Industrialisatie en toepassing van honingraataluminiumfolie

Onderzoek naar de industriële toepassing van honingraataluminiumfolie

Honingraatsandwichcomposietmaterialen zijn lichtgewicht, hebben een goede compressie-energieabsorptie, en bezitten een hoge specifieke stijfheid en specifieke sterkte.

Met minimale gewichtstoename, ze kunnen de buigstijfheid effectief verbeteren en het vermogen vergroten om buigmomenten en -drukken te weerstaan, waardoor ze een ideaal lichtgewicht industrieel materiaal zijn.

Momenteel, met toenemende interdisciplinaire samenwerking, Honingraatsandwichmaterialen trekken steeds meer aandacht van onderzoekers.

De snelle ontwikkeling en rijping van productieprocessen in de afgelopen jaren hebben geleid tot een aanzienlijke daling van de productiekosten, het stimuleren van de toepassing van honingraatsandwichmaterialen uit militaire en ruimtevaartvelden naar de civiele en commerciële sector.

Momenteel, de meest gebruikte honingraatsandwichstructuren op de markt zijn meestal zeshoekige honingraatstructuren die natuurlijke honingraten nabootsen.

De meest gebruikte zijn onder meer aluminiumhoningraat, Nomex-honingraat, papieren honingraat, en glasvezel honingraat, die veel worden gebruikt in de automobielsector, scheepsbouw, bouw, en verpakkingsindustrieën.

Dit artikel zal zich richten op het bespreken van de industriële productiemethoden, processen, en mechanische eigenschappen van aluminium honingraatsandwichmaterialen.

Honingraatkern van aluminiumfolie

1. Aluminium honingraat sandwichstructuur

Een aluminium honingraatsandwichstructuur bestaat uit een frontpaneel, een basispaneel, en een dikke, lichtgewicht aluminium honingraatkern daartussen ingeklemd.

Het voorpaneel en de kern zijn met een lijm aan elkaar verbonden om een ​​stijf geheel te vormen, geïntegreerde structuur.

De boven- en onderpanelen zijn meestal gemaakt van 3003 of 5052 gelegeerde aluminium platen, en kan ook worden gelamineerd met brandwerende platen, steen, of keramiek.

Oppervlaktebehandelingen voor de frontpanelen omvatten een fluorkoolstofcoating, rol coating, afdrukken met warmteoverdracht, poetsen, en oxidatie. De dikte van de gelamineerde frontpanelen is 0,4–2,0 mm.

Het framemateriaal is 6063-T4 aluminium profiel of roestvrij staal. De kernmateriaal van aluminium honingraat bestaat grotendeels uit 3003 of 5052 aluminiumfolie.

Vanwege de hogere verwerkingskosten van 5052 legering, 3003 legering wordt momenteel het meest gebruikt op de commerciële markt. De dikte van de aluminiumfolie in de honingraatkern varieert van 0.02 naar 0.08 mm, en de zijlengtes van de aluminium honingraat zijn verkrijgbaar in 5 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, En 12 mm.

Honingraatkernen kunnen op vorm worden gecategoriseerd, inclusief vierkant, ruitvormig, circulaire, en regelmatige zeshoek.

Vergelijking van de structuren en prestaties van verschillende vormen, de regelmatige zeshoekige structuur is eenvoudig te vervaardigen, gebruikt minder materiaal, heeft een hoge structurele efficiëntie, en biedt een betere druk- en trekweerstand, waardoor het het meest gebruikte type is. De totale dikte van het honingraatpaneel bedraagt 15-25 mm.

2. Aluminium honingraatfolie blanco verwerking

Koudgewalste stripplaten worden hoofdzakelijk op drie manieren verwerkt: warmgewalst gietstuk, twin-roll continugieten en walsen, en Hazlett continugieten en walsen.

Conventioneel 3003 gelegeerde honingraatfolieproducten maken gebruik van een smeltgietproces met directe koeling en warmwalsen.

Tijdens het smelten, aluminium blokken met een inhoud van 99.7% of hoger, vast afval, En 10% naar 30% elektrolytische aluminiumvloeistof wordt in een smeltoven geplaatst.

Het gesmolten aluminium wordt tot blokken gevormd (grote platte blokken) van 400-600 mm dikte door mallen van verschillende afmetingen.

De blokken moeten aan beide uiteinden worden gezaagd, gemalen, en opnieuw verwarmd tot 480-550℃ en bewaard 20-25 uur voordat het naar een warmwalserij met dubbele spiraal wordt gestuurd.

