Industrialisasi dan Penerapan Honeycomb Aluminium Foil

Penelitian Aplikasi Industri Honeycomb Aluminium Foil

Bahan komposit sandwich sarang lebah ringan, mempunyai daya serap energi tekan yang baik, dan memiliki kekakuan spesifik dan kekuatan spesifik yang tinggi.

Dengan penambahan berat badan minimal, mereka dapat secara efektif meningkatkan kekakuan lentur dan meningkatkan kemampuan menahan momen dan tekanan lentur, menjadikannya bahan industri ringan yang ideal.

Saat ini, dengan meningkatnya kolaborasi interdisipliner, bahan sandwich sarang lebah semakin menarik perhatian para peneliti.

Pesatnya perkembangan dan pematangan proses produksi dalam beberapa tahun terakhir telah menyebabkan penurunan biaya produksi secara signifikan, mendorong penerapan bahan sandwich sarang lebah dari bidang militer dan ruang angkasa ke sektor sipil dan komersial.

Saat ini, struktur sandwich sarang lebah yang paling banyak digunakan di pasaran sebagian besar adalah struktur sarang lebah heksagonal yang meniru sarang lebah alami.

Yang paling umum digunakan termasuk sarang lebah aluminium, Sarang madu Nomex, sarang lebah kertas, dan sarang lebah fiberglass, yang banyak digunakan dalam otomotif, pembuatan kapal, konstruksi, dan industri pengemasan.

Tulisan ini akan fokus membahas metode produksi industri, proses, dan sifat mekanik bahan sandwich sarang lebah aluminium.

Inti sarang lebah aluminium foil

1. Struktur Sandwich Sarang Lebah Aluminium

Struktur sandwich sarang lebah aluminium terdiri dari panel muka, panel dasar, dan tebal, inti sarang lebah aluminium ringan terjepit di antara keduanya.

Panel muka dan inti diikat bersama dengan perekat hingga membentuk kaku, struktur terintegrasi.

Panel atas dan bawah biasanya terbuat dari 3003 atau 5052 lembaran aluminium paduan, dan juga dapat dilaminasi dengan papan tahan api, batu, atau keramik.

Perawatan permukaan untuk panel muka mencakup pelapisan fluorokarbon, lapisan rol, pencetakan perpindahan panas, penyikatan, dan oksidasi. Ketebalan panel muka yang dilaminasi adalah 0,4–2,0 mm.

Bahan rangkanya adalah profil aluminium 6063-T4 atau baja tahan karat. Itu bahan inti sarang lebah aluminium sebagian besar terbuat dari 3003 atau 5052 alumunium foil.

Karena biaya pemrosesan yang lebih tinggi 5052 paduan, 3003 paduan saat ini yang paling banyak digunakan di pasar komersial. Ketebalan aluminium foil pada inti sarang lebah berkisar antara 0.02 ke 0.08 mm, dan panjang sisi sarang lebah aluminium tersedia 5 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, Dan 12 mm.

Inti sarang lebah dapat dikategorikan berdasarkan bentuknya, termasuk persegi, genjang, bundar, dan heksagonal beraturan.

Membandingkan struktur dan kinerja berbagai bentuk, struktur heksagonal biasa mudah dibuat, menggunakan lebih sedikit bahan, memiliki efisiensi struktural yang tinggi, dan menawarkan tekanan dan ketahanan tarik yang lebih baik, menjadikannya tipe yang paling banyak digunakan. Ketebalan keseluruhan panel sarang lebah adalah 15-25 mm.

2. Pemrosesan Kosong Aluminium Honeycomb Foil

Strip blanko canai dingin terutama diproses menggunakan tiga metode: pengecoran ingot canai panas, pengecoran dan penggulungan kontinyu twin-roll, dan Hazlett pengecoran dan penggulungan terus menerus.

Konvensional 3003 produk foil sarang lebah paduan menggunakan proses pengecoran pengecoran panas pendinginan langsung pengecoran leleh.

Selama peleburan, aluminium ingot dengan kandungan 99.7% atau lebih tinggi, limbah padat, Dan 10% ke 30% cairan aluminium elektrolitik ditempatkan dalam tungku peleburan.

Aluminium cair dibentuk menjadi batangan (ingot datar besar) dari 400-600 ketebalan mm melalui cetakan dengan ukuran berbeda.

Ingot harus digergaji di kedua ujungnya, digiling, dan dipanaskan kembali hingga 480-550℃ dan ditahan 20-25 jam sebelum dikirim ke pabrik penggilingan panas kumparan ganda.

Melalui tekanan tinggi, penggulungan multi-lintasan, gulungan aluminium canai panas dari 6-8 ketebalan mm diproduksi, yang kemudian dipindahkan ke proses pengerolan dingin untuk penggulungan lebih lanjut.

