Industrialización y aplicación de papel de aluminio alveolar.

Investigación sobre la aplicación industrial del papel de aluminio alveolar

Los materiales compuestos tipo sándwich alveolar son livianos, tener buena absorción de energía de compresión, y poseen alta rigidez específica y resistencia específica.

Con un mínimo aumento de peso., Pueden mejorar eficazmente la rigidez a la flexión y mejorar la capacidad de soportar momentos y presiones de flexión., convirtiéndolos en un material industrial ligero ideal.

Actualmente, con una creciente colaboración interdisciplinaria, Los materiales tipo sándwich alveolar atraen cada vez más la atención de los investigadores..

El rápido desarrollo y maduración de los procesos productivos en los últimos años ha supuesto una importante disminución de los costes de producción., Impulsar la aplicación de materiales tipo sándwich alveolar desde los campos militar y aeroespacial a los sectores civil y comercial..

Actualmente, Las estructuras tipo sándwich de panal más utilizadas en el mercado son en su mayoría estructuras de panal hexagonales que imitan los panales naturales..

Los más utilizados son los de nido de abeja de aluminio., Panal Nomex, panal de papel, y panal de fibra de vidrio, que son ampliamente utilizados en la automoción, construcción naval, construcción, y las industrias de embalaje.

Este artículo se centrará en la discusión de los métodos de producción industrial., procesos, y propiedades mecánicas de los materiales sándwich de aluminio alveolar..

Núcleo de panal de papel de aluminio.

1. Estructura tipo sándwich de panal de aluminio

Una estructura tipo sándwich de aluminio alveolar consta de un panel frontal, un panel base, y un grueso, Núcleo de panal de aluminio liviano intercalado entre ellos..

El panel frontal y el núcleo están unidos con un adhesivo para formar una estructura rígida., estructura integrada.

Los paneles superior e inferior suelen estar hechos de 3003 o 5052 láminas de aleación de aluminio, y también se puede laminar con tableros ignífugos, piedra, o cerámica.

Los tratamientos superficiales para los paneles frontales incluyen un revestimiento de fluorocarbono., recubrimiento con rodillo, impresión por transferencia de calor, cepillado, y oxidación. El espesor de los paneles frontales laminados es de 0,4 a 2,0 mm..

El material del marco es perfil de aluminio 6063-T4 o acero inoxidable.. El material de núcleo de panal de aluminio está hecho principalmente de 3003 o 5052 papel de aluminio.

Debido al mayor costo de procesamiento de 5052 aleación, 3003 La aleación es actualmente la más utilizada en el mercado comercial.. El espesor de la lámina de aluminio en el núcleo alveolar varía de 0.02 a 0.08 milímetro, y las longitudes laterales del panal de aluminio están disponibles en 5 milímetro, 6 milímetro, 8 milímetro, 10 milímetro, y 12 milímetro.

Los núcleos de panal se pueden clasificar por forma, incluyendo cuadrado, romboidal, circular, y hexagonal regular.

Comparación de las estructuras y el rendimiento de varias formas., la estructura hexagonal regular es sencilla de fabricar, utiliza menos material, tiene una alta eficiencia estructural, y ofrece una mejor presión y resistencia a la tracción., convirtiéndolo en el tipo más utilizado. El espesor total del panel alveolar es 15-25 milímetro.

2. Procesamiento en blanco de lámina de aluminio en forma de panal

Las tiras en bruto laminadas en frío se procesan principalmente mediante tres métodos: fundición de lingotes laminados en caliente, colada continua y laminado de doble rodillo, y Hazlett colada continua y laminación.

Convencional 3003 Los productos de lámina de aleación en forma de panal utilizan un proceso de fundición por fundición, enfriamiento directo y laminado en caliente..

Durante la fundición, lingotes de aluminio con un contenido de 99.7% o mas alto, residuos solidos, y 10% a 30% El líquido de aluminio electrolítico se coloca en un horno de fundición..

El aluminio fundido se transforma en lingotes. (lingotes planos grandes) de 400-600 mm de espesor a través de moldes de diferentes tamaños.

Los lingotes deben ser cortados por ambos extremos., molido, y recalentado a 480-550 ℃ y mantenido durante 20-25 horas antes de ser enviado a un laminador en caliente de doble bobina.