Door hoge druk, multi-pass rollen, warmgewalste aluminiumrollen van 6-8 mm dikte worden geproduceerd, die vervolgens worden overgebracht naar het koudwalsproces voor verder walsen.

Warmwalsapparatuur vereist hoge investeringen, gaat gepaard met complexe processen, verbruikt veel energie, kent een lange productiecyclus, en resulteert in relatief hoge productiekosten.

Het wordt over het algemeen gebruikt voor de productie van blikjes, staalplaten voor auto's, dikke platen van harde legering, hoogwaardige CTP-platen, en elektronische aluminiumfolie.

Twin-roll continugieten en walsen heeft drie vormen: top-voor, horizontaal, en geneigd. Hun gietproces is grotendeels hetzelfde.

Eerst, aluminium blokken met een inhoud van 99.7% of hoger, vast afval, En 20% naar 60% elektrolytische aluminiumvloeistof wordt gebruikt als grondstof.

Deze worden in een oven gesmolten om een ​​smelt van aluminium of aluminiumlegeringen te vormen. De temperatuur ligt over het algemeen lager dan 760℃, 90 tot 100℃ hoger dan het smeltpunt van aluminium of aluminiumlegering, waarbij gebruik wordt gemaakt van de laagst mogelijke temperatuur.

Huawei 3003 jumborol van aluminiumfolie

Na raffinage en bezinking, het gesmolten aluminium wordt overgebracht naar een warmhoudoven waar de temperatuur wordt geregeld op 720-740 ℃. Vervolgens stroomt het via een tuit en een trog in een ontgassingsapparaat, waar online een graanraffinaderij wordt toegevoegd.

Na filtratie, het stroomt naar een voorkamer waar het vloeistofniveau kan worden geregeld. Vervolgens gaat het door een gietmondstuk van aluminiumsilicaatmateriaal met stroomverdelers, en betreedt de ruimte tussen gietrollen die in dezelfde richting draaien en voorzien zijn van circulerend koelwater, het vormen van een 6-8 mm gegoten strip.

Deze strip wordt vervolgens met behulp van een oprolinrichting opgerold tot een gegoten spoel van een bepaalde breedte. Het twin-roll continugiet- en walsproces vergt minder investeringen, is zeer efficiënt, heeft een laag energieverbruik, en lage productiekosten.

Tijdens de productie, het gesmolten metaal ondergaat een snelle afkoeling in de giet- en walszone, met het bereiken van de koelsnelheden 102-103 °C/sec. Stolling vindt plaats door snel, gerichte thermische kristallisatie, resulterend in zeer gerichte kristalgroei, vrijwel loodrecht op het oppervlak van de gietwalsen.

Dit proces wordt gekenmerkt door de vorming van talrijke dendritische kristallen, gepaard met een zekere segregatie. Lokaal, de dendritische kristallen in het centrum van de strip groeien snel uit tot kolomvormige kristallen, waarbij een hoek van 55°-65° wordt gevormd met het midden van de strip.

Bij het produceren 6-7 mm dik 3003 legering, met een werpsnelheid van 600-800 mm/min, de resulterende microstructuur vertoont segregatie en plaatselijk grove korrels.

Dit verhoogt niet alleen de productie-instabiliteit, maar leidt ook tot een verminderde stabiliteit van de productprestaties na daaropvolgende walsprocessen.

Hoge doorvoer (Hazlett) continu gieten en walsen maakt gebruik van een smeltoven, in dienst nemen 80%-85% gesmolten aluminium en 15%-20% vast materiaal voor het smelten in de oven, waarbij de smelttemperatuur wordt gecontroleerd op 740-760 ° C.

Bij het proces wordt gebruik gemaakt van een HD2000-raffinaderij, waarbij een specifieke verhouding Ar en Cl₂ wordt geïnjecteerd via een snel roterende grafietrotor. Na genoegen genomen te hebben met >1 uur, het gesmolten aluminium stroomt door een stroomkanaal in de inlaat van de SNIF-ontgassingskamer.

Bij de inlaat wordt een graanverfijner toegevoegd. Het gesmolten aluminium stroomt vervolgens door een filterkast naar een voorkamer met een stabiel en instelbaar vloeistofniveau. Onder hydrostatische druk, het gesmolten aluminium stroomt in een vacuümgeïsoleerde gietmond die ongeveer 6° naar beneden is gekanteld.

Het mondstuk is gevuld met circulerend water, ondersteund door magnetische steunrollen, en werpt continu a 19 mm dikke plaat tussen bovenste en onderste stalen strips met een specifieke coating op hun buitenoppervlak.

