenisering → koldvalsning → 0.02-0.08 mm → opskæring → belægning → hærdning → honeycomb kerne færdigt produkt.

High-throughput kontinuerlig støbning og valseproces er: 2.5-4.5 mm billet → homogenisering → koldvalsning → 0.02-0.08 mm → slidsning → belægning → hærdning. Dette eksperiment refererer til den nationale standard 3003 legeringssammensætning, og smelteprocessen vedtager en samlet kontrolstandard.

Den specifikke legeringssammensætning er vist i tabel 1.

Homogeniseringsprocessen for 3003 legering billet er 550 ℃ for 25-35 h. Efter homogenisering, det varmvalsede materiel havde en tykkelse på 7.0 mm, en trækstyrke på 106 MPA, og en forlængelse af 43%.

Den kontinuerligt støbte og valsede barre havde en tykkelse på 3.5 mm, en trækstyrke på 117 MPA, og en forlængelse af 39%.

Begge barrer blev homogeniseret og behandlet ved anvendelse af samme metode, resulterer i en færdigvaretykkelse på 0.038 mm.

Prøver af det færdige produkt blev skåret i 30 mm × 180 mm stykker, og deres mekaniske egenskaber og varmeforseglingsstyrke blev testet.

Det varmvalsede materiel havde en trækstyrke på 264 MPA, en forlængelse af 4.5%, og en varmeforseglingsstyrke på 15 N.

Det kontinuerligt støbte og valsede materiel havde en trækstyrke på 272 MPA, en forlængelse af 3.8%, og en varmeforseglingsstyrke på 16 N.

Ifølge markedsfeedback, de mekaniske egenskaber af almindelige honeycomb aluminiumsfolie færdige produkter kræver en trækstyrke >260 MPA, Forlængelse >3%, varmeforseglingsstyrke >14 N, og en flad og ren overflade for at undgå at påvirke nedstrøms klæbemiddelpåføring.

Sammenligning af disse data, det er tydeligt, at sandwichmaterialer af honeycomb-folie fremstillet ved hjælp af højkapacitets kontinuerlig støbe- og valseproces har betydelige fordele, herunder en kortere produktionsproces, højere udbytte, lavere energiforbrug, og bedre produktydelse.

4. Konklusion

Den kontinuerlige støbe- og valseproces med høj gennemstrømning til produktion 3003 legeret honeycomb folie emner, sammenlignet med den traditionelle varmvalseproces, kan forkorte procesflowet markant og forbedre udbyttet og samtidig sikre produktkvaliteten.

Høj gennemstrømning kontinuerlig støbning og valsning af 3003 legering 3.5 mm og varmvalsning af 7.0 mm emner fulgte samme produktionsproces, hvilket resulterer i stort set ingen forskel i de færdige produkters mekaniske egenskaber, begge opfylder kvalitetskravene til aluminiums bikagefolie.