Peralatan pengerolan panas memerlukan investasi yang tinggi, melibatkan proses yang rumit, menghabiskan banyak energi, memiliki siklus produksi yang panjang, dan mengakibatkan biaya produksi yang relatif tinggi.

Umumnya digunakan untuk memproduksi stok kaleng, lembaran baja otomotif, pelat paduan keras yang tebal, pelat CTP kelas atas, dan aluminium foil elektronik.

Pengecoran dan penggulungan kontinyu twin-roll memiliki tiga bentuk: atas untuk, horisontal, dan cenderung. Proses casting mereka sebagian besar sama.

Pertama, aluminium ingot dengan kandungan 99.7% atau lebih tinggi, limbah padat, Dan 20% ke 60% cairan aluminium elektrolitik digunakan sebagai bahan baku.

Ini dilebur dalam tungku untuk membentuk lelehan aluminium atau paduan aluminium. Suhu umumnya di bawah 760℃, 90 hingga 100℃ lebih tinggi dari titik leleh aluminium atau paduan aluminium, menggunakan suhu serendah mungkin.

Huawei 3003 alumunium foil jumbo roll

Setelah disempurnakan dan diselesaikan, aluminium cair dipindahkan ke tungku penahan di mana suhu dikontrol pada 720-740℃. Kemudian mengalir melalui cerat dan bak ke perangkat degassing, di mana pemurni biji-bijian ditambahkan secara online.

Setelah penyaringan, itu mengalir ke ruang depan di mana level cairan dapat dikontrol. Kemudian melewati nosel pengecoran yang terbuat dari bahan aluminium silikat dengan pembagi aliran, dan memasuki ruang antar gulungan pengecoran yang berputar searah dan dilengkapi dengan sirkulasi air pendingin, membentuk a 6-8 mm strip cor.

Strip ini kemudian digulung menjadi gulungan cor dengan lebar tertentu menggunakan alat penggulung. Proses pengecoran dan penggulungan kontinyu twin-roll memerlukan investasi yang lebih sedikit, sangat efisien, memiliki konsumsi energi yang rendah, dan biaya produksi yang rendah.

Selama produksi, logam cair mengalami pendinginan cepat di zona pengecoran dan pengerolan, dengan tingkat pendinginan mencapai 102-103 °C/detik. Solidifikasi terjadi secara cepat, kristalisasi termal terarah, menghasilkan pertumbuhan kristal yang sangat terarah, hampir tegak lurus terhadap permukaan gulungan pengecoran.

Proses ini ditandai dengan terbentuknya banyak kristal dendritik, disertai dengan beberapa segregasi. Secara lokal, kristal dendritik di pusat strip dengan cepat tumbuh menjadi kristal kolumnar, membentuk sudut 55°-65° dengan pusat strip.

Saat memproduksi 6-7 tebal mm 3003 paduan, dengan kecepatan casting 600-800 mm/menit, struktur mikro yang dihasilkan menunjukkan segregasi dan butiran kasar lokal.

Hal ini tidak hanya meningkatkan ketidakstabilan produksi tetapi juga menyebabkan penurunan stabilitas kinerja produk setelah proses penggulungan berikutnya.

Throughput tinggi (Hazlett) pengecoran dan penggulungan kontinyu menggunakan tungku penahan leleh, mempekerjakan 80%-85% aluminium cair dan 15%-20% bahan padat untuk peleburan dalam tungku, dengan suhu leleh dikontrol pada 740-760 °C.

Prosesnya menggunakan pabrik penyulingan HD2000, di mana perbandingan spesifik Ar dan Cl₂ disuntikkan melalui rotor grafit yang berputar berkecepatan tinggi. Setelah menetap >1 jam, aluminium cair mengalir melalui saluran aliran ke saluran masuk ruang degassing SNIF.

Pemurni biji-bijian ditambahkan di saluran masuk. Aluminium cair kemudian dialirkan melalui kotak filter ke ruang depan dengan tingkat cairan yang stabil dan dapat disesuaikan. Di bawah tekanan hidrostatik, aluminium cair mengalir ke nosel pengecoran berinsulasi vakum yang dimiringkan ke bawah sekitar 6°.

Nosel diisi dengan air yang bersirkulasi, didukung oleh rol pendukung magnetik, dan terus menerus melemparkan a 19 pelat setebal mm antara strip baja atas dan bawah dengan lapisan khusus pada permukaan luarnya.

Laju pendinginan selama pengecoran mencapai 30~80 ℃/s, berada di antara pengecoran kontinu pengerolan panas tradisional dan pengecoran kontinu gulungan kembar. Saat memproduksi 3003 alumunium foil, struktur butirannya mirip dengan ingot canai panas.