De koelsnelheid tijdens het gieten bereikt 30 ~ 80 ℃/s, ligt tussen dat van traditioneel warmwalsen en continugieten met twee rollen. Bij het produceren 3003 aluminiumfolie, de korrelstructuur ligt dicht bij die van warmgewalste blokken.

De gegoten plaat wordt rechtstreeks in een driewalsmolen gevoerd voor heet continu walsen, produceren 3003 legeringsplaten met een dikte van 2,5 ~ 4,5 mm. De gietsnelheid bedraagt ​​6,5~8 m/min, de rolsnelheid bedraagt ​​30~80 m/min, en de doorvoer bedraagt ​​35~50 t/u. Dit continue giet- en walsproces met hoge doorvoer beschikt over een hoge productie-efficiëntie.

Vergeleken met warmwalsen, het elimineert zagen, frezen, en homogenisatieprocessen, niet alleen het verbeteren van de productie-efficiëntie en het verkorten van de onderhanden werkcyclus, maar ook sparen 500 kWh/ton aan elektriciteitsverbruik en een verlaging van de totale kosten met meer dan 600 yuan/t.

Het huidige binnenlandse onderzoek richt zich voornamelijk op het gebruik van warmgewalst gietstukken voor de productie 3003 legering honingraatfolie sandwichmaterialen, terwijl onderzoek wordt gedaan naar continue giet- en walsprocessen met hoge doorvoer voor de productie 3003 sandwichmaterialen van gelegeerde honingraatfolie bestaan ​​bijna niet.

Industrialisatie en toepassing van honingraataluminiumfolie

3. Experimentele procedure

Het traditionele warmgewalste 6-8 mm knuppelwalsproces is als volgt: 6-8 mm knuppel → homogenisatie → koudwalsen → 0.02-0.08 mm → scheuren → coating → uitharden → eindproduct met honingraatkern.

Het continue giet- en walsproces met hoge doorvoer is dat wel: 2.5-4.5 mm knuppel → homogenisatie → koudwalsen → 0.02-0.08 mm → slitten → coaten → uitharden. Dit experiment verwijst naar de nationale standaard 3003 legering samenstelling, en het smeltproces hanteert een uniforme controlestandaard.

De specifieke legeringssamenstelling wordt getoond in Tabel 1.

Het homogenisatieproces voor de 3003 legeringsstaaf is 550 ℃ voor 25-35 H. Na homogenisatie, het warmgewalste materiaal had een dikte van 7.0 mm, een treksterkte van 106 MPa, en een verlenging van 43%.

De continu gegoten en gewalste knuppel had een dikte van 3.5 mm, een treksterkte van 117 MPa, en een verlenging van 39%.

Beide knuppels werden gehomogeniseerd en volgens dezelfde methode verwerkt, resulterend in een eindproductdikte van 0.038 mm.

Monsters van het eindproduct werden in stukken gesneden 30 mm× 180 mm stukken, en hun mechanische eigenschappen en smeltsterkte werden getest.

Het warmgewalste materiaal had een treksterkte van 264 MPa, een verlenging van 4.5%, en een smeltlassterkte van 15 N.

Het continu gegoten en gewalste materiaal had een treksterkte van 272 MPa, een verlenging van 3.8%, en een smeltlassterkte van 16 N.

Volgens marktfeedback, de mechanische eigenschappen van gewone honingraataluminiumfolie-eindproducten vereisen een treksterkte >260 MPa, verlenging >3%, sterkte van de heatseal >14 N, en een vlak en schoon oppervlak om te voorkomen dat de daaropvolgende lijmtoepassing wordt beïnvloed.

Vergelijk deze gegevens, het is duidelijk dat aluminium honingraatfolie-sandwichmaterialen geproduceerd met behulp van het continue giet- en walsproces met hoge doorvoer aanzienlijke voordelen hebben, inclusief een korter productieproces, hogere opbrengst, lager energieverbruik, en betere productprestaties.

4. Conclusie

Het continue giet- en walsproces met hoge doorvoer voor de productie 3003 legering honingraatfolie blanco's, vergeleken met het traditionele warmwalsproces, kan de processtroom aanzienlijk verkorten en de opbrengst verbeteren terwijl de productkwaliteit wordt gewaarborgd.

Continugieten en walsen met hoge doorvoer 3003 legering 3.5 mm en warmwalsen van 7.0 mm blanks volgden hetzelfde productieproces, resulterend in vrijwel geen verschil in de mechanische eigenschappen van de eindproducten, beide voldoen aan de kwaliteitseisen van aluminium honingraatfolie.