Industrialização e Aplicação de Folha de Alumínio Honeycomb

Pesquisa sobre a aplicação industrial de folha de alumínio em favo de mel

Os materiais compostos em sanduíche de favo de mel são leves, têm boa absorção de energia compressiva, e possuem alta rigidez específica e resistência específica.

Com aumento mínimo de peso, eles podem efetivamente melhorar a rigidez à flexão e aumentar a capacidade de suportar momentos e pressões de flexão, tornando-os um material industrial leve ideal.

Atualmente, com crescente colaboração interdisciplinar, materiais sanduíche em favo de mel estão atraindo cada vez mais atenção dos pesquisadores.

O rápido desenvolvimento e maturação dos processos de produção nos últimos anos levaram a uma diminuição significativa nos custos de produção, impulsionando a aplicação de materiais sanduíche em favo de mel dos campos militar e aeroespacial para os setores civil e comercial.

Atualmente, as estruturas sanduíche em favo de mel mais amplamente utilizadas no mercado são, em sua maioria, estruturas em favo de mel hexagonais que imitam favos de mel naturais.

Os mais comumente usados ​​incluem favo de mel de alumínio, Favo de mel Nomex, favo de mel de papel, e favo de mel de fibra de vidro, que são amplamente utilizados na indústria automotiva, construção naval, construção, e indústrias de embalagens.

Este artigo se concentrará na discussão dos métodos de produção industrial, processos, e propriedades mecânicas de materiais sanduíche de favo de mel de alumínio.

Núcleo de favo de mel de folha de alumínio

1. Estrutura sanduíche em favo de mel de alumínio

Uma estrutura sanduíche em favo de mel de alumínio consiste em um painel frontal, um painel básico, e um grosso, núcleo de favo de mel de alumínio leve imprensado entre eles.

O painel frontal e o núcleo são unidos com um adesivo para formar uma estrutura rígida, estrutura integrada.

Os painéis superior e inferior são normalmente feitos de 3003 ou 5052 folhas de liga de alumínio, e também pode ser laminado com placas à prova de fogo, pedra, ou cerâmica.

Os tratamentos de superfície para os painéis frontais incluem revestimento de fluorocarbono, revestimento de rolo, impressão de transferência de calor, escovar, e oxidação. A espessura dos painéis frontais laminados é de 0,4–2,0 mm.

O material da estrutura é perfil de alumínio 6063-T4 ou aço inoxidável. O material de núcleo de favo de mel de alumínio é feito principalmente de 3003 ou 5052 folha de alumínio.

Devido ao maior custo de processamento de 5052 Liga, 3003 a liga é atualmente a mais utilizada no mercado comercial. A espessura da folha de alumínio no núcleo do favo de mel varia de 0.02 para 0.08 milímetros, e os comprimentos laterais do favo de mel de alumínio estão disponíveis em 5 milímetros, 6 milímetros, 8 milímetros, 10 milímetros, e 12 milímetros.

Os núcleos do favo de mel podem ser categorizados por formato, incluindo quadrado, rombóide, circular, e hexagonal regular.

Comparando as estruturas e o desempenho de vários formatos, a estrutura hexagonal regular é simples de fabricar, usa menos material, tem alta eficiência estrutural, e oferece melhor pressão e resistência à tração, tornando-o o tipo mais utilizado. A espessura total do painel alveolar é 15-25 milímetros.

2. Processamento em branco de folha de favo de mel de alumínio

As tiras laminadas a frio são processadas principalmente usando três métodos: fundição de lingotes laminados a quente, fundição contínua e laminação de rolo duplo, e Hazlett fundição e laminação contínua.

Convencional 3003 os produtos de folha de favo de mel de liga utilizam um processo de fundição a quente por fundição por fusão, resfriamento direto e laminação a quente.

Durante a fundição, lingotes de alumínio com teor de 99.7% ou mais alto, resíduos sólidos, e 10% para 30% líquido de alumínio eletrolítico é colocado em um forno de fundição.

O alumínio fundido é transformado em lingotes (grandes lingotes planos) de 400-600 mm de espessura através de moldes de diferentes tamanhos.

Os lingotes precisam ser serrados em ambas as extremidades, fresado, e reaquecido a 480-550°C e mantido por 20-25 horas antes de ser enviado para um laminador a quente de bobina dupla.

Através de alta pressão, laminação multipassagem, bobinas de alumínio laminadas a quente de 6-8 mm de espessura são produzidos, que são então transferidos para o processo de laminação a frio para posterior laminação.

Equipamentos de laminação a quente exigem alto investimento, envolve processos complexos, consome muita energia, tem um longo ciclo de produção, e resulta em custos de produção relativamente elevados.

