Honeycomb-alumiinifolion teollistaminen ja käyttö

Tutkimus hunajakennoalumiinifolion teollisesta soveltamisesta

Honeycomb sandwich -komposiittimateriaalit ovat kevyitä, niillä on hyvä puristusenergian absorptio, ja niillä on korkea ominaisjäykkyys ja ominaislujuus.

Pienellä painonnousulla, ne voivat parantaa tehokkaasti taivutusjäykkyyttä ja parantaa kykyä kestää taivutusmomentteja ja -paineita, mikä tekee niistä ihanteellisen kevyen teollisuusmateriaalin.

Tällä hetkellä, tieteidenvälisen yhteistyön lisääntyessä, hunajakennomateriaalit herättävät yhä enemmän tutkijoiden huomiota.

Tuotantoprosessien nopea kehitys ja kypsyminen viime vuosina on johtanut tuotantokustannusten merkittävään laskuun, hunajakennomateriaalien soveltamisen edistäminen sotilas- ja ilmailualalta siviili- ja kaupallisille aloille.

Tällä hetkellä, markkinoiden yleisimmin käytetyt hunajakennorakenteet ovat enimmäkseen kuusikulmaisia ​​kennorakenteita, jotka jäljittelevät luonnollisia kennoja.

Yleisimmin käytettyjä ovat alumiinikenno, Nomex hunajakenno, paperi hunajakenno, ja lasikuitukenno, joita käytetään laajalti autoteollisuudessa, laivanrakennus, rakennus, ja pakkausteollisuudessa.

Tässä artikkelissa keskitytään käsittelemään teollisia tuotantomenetelmiä, prosesseja, ja alumiinikennomateriaalien mekaaniset ominaisuudet.

Alumiinifolio hunajakenno ydin

1. Alumiininen Honeycomb Sandwich -rakenne

Alumiininen kennokennorakenne koostuu kasvopaneelista, pohjapaneeli, ja paksu, kevyt alumiinikennomainen ydin niiden välissä.

Etupaneeli ja ydin on liimattu yhteen liimalla jäykän rakenteen muodostamiseksi, integroitu rakenne.

Ylä- ja alapaneelit on yleensä valmistettu 3003 tai 5052 seostetut alumiinilevyt, ja voidaan myös laminoida tulenkestävällä levyllä, kivi, tai keramiikkaa.

Kasvopaneelien pintakäsittelyt sisältävät fluorihiilipinnoitteen, telapinnoite, lämmönsiirtopainatus, harjaus, ja hapettumista. Laminoitujen etulevyjen paksuus on 0,4–2,0 mm.

Runkomateriaali on 6063-T4 alumiiniprofiili tai ruostumaton teräs. Se alumiinikennomainen ydinmateriaali on enimmäkseen valmistettu 3003 tai 5052 alumiinifolio.

Korkeampien käsittelykustannusten vuoksi 5052 metalliseos, 3003 metalliseos on tällä hetkellä laajimmin käytetty kaupallisilla markkinoilla. Alumiinifolion paksuus hunajakennoytimessä vaihtelee 0.02 -lla 0.08 mm, ja alumiinikennon sivupituudet ovat saatavilla 5 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, ja 12 mm.

Hunajakennoytimet voidaan luokitella muodon mukaan, neliö mukaan lukien, rombinen, pyöreä, ja säännöllinen kuusikulmainen.

Eri muotojen rakenteiden ja suorituskyvyn vertailu, säännöllinen kuusikulmainen rakenne on helppo valmistaa, kuluttaa vähemmän materiaalia, on korkea rakenteellinen tehokkuus, ja tarjoaa paremman paine- ja vetokestävyyden, mikä tekee siitä eniten käytetyn tyypin. Kennopaneelin kokonaispaksuus on 15-25 mm.

2. Alumiinikennofolion aihion käsittely

Kylmävalssatut nauha-aihiot käsitellään pääasiassa kolmella menetelmällä: kuumavalssattu harkkovalu, kaksoisrulla jatkuva valu ja valssaus, ja Hazlett jatkuva valu ja valssaus.

Perinteinen 3003 metalliseoskennokalvotuotteissa käytetään sulavalettua suorajäähdytystä kuumavalssausvaluprosessia.

Sulatuksen aikana, alumiiniharkot, joiden pitoisuus on 99.7% tai korkeampi, kiinteä jäte, ja 10% -lla 30% elektrolyyttinen alumiinineste asetetaan sulatusuuniin.

Sula alumiini muodostetaan harkoiksi (suuret litteät harkot) - 400-600 mm paksuus erikokoisten muottien läpi.

Harkot on sahattava molemmista päistä, jauhettu, ja lämmitetään uudelleen 480-550 ℃:seen ja säilytetään 20-25 tuntia ennen lähettämistä kaksikelaiseen kuumavalssaamoon.

