Industrializacja i zastosowanie folii aluminiowej o strukturze plastra miodu

Badania nad przemysłowym zastosowaniem folii aluminiowej o strukturze plastra miodu

Materiały kompozytowe o strukturze plastra miodu są lekkie, mają dobrą absorpcję energii ściskania, i posiadają wysoką sztywność właściwą i wytrzymałość właściwą.

Przy minimalnym wzroście wagi, mogą skutecznie poprawić sztywność zginania i zwiększyć zdolność wytrzymywania momentów i nacisków zginających, co czyni je idealnym, lekkim materiałem przemysłowym.

Obecnie, wraz z rosnącą współpracą interdyscyplinarną, Materiały warstwowe o strukturze plastra miodu przyciągają coraz więcej uwagi badaczy.

Szybki rozwój i dojrzewanie procesów produkcyjnych w ostatnich latach spowodował znaczny spadek kosztów produkcji, napędzanie stosowania materiałów warstwowych o strukturze plastra miodu w zastosowaniach wojskowych i lotniczych w sektorach cywilnym i komercyjnym.

Obecnie, najczęściej stosowane na rynku struktury warstwowe o strukturze plastra miodu to głównie sześciokątne struktury o strukturze plastra miodu, które naśladują naturalne plastry miodu.

Do najczęściej stosowanych należą aluminiowe plastry miodu, Plaster miodu z Nomexu, papierowy plaster miodu, i plaster miodu z włókna szklanego, które są szeroko stosowane w motoryzacji, okrętownictwo, budowa, i branży opakowań.

W artykule skupimy się na omówieniu przemysłowych metod produkcji, procesy, i właściwości mechaniczne aluminiowych materiałów warstwowych o strukturze plastra miodu.

Rdzeń o strukturze plastra miodu z folii aluminiowej

1. Aluminiowa struktura typu Sandwich o strukturze plastra miodu

Aluminiowa konstrukcja warstwowa o strukturze plastra miodu składa się z panelu czołowego, panel bazowy, i gruby, lekki aluminiowy rdzeń o strukturze plastra miodu umieszczony pomiędzy nimi.

Panel czołowy i rdzeń są łączone ze sobą za pomocą kleju, tworząc sztywną konstrukcję, zintegrowana struktura.

Panele górny i dolny są zwykle wykonane z 3003 Lub 5052 blachy aluminiowe ze stopów, i może być również laminowany płytami ognioodpornymi, kamień, lub ceramika.

Obróbka powierzchni paneli czołowych obejmuje powłokę fluorowęglową, powłoka walcowa, druk termotransferowy, szczotkowanie, i utlenianie. Grubość laminowanych paneli czołowych wynosi 0,4–2,0 mm.

Materiał ramy to profil aluminiowy 6063-T4 lub stal nierdzewna. The aluminiowy rdzeń o strukturze plastra miodu jest w większości zrobiony 3003 Lub 5052 folia aluminiowa.

Ze względu na wyższe koszty przetwarzania 5052 stop, 3003 stop jest obecnie najczęściej stosowany na rynku komercyjnym. Grubość folii aluminiowej w rdzeniu o strukturze plastra miodu waha się od 0.02 Do 0.08 mm, i długości boków aluminiowego plastra miodu są dostępne w 5 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, I 12 mm.

Rdzenie o strukturze plastra miodu można klasyfikować według kształtu, w tym kwadrat, romboid, okólnik, i regularny sześciokątny.

Porównanie konstrukcji i wydajności różnych kształtów, regularna sześciokątna struktura jest prosta w produkcji, zużywa mniej materiału, ma wysoką wydajność strukturalną, i zapewnia lepszą odporność na ciśnienie i rozciąganie, co czyni go najczęściej używanym typem. Całkowita grubość panelu o strukturze plastra miodu wynosi 15-25 mm.

2. Przetwarzanie pustej folii aluminiowej o strukturze plastra miodu

Półprodukty z taśm walcowanych na zimno przetwarzane są głównie trzema metodami: odlewanie wlewków walcowanych na gorąco, Ciągłe odlewanie i walcowanie na dwóch walcach, oraz ciągłe odlewanie i walcowanie Hazlett.

Standardowy 3003 Produkty z folii stopowej o strukturze plastra miodu wykorzystują proces odlewania w stanie stopionym z bezpośrednim chłodzeniem i walcowaniem na gorąco.

Podczas wytapiania, wlewki aluminiowe o zawartości 99.7% lub wyżej, odpady stałe, I 10% Do 30% elektrolityczną ciecz aluminiową umieszcza się w piecu do wytapiania.

Roztopione aluminium formowane jest w wlewki (duże płaskie sztabki) z 400-600 mm grubości poprzez formy o różnych rozmiarach.

Wlewki należy piłować na obu końcach, frezowane, i ponownie podgrzano do 480-550 ℃ i trzymano 20-25 kilka godzin przed przesłaniem do walcarki gorącej z podwójną zwojem.