A través de alta presión, laminación de múltiples pasadas, bobinas de aluminio laminadas en caliente de 6-8 mm de espesor se producen, que luego se transfieren al proceso de laminación en frío para su posterior laminación..

Los equipos de laminación en caliente requieren una alta inversión, implica procesos complejos, consume mucha energía, tiene un largo ciclo de producción, y resulta en costos de producción relativamente altos.

Generalmente se utiliza para producir existencias de latas., láminas de acero para automóviles, placas gruesas de aleación dura, planchas CTP de alta gama, y papel de aluminio electrónico.

La colada y laminación continua de doble rodillo tiene tres formas: top-para, horizontal, e inclinado. Su proceso de casting es prácticamente el mismo..

Primero, lingotes de aluminio con un contenido de 99.7% o mas alto, residuos solidos, y 20% a 60% El líquido de aluminio electrolítico se utiliza como materia prima..

Estos se funden en un horno para formar aluminio o aleación de aluminio.. La temperatura generalmente es inferior a 760 ℃, 90 a 100 ℃ más alto que el punto de fusión del aluminio o aleación de aluminio, usando la temperatura más baja posible.

huawei 3003 rollo gigante de papel de aluminio

Después de refinar y sedimentar, El aluminio fundido se transfiere a un horno de mantenimiento donde la temperatura se controla a 720-740 ℃.. Luego fluye a través de un pico y un canal hacia un dispositivo de desgasificación., donde se agrega un refinador de granos en línea.

Después de la filtración, Fluye hacia una cámara frontal donde se puede controlar el nivel del líquido.. Luego pasa a través de una boquilla de fundición hecha de material de silicato de aluminio con divisores de flujo., y entra en el espacio entre los rodillos de fundición que giran en la misma dirección y están equipados con agua de refrigeración circulante, formando un 6-8 tira fundida de mm.

Luego, esta tira se enrolla en una bobina fundida de un ancho determinado utilizando un dispositivo de bobinado.. El proceso de colada y laminación continua de doble rodillo requiere menos inversión, es altamente eficiente, tiene un bajo consumo de energía, y bajos costos de producción.

Durante la producción, El metal fundido sufre un enfriamiento rápido en la zona de fundición y laminación., con velocidades de enfriamiento que alcanzan 102-103 °C/s. La solidificación se produce mediante una rápida, cristalización térmica direccional, resultando en un crecimiento cristalino altamente direccional, casi perpendicular a la superficie de los rodillos de fundición.

Este proceso se caracteriza por la formación de numerosos cristales dendríticos., acompañado de cierta segregación. En la zona, Los cristales dendríticos en el centro de la tira crecen rápidamente hasta convertirse en cristales columnares., formando un ángulo de 55°-65° con el centro de la tira.

Al producir 6-7 mm de espesor 3003 aleación, con una velocidad de lanzamiento de 600-800 mm/min, la microestructura resultante presenta segregación y granos localmente gruesos..

Esto no sólo aumenta la inestabilidad de la producción sino que también conduce a una menor estabilidad del rendimiento del producto después de procesos de laminación posteriores..

Alto rendimiento (Hazlett) La colada y laminación continua utiliza un horno de mantenimiento de la masa fundida., empleando 80%-85% aluminio fundido y 15%-20% Material sólido para fusión en horno., con la temperatura de fusión controlada en 740-760 ºC.

El proceso emplea un molino de refinación HD2000., donde se inyecta una proporción específica de Ar y Cl₂ a través de un rotor de grafito giratorio de alta velocidad. Después de conformarse con >1 hora, el aluminio fundido fluye a través de un canal de flujo hacia la entrada de la cámara de desgasificación SNIF.

Se agrega un refinador de grano en la entrada.. Luego, el aluminio fundido fluye a través de una caja de filtro hacia una cámara frontal con un nivel de líquido estable y ajustable.. Bajo presión hidrostática, el aluminio fundido fluye hacia una boquilla de fundición aislada al vacío inclinada hacia abajo aproximadamente 6°.

La boquilla está llena de agua en circulación., apoyado por rodillos de soporte magnético, y continuamente lanza un 19 Losa de mm de espesor entre listones de acero superior e inferior con un revestimiento específico en su superficie exterior.

La velocidad de enfriamiento durante la fundición alcanza 30~80 ℃/s, entre el de laminación en caliente tradicional y el de colada continua de doble rodillo. Al producir 3003 papel de aluminio, La estructura del grano es similar a la de los lingotes laminados en caliente..