Pelat cor diumpankan langsung ke pabrik tiga gulungan untuk penggulungan panas terus menerus, memproduksi 3003 pelat paduan dengan ketebalan 2,5~4,5 mm. Kecepatan casting adalah 6,5~8 m/menit, kecepatan bergulir adalah 30~80 m/menit, dan throughputnya adalah 35~50 t/jam. Proses pengecoran dan penggulungan kontinyu dengan throughput tinggi ini menghasilkan efisiensi produksi yang tinggi.

Dibandingkan dengan pengerolan panas, itu menghilangkan penggergajian, penggilingan, dan proses homogenisasi, tidak hanya meningkatkan efisiensi produksi dan memperpendek siklus barang dalam proses, tapi juga menabung 500 kWh/t dalam konsumsi listrik dan mengurangi biaya keseluruhan hingga lebih 600 yuan/t.

Penelitian dalam negeri saat ini terutama berfokus pada penggunaan pengecoran ingot canai panas untuk produksi 3003 bahan sandwich foil sarang lebah paduan, sementara penelitian tentang proses pengecoran dan penggulungan kontinyu dengan throughput tinggi untuk produksi 3003 bahan sandwich honeycomb foil paduan hampir tidak ada.

Industrialisasi dan penerapan aluminium foil sarang lebah

3. Prosedur Eksperimental

Gulungan panas tradisional 6-8 proses penggulungan billet mm adalah sebagai berikut: 6-8 mm billet → homogenisasi → pengerolan dingin → 0.02-0.08 mm → menggorok → pelapisan → pengawetan → produk jadi inti sarang lebah.

Proses pengecoran dan penggulungan kontinyu dengan throughput tinggi adalah: 2.5-4.5 mm billet → homogenisasi → pengerolan dingin → 0.02-0.08 mm → menggorok → melapisi → menyembuhkan. Percobaan ini mengacu pada standar nasional 3003 komposisi paduan, dan proses peleburan mengadopsi standar kontrol terpadu.

Komposisi paduan spesifik ditunjukkan pada Tabel 1.

Proses homogenisasi untuk 3003 billet paduan adalah 550 ℃ untuk 25-35 H. Setelah homogenisasi, stok canai panas memiliki ketebalan 7.0 mm, kekuatan tarik 106 MPa, dan perpanjangan dari 43%.

Billet yang dicor dan digulung secara kontinyu memiliki ketebalan 3.5 mm, kekuatan tarik 117 MPa, dan perpanjangan dari 39%.

Kedua billet dihomogenisasi dan diproses menggunakan metode yang sama, menghasilkan ketebalan produk jadi 0.038 mm.

Sampel produk jadi dipotong 30 mm× 180 potongan mm, dan sifat mekanik serta kekuatan penyegelan panasnya diuji.

Stok canai panas mempunyai kekuatan tarik sebesar 264 MPa, perpanjangan dari 4.5%, dan kekuatan penyegelan panas 15 N.

Bahan baku yang dicor dan digulung secara kontinyu mempunyai kekuatan tarik sebesar 272 MPa, perpanjangan dari 3.8%, dan kekuatan penyegelan panas 16 N.

Menurut umpan balik pasar, sifat mekanik produk jadi aluminium foil sarang lebah biasa memerlukan kekuatan tarik >260 MPa, Elongasi >3%, kekuatan segel panas >14 N, dan permukaan yang rata dan bersih untuk menghindari pengaruh pada aplikasi perekat hilir.

Membandingkan data ini, jelas bahwa bahan sandwich aluminium honeycomb foil yang diproduksi menggunakan proses pengecoran dan penggulungan kontinyu dengan throughput tinggi memiliki keunggulan yang signifikan, termasuk proses produksi yang lebih singkat, hasil yang lebih tinggi, konsumsi energi yang lebih rendah, dan kinerja produk yang lebih baik.

4. Kesimpulan

Proses pengecoran dan penggulungan kontinyu dengan throughput tinggi untuk produksi 3003 paduan kosong foil sarang lebah, dibandingkan dengan proses pengerolan panas tradisional, dapat secara signifikan mempersingkat aliran proses dan meningkatkan hasil sekaligus memastikan kualitas produk.

Pengecoran dan penggulungan kontinyu dengan throughput tinggi 3003 paduan 3.5 mm dan pengerolan panas 7.0 mm blank mengikuti proses produksi yang sama, sehingga hampir tidak ada perbedaan dalam sifat mekanik produk jadi, keduanya memenuhi persyaratan kualitas aluminium honeycomb foil.