Przez wysokie ciśnienie, walcowanie wieloprzebiegowe, kręgi aluminiowe walcowane na gorąco 6-8 produkowane są o grubości mm, które następnie poddawane są procesowi walcowania na zimno w celu dalszego walcowania.

Sprzęt do walcowania na gorąco wymaga dużych inwestycji, obejmuje złożone procesy, zużywa dużo energii, ma długi cykl produkcyjny, i skutkuje stosunkowo wysokimi kosztami produkcji.

Jest powszechnie używany do produkcji zapasów do puszek, blachy samochodowe, grube płyty z twardego stopu, wysokiej klasy płyty CTP, i elektroniczną folię aluminiową.

Ciągłe odlewanie i walcowanie na dwóch walcach ma trzy formy: najlepsze dla, poziomy, i skłonny. Ich proces odlewania jest w dużej mierze taki sam.

Pierwszy, wlewki aluminiowe o zawartości 99.7% lub wyżej, odpady stałe, I 20% Do 60% Jako surowce stosuje się elektrolityczną ciecz aluminiową.

Są one topione w piecu w celu utworzenia stopionego aluminium lub stopu aluminium. Temperatura jest na ogół poniżej 760 ℃, 90 do 100 ℃ wyższej niż temperatura topnienia aluminium lub stopu aluminium, stosując najniższą możliwą temperaturę.

Huawei 3003 Jumbo rolka z folii aluminiowej

Po rafinacji i osadzeniu, roztopione aluminium jest przenoszone do pieca przetrzymującego, w którym temperatura jest kontrolowana na poziomie 720-740 ℃. Następnie przepływa przez dziobek i rynnę do urządzenia odgazowującego, gdzie w trybie online dodaje się rozdrabniacz ziarna.

Po filtracji, wpływa do przedniej komory, w której można kontrolować poziom cieczy. Następnie przechodzi przez dyszę odlewniczą wykonaną z krzemianu glinu z rozdzielaczami przepływu, i wchodzi w przestrzeń pomiędzy walcami odlewniczymi, które obracają się w tym samym kierunku i są wyposażone w obiegową wodę chłodzącą, formowanie 6-8 mm odlewana taśma.

Taśma ta jest następnie zwijana w odlaną cewkę o określonej szerokości za pomocą urządzenia zwijającego. Proces ciągłego odlewania i walcowania na dwóch walcach wymaga mniejszych inwestycji, jest bardzo wydajny, charakteryzuje się niskim zużyciem energii, i niskie koszty produkcji.

Podczas produkcji, roztopiony metal ulega szybkiemu ochłodzeniu w strefie odlewania i walcowania, z osiągnięciem szybkości chłodzenia 102-103 °C/s. Zestalanie następuje szybko, kierunkowa krystalizacja termiczna, co skutkuje wysoce kierunkowym wzrostem kryształów, niemal prostopadle do powierzchni rolek odlewniczych.

Proces ten charakteryzuje się powstawaniem licznych kryształów dendrytycznych, towarzyszy pewna segregacja. Lokalnie, kryształy dendrytyczne w środku paska szybko rosną w kryształy kolumnowe, tworząc ze środkiem paska kąt 55°-65°.

Podczas produkcji 6-7 mm grubości 3003 stop, z szybkością rzucania 600-800 mm/min, uzyskana mikrostruktura wykazuje segregację i lokalnie gruboziarniste ziarna.

To nie tylko zwiększa niestabilność produkcji, ale także prowadzi do zmniejszenia stabilności wydajności produktu po kolejnych procesach walcowania.

Wysoka przepustowość (Hazlett) Ciągłe odlewanie i walcowanie wykorzystuje piec do utrzymywania stopu, zatrudniający 80%-85% stopione aluminium i 15%-20% materiał stały do ​​topienia w piecu, przy kontrolowanej temperaturze topnienia ok 740-760 °C.

W procesie wykorzystuje się młyn rafinacyjny HD2000, gdzie określony stosunek Ar i Cl2 jest wtryskiwany przez szybko obracający się grafitowy wirnik. Po ustaleniu >1 godzina, roztopione aluminium przepływa przez kanał przepływowy do wlotu komory odgazowującej SNIF.

Na wlocie dodawany jest rozdrabniacz ziarna. Stopione aluminium przepływa następnie przez skrzynkę filtracyjną do przedniej komory o stabilnym i regulowanym poziomie cieczy. Pod ciśnieniem hydrostatycznym, roztopione aluminium przepływa do izolowanej próżniowo dyszy odlewniczej pochylonej w dół pod kątem około 6°.

Dysza napełniona jest krążącą wodą, wsparte magnetycznymi rolkami podporowymi, i ciągle rzuca a 19 płyta o grubości mm pomiędzy górną i dolną taśmą stalową ze specjalną powłoką na ich zewnętrznej powierzchni.