El planchón fundido se introduce directamente en un laminador de tres rodillos para la laminación continua en caliente., productor 3003 Losas de aleación con un espesor de 2,5 ~ 4,5 mm.. La velocidad de lanzamiento es de 6,5~8 m/min., la velocidad de rodamiento es de 30~80 m/min, y el rendimiento es de 35~50 t/h. Este proceso de fundición y laminación continua de alto rendimiento cuenta con una alta eficiencia de producción..

Comparado con el laminado en caliente, elimina el aserrado, molienda, y procesos de homogeneización, no sólo mejorar la eficiencia de la producción y acortar el ciclo del trabajo en proceso, pero también ahorrando 500 kWh/t en el consumo de electricidad y reduciendo los costes generales en más de 600 yuanes/t.

La investigación nacional actual se centra principalmente en el uso de lingotes laminados en caliente para producir 3003 materiales sándwich de lámina de panal de aleación, mientras que la investigación sobre procesos de fundición y laminación continua de alto rendimiento para producir 3003 Los materiales sándwich de lámina de panal de aleación son casi inexistentes..

Industrialización y aplicación del papel de aluminio alveolar.

3. Procedimiento experimental

El tradicional laminado en caliente 6-8 El proceso de laminación de palanquillas en mm es el siguiente: 6-8 mm de palanquilla → homogeneización → laminación en frío → 0.02-0.08 mm → corte longitudinal → recubrimiento → curado → producto terminado con núcleo de panal.

El proceso de fundición y laminación continua de alto rendimiento es: 2.5-4.5 mm de palanquilla → homogeneización → laminación en frío → 0.02-0.08 mm → corte longitudinal → recubrimiento → curado. Este experimento se refiere al estándar nacional. 3003 composición de la aleación, y el proceso de fundición adopta un estándar de control unificado.

La composición de aleación específica se muestra en la Tabla 1.

El proceso de homogeneización de la 3003 palanquilla de aleación es 550 ℃ para 25-35 h. Después de la homogeneización, el material laminado en caliente tenía un espesor de 7.0 milímetro, una resistencia a la tracción de 106 MPa, y un alargamiento de 43%.

El tocho colado y laminado continuamente tenía un espesor de 3.5 milímetro, una resistencia a la tracción de 117 MPa, y un alargamiento de 39%.

Ambas palanquillas fueron homogeneizadas y procesadas utilizando el mismo método., dando como resultado un espesor del producto terminado de 0.038 milímetro.

Se cortaron muestras del producto terminado en 30 milímetros × 180 mm piezas, y se probaron sus propiedades mecánicas y resistencia al termosellado..

El material laminado en caliente tenía una resistencia a la tracción de 264 MPa, un alargamiento de 4.5%, y una resistencia al termosellado de 15 norte.

El material colado y laminado continuamente tenía una resistencia a la tracción de 272 MPa, un alargamiento de 3.8%, y una resistencia al termosellado de 16 norte.

Según la opinión del mercado, Las propiedades mecánicas de los productos acabados de papel de aluminio alveolar ordinario requieren una resistencia a la tracción. >260 MPa, alargamiento >3%, fuerza del sellado térmico >14 norte, y una superficie plana y limpia para evitar afectar la aplicación del adhesivo posterior.

Comparando estos datos, Está claro que los materiales sándwich de lámina de aluminio alveolar producidos mediante el proceso de fundición y laminación continua de alto rendimiento tienen ventajas significativas., incluyendo un proceso de producción más corto, mayor rendimiento, menor consumo de energía, y mejor rendimiento del producto.

4. Conclusión

El proceso de colada y laminación continua de alto rendimiento para producir 3003 espacios en blanco de lámina de panal de aleación, en comparación con el proceso tradicional de laminación en caliente, Puede acortar significativamente el flujo del proceso y mejorar el rendimiento al tiempo que garantiza la calidad del producto..

Colada y laminación continua de alto rendimiento de 3003 aleación 3.5 mm y laminación en caliente de 7.0 Los espacios en blanco de mm siguieron el mismo proceso de producción., lo que prácticamente no produce diferencias en las propiedades mecánicas de los productos terminados, Ambos cumplen con los requisitos de calidad de la lámina de aluminio alveolar..