Korkean paineen kautta, monivaiheinen rullaus, kuumavalssatut alumiinikelat 6-8 mm paksuus valmistetaan, jotka siirretään sitten kylmävalssausprosessiin jatkovalssausta varten.

Kuumavalssauslaitteet vaativat suuria investointeja, sisältää monimutkaisia ​​prosesseja, kuluttaa paljon energiaa, on pitkä tuotantosykli, ja johtaa suhteellisen korkeisiin tuotantokustannuksiin.

Sitä käytetään yleensä tölkkivaraston valmistukseen, autojen teräslevyt, paksut kovaseoslevyt, huippuluokan CTP-levyt, ja elektroninen alumiinifolio.

Kaksoistelaisella jatkuvalla valulla ja valssauksella on kolme muotoa: huippu-for, vaakasuoraan, ja taipuvainen. Niiden valuprosessi on suurelta osin sama.

Ensimmäinen, alumiiniharkot, joiden pitoisuus on 99.7% tai korkeampi, kiinteä jäte, ja 20% -lla 60% raaka-aineena käytetään elektrolyyttistä alumiininestettä.

Nämä sulatetaan uunissa alumiinin tai alumiiniseossulan muodostamiseksi. Lämpötila on yleensä alle 760 ℃, 90 100 ℃ korkeampi kuin alumiinin tai alumiiniseoksen sulamispiste, käyttäen alinta mahdollista lämpötilaa.

Huawei 3003 alumiinifolio jumbo -rulla

Puhdistuksen ja laskeutumisen jälkeen, sula alumiini siirretään säilytysuuniin, jossa lämpötila säädetään 720-740 ℃. Sitten se virtaa nokan ja kourun kautta kaasunpoistolaitteeseen, jossa viljan jauhime lisätään verkossa.

Suodatuksen jälkeen, se virtaa etukammioon, jossa nestetasoa voidaan säätää. Sitten se kulkee alumiinisilikaattimateriaalista valmistetun valusuuttimen läpi virtauksenjakajilla, ja tulee samaan suuntaan pyörivien valutelojen väliseen tilaan, joka on varustettu kiertävällä jäähdytysvedellä, muodostaen a 6-8 mm valettu nauha.

Tämä nauha kelataan sitten tietyn leveäksi valetuksi kelaksi kelauslaitetta käyttämällä. Kaksirullainen jatkuva valu- ja valssausprosessi vaatii vähemmän investointeja, on erittäin tehokas, on alhainen energiankulutus, ja alhaiset tuotantokustannukset.

Tuotannon aikana, sula metalli jäähtyy nopeasti valu- ja valssausvyöhykkeellä, jäähdytysnopeuden saavuttaessa 102-103 °C/s. Kiinteytys tapahtuu nopeasti, suunnattu lämpökiteytys, mikä johtaa erittäin suuntautuneeseen kiteen kasvuun, lähes kohtisuorassa valutelojen pintaan nähden.

Tälle prosessille on ominaista lukuisten dendriittikiteiden muodostuminen, johon liittyy jonkinlainen erottelu. Paikallisesti, kaistalekeskuksen dendriittikiteet kasvavat nopeasti pylväskiteiksi, muodostaen 55°-65° kulman nauhan keskustan kanssa.

Kun tuotetaan 6-7 mm paksu 3003 metalliseos, valunopeudella 600-800 mm/min, tuloksena olevassa mikrorakenteessa on erottumista ja paikallisesti karkeita rakeita.

Tämä ei ainoastaan ​​lisää tuotannon epävakautta, vaan johtaa myös tuotteen suorituskyvyn stabiilisuuden heikkenemiseen myöhempien valssausprosessien jälkeen.

Korkea suorituskyky (Hazlett) jatkuvassa valussa ja valssauksessa käytetään sulatteenpito-uunia, työllistävät 80%-85% sulaa alumiinia ja 15%-20% kiinteä materiaali uunissa sulatukseen, sulamislämpötilan ollessa säädetty arvoon 740-760 ° C.

Prosessissa käytetään HD2000-jalostamyllyä, jossa tietty Ar:n ja Cl2:n suhde ruiskutetaan nopeasti pyörivän grafiittiroottorin kautta. Sovittuaan >1 tunnin, sula alumiini virtaa virtauskanavan kautta SNIF-kaasunpoistokammion tuloaukkoon.

Tuloaukkoon lisätään viljanjauhija. Sula alumiini virtaa sitten suodatinlaatikon läpi etukammioon, jossa on vakaa ja säädettävä nestetaso. Hydrostaattisen paineen alaisena, sula alumiini virtaa tyhjiöeristettyyn valusuuttimeen, joka on kallistettu alaspäin noin 6°.

Suutin on täytetty kiertovedellä, magneettisten tukitelojen tukema, ja heittää jatkuvasti a 19 mm paksu laatta ylemmän ja alemman teräsnauhan välissä, jonka ulkopinnalla on erityinen pinnoite.