Szybkość chłodzenia podczas odlewania osiąga 30 ~ 80 ℃/s, plasuje się pomiędzy tradycyjnym walcowaniem na gorąco a odlewaniem ciągłym na dwóch walcach. Podczas produkcji 3003 folia aluminiowa, struktura ziaren jest zbliżona do wlewków walcowanych na gorąco.

Odlany wlewek jest podawany bezpośrednio do walcarki trójwalcowej w celu ciągłego walcowania na gorąco, produkować 3003 płyty stopowe o grubości 2,5 ~ 4,5 mm. Szybkość odlewania wynosi 6,5 ~ 8 m/min, prędkość walcowania wynosi 30 ~ 80 m/min, a przepustowość wynosi 35 ~ 50 t/h. Ten wysokowydajny proces ciągłego odlewania i walcowania charakteryzuje się wysoką wydajnością produkcji.

W porównaniu do walcowania na gorąco, eliminuje piłowanie, przemiał, i procesy homogenizacji, nie tylko poprawiając efektywność produkcji i skracając cykl produkcji w procesie, ale także oszczędzanie 500 kWh/t zużycia energii elektrycznej i zmniejszenie kosztów całkowitych o ponad 600 juanów/t.

Aktualne badania krajowe skupiają się przede wszystkim na wykorzystaniu do produkcji wlewków walcowanych na gorąco 3003 materiały warstwowe z folii aluminiowej o strukturze plastra miodu, jednocześnie badania nad wysokowydajnymi procesami ciągłego odlewania i walcowania do produkcji 3003 materiały warstwowe z folii aluminiowej o strukturze plastra miodu prawie nie istnieją.

Industrializacja i zastosowanie folii aluminiowej o strukturze plastra miodu

3. Procedura eksperymentalna

Tradycyjne, walcowane na gorąco 6-8 Proces walcowania kęsów mm jest następujący: 6-8 kęs mm → homogenizacja → walcowanie na zimno → 0.02-0.08 mm → cięcie → powlekanie → utwardzanie → gotowy produkt o strukturze plastra miodu.

Wysokowydajny proces ciągłego odlewania i walcowania: 2.5-4.5 kęs mm → homogenizacja → walcowanie na zimno → 0.02-0.08 mm → cięcie → powlekanie → utwardzanie. Ten eksperyment odnosi się do standardu krajowego 3003 skład stopu, a proces wytapiania przyjmuje ujednolicony standard kontroli.

Konkretny skład stopu pokazano w tabeli 1.

Proces homogenizacji 3003 kęs ze stopu jest 550 ℃ za 25-35 H. Po homogenizacji, półfabrykat walcowany na gorąco miał grubość 7.0 mm, wytrzymałość na rozciąganie 106 MPa, i wydłużenie 43%.

Odlewany w sposób ciągły i walcowany kęs miał grubość 3.5 mm, wytrzymałość na rozciąganie 117 MPa, i wydłużenie 39%.

Obydwa kęsy homogenizowano i przetwarzano tą samą metodą, co daje grubość gotowego produktu wynoszącą 0.038 mm.

Pocięto próbki gotowego produktu 30 mm× 180 mm kawałki, oraz zbadano ich właściwości mechaniczne i wytrzymałość na zgrzewanie.

Surowiec walcowany na gorąco miał wytrzymałość na rozciąganie 264 MPa, wydłużenie 4.5%, i wytrzymałość na zgrzewanie 15 N.

Odlewany w sposób ciągły i walcowany materiał miał wytrzymałość na rozciąganie 272 MPa, wydłużenie 3.8%, i wytrzymałość na zgrzewanie 16 N.

Według opinii rynku, właściwości mechaniczne zwykłych gotowych produktów z folii aluminiowej o strukturze plastra miodu wymagają wytrzymałości na rozciąganie >260 MPa, wydłużenie >3%, wytrzymałość zgrzewania >14 N, oraz płaską i czystą powierzchnię, aby uniknąć wpływu na dalszą aplikację kleju.

Porównywanie tych danych, jasne jest, że materiały warstwowe z folii aluminiowej o strukturze plastra miodu, wytwarzane przy użyciu wysokowydajnego procesu ciągłego odlewania i walcowania, mają znaczące zalety, łącznie z krótszym procesem produkcyjnym, wyższy plon, mniejsze zużycie energii, i lepszą wydajność produktu.

4. Wniosek

Wysokowydajny proces ciągłego odlewania i walcowania do produkcji 3003 półwyroby z folii aluminiowej o strukturze plastra miodu, w porównaniu z tradycyjnym procesem walcowania na gorąco, może znacznie skrócić przebieg procesu i poprawić wydajność, zapewniając jednocześnie jakość produktu.

Wysokowydajne ciągłe odlewanie i walcowanie 3003 stop 3.5 mm i walcowanie na gorąco 7.0 mm półfabrykaty podlegały temu samemu procesowi produkcyjnemu, co powoduje praktycznie brak różnicy we właściwościach mechanicznych gotowych produktów, oba spełniają wymagania jakościowe folii aluminiowej o strukturze plastra miodu.