Jäähdytysnopeus valun aikana saavuttaa 30-80 ℃/s, perinteisen kuumavalssauksen ja kaksoisvalssin jatkuvan valun välissä. Kun tuotetaan 3003 alumiinifolio, raerakenne on lähellä kuumavalssattujen harkojen raerakennetta.

Valettu laatta syötetään suoraan kolmitelamyllyyn jatkuvaa kuumavalssausta varten, tuottaa 3003 seoslevyt, joiden paksuus on 2,5–4,5 mm. Valunopeus on 6,5-8 m/min, vierintänopeus on 30-80 m/min, ja tuotto on 35-50 t/h. Tällä korkean suorituskyvyn jatkuvalla valu- ja valssausprosessilla on korkea tuotantotehokkuus.

Kuumavalssaukseen verrattuna, se eliminoi sahauksen, jyrsintä, ja homogenointiprosessit, ei vain parantamalla tuotannon tehokkuutta ja lyhentämällä työstöprosessia, mutta myös säästää 500 kWh/t lisää sähkönkulutusta ja vähentää kokonaiskustannuksia yli 600 yuania/t.

Nykyinen kotimainen tutkimus keskittyy ensisijaisesti kuumavalssatun harkkovalun käyttöön tuotannossa 3003 seostetut hunajakennofolio sandwich materiaalit, samalla kun tutkitaan korkean suorituskyvyn jatkuvaa valu- ja valssausprosesseja tuotantoa varten 3003 metalliseos kennofolio sandwich materiaaleja on lähes olematon.

Hunajakennoalumiinifolion teollistaminen ja levitys

3. Kokeellinen menettely

Perinteinen kuumavalssattu 6-8 mm aihion valssausprosessi on seuraava: 6-8 mm aihio → homogenointi → kylmävalssaus → 0.02-0.08 mm → leikkaus → päällystys → kovetus → hunajakennosydämen lopputuote.

Korkean suorituskyvyn jatkuva valu- ja valssausprosessi on: 2.5-4.5 mm aihio → homogenointi → kylmävalssaus → 0.02-0.08 mm → leikkaus → pinnoitus → kovetus. Tämä kokeilu viittaa kansalliseen standardiin 3003 metalliseoksen koostumus, ja sulatusprosessissa käytetään yhtenäistä valvontastandardia.

Spesifinen seoskoostumus on esitetty taulukossa 1.

Homogenointiprosessi 3003 metalliseos aihio on 550 ℃ varten 25-35 h. Homogenisoinnin jälkeen, kuumavalssatun massan paksuus oli 7.0 mm, vetolujuus 106 MPA, ja pidennys 43%.

Jatkuvasti valetun ja valssatun aihion paksuus oli 3.5 mm, vetolujuus 117 MPA, ja pidennys 39%.

Molemmat aihiot homogenisoitiin ja käsiteltiin samalla menetelmällä, tuloksena lopputuotteen paksuus 0.038 mm.

Näytteitä valmiista tuotteesta leikattiin 30 mm × 180 mm kappaleita, ja niiden mekaaniset ominaisuudet ja kuumasaumauslujuus testattiin.

Kuumavalssatun massan vetolujuus oli 264 MPA, pidennys 4.5%, ja lämpösaumauslujuus 15 N.

Jatkuvasti valetun ja valssatun materiaalin vetolujuus oli 272 MPA, pidennys 3.8%, ja lämpösaumauslujuus 16 N.

Markkinapalautteen mukaan, tavallisten hunajakennoalumiinifoliovalmiiden tuotteiden mekaaniset ominaisuudet vaativat vetolujuutta >260 MPA, pidennys >3%, kuumasauman lujuus >14 N, ja tasainen ja puhdas pinta, jotta se ei vaikuta myöhempään liiman levitykseen.

Vertaamalla näitä tietoja, on selvää, että alumiinikennofoliomateriaaleilla, jotka on valmistettu korkean suorituskyvyn jatkuvalla valu- ja valssausprosessilla, on merkittäviä etuja, mukaan lukien lyhyempi tuotantoprosessi, korkeampi tuotto, pienempi energiankulutus, ja parempi tuotteen suorituskyky.

4. Johtopäätös

Tehokas jatkuva valu- ja valssausprosessi tuotantoa varten 3003 metalliseoskennofolioaihiot, verrattuna perinteiseen kuumavalssausprosessiin, voi lyhentää merkittävästi prosessin kulkua ja parantaa saantoa samalla kun varmistetaan tuotteen laatu.

Korkean suorituskyvyn jatkuva valu ja valssaus 3003 metalliseos 3.5 mm ja kuumavalssaus 7.0 mm aihiot noudattivat samaa valmistusprosessia, tuloksena ei käytännössä ole eroa valmiiden tuotteiden mekaanisissa ominaisuuksissa, molemmat täyttävät alumiinikennofolion laatuvaatimukset.