Geralmente é usado para produzir estoque de latas, chapas de aço automotivas, placas grossas de liga dura, placas CTP de alta qualidade, e folha de alumínio eletrônica.

A fundição e laminação contínua de rolo duplo tem três formas: top para, horizontal, e inclinado. Seu processo de fundição é basicamente o mesmo.

Primeiro, lingotes de alumínio com teor de 99.7% ou mais alto, resíduos sólidos, e 20% para 60% líquido de alumínio eletrolítico são usados ​​como matéria-prima.

Estes são derretidos em um forno para formar alumínio ou liga de alumínio fundido.. A temperatura geralmente está abaixo de 760 ℃, 90 até 100 ℃ superior ao ponto de fusão do alumínio ou liga de alumínio, usando a temperatura mais baixa possível.

Huawei 3003 rolo enorme de folha de alumínio

Depois de refinar e decantar, o alumínio fundido é transferido para um forno de retenção onde a temperatura é controlada entre 720-740°C. Em seguida, flui através de um bico e uma calha para um dispositivo de desgaseificação, onde um refinador de grãos é adicionado online.

Após filtração, ele flui para uma câmara frontal onde o nível do líquido pode ser controlado. Em seguida, passa por um bocal de fundição feito de material de silicato de alumínio com divisores de fluxo, e entra no espaço entre os rolos de fundição que giram na mesma direção e estão equipados com água de resfriamento circulante, formando um 6-8 tira fundida mm.

Esta tira é então enrolada em uma bobina fundida de uma certa largura usando um dispositivo de enrolamento. O processo de fundição e laminação contínua de rolo duplo requer menos investimento, é altamente eficiente, tem baixo consumo de energia, e baixos custos de produção.

Durante a produção, o metal fundido sofre resfriamento rápido na zona de fundição e laminação, com taxas de resfriamento atingindo 102-103 °C/s. A solidificação ocorre através de rápida, cristalização térmica direcional, resultando em crescimento de cristal altamente direcional, quase perpendicular à superfície dos rolos de fundição.

Este processo é caracterizado pela formação de numerosos cristais dendríticos, acompanhado por alguma segregação. Localmente, os cristais dendríticos no centro da tira crescem rapidamente em cristais colunares, formando um ângulo de 55°-65° com o centro da tira.

Ao produzir 6-7 mm de espessura 3003 Liga, com uma velocidade de lançamento de 600-800 mm/min, a microestrutura resultante exibe segregação e grãos localmente grossos.

Isto não só aumenta a instabilidade da produção, mas também leva à diminuição da estabilidade do desempenho do produto após processos de laminação subsequentes..

Alto rendimento (Hazlett) fundição e laminação contínuas utilizam um forno de retenção de fusão, empregando 80%-85% alumínio fundido e 15%-20% material sólido para fusão em forno, com a temperatura de fusão controlada em 740-760 °C.

O processo emprega um moinho de refino HD2000, onde uma proporção específica de Ar e Cl₂ é injetada através de um rotor giratório de grafite de alta velocidade. Depois de se contentar >1 hora, o alumínio fundido flui através de um canal de fluxo para a entrada da câmara de desgaseificação SNIF.

Um refinador de grãos é adicionado na entrada. O alumínio fundido flui então através de uma caixa de filtro para uma câmara frontal com um nível de líquido estável e ajustável. Sob pressão hidrostática, o alumínio fundido flui para um bocal de fundição isolado a vácuo inclinado para baixo a aproximadamente 6°.

O bico está cheio de água circulante, suportado por rolos de suporte magnético, e lança continuamente um 19 placa de mm de espessura entre as tiras de aço superiores e inferiores com um revestimento específico na sua superfície externa.

A taxa de resfriamento durante a fundição atinge 30~80 ℃/s, situando-se entre a laminação a quente tradicional e a fundição contínua de rolo duplo. Ao produzir 3003 folha de alumínio, a estrutura do grão é próxima à dos lingotes laminados a quente.

A placa fundida é alimentada diretamente em um laminador de três rolos para laminação contínua a quente., produzindo 3003 placas de liga com espessura de 2,5 ~ 4,5 mm. A velocidade de fundição é de 6,5 ~ 8 m/min, a velocidade de rolamento é de 30 ~ 80 m/min, e a produtividade é de 35~50 t/h. Este processo de fundição e laminação contínua de alto rendimento apresenta alta eficiência de produção.

Comparado à laminação a quente, elimina serrar, moagem, e processos de homogeneização, não apenas melhorando a eficiência da produção e encurtando o ciclo de trabalho em processo, mas também salvando 500 kWh/t no consumo de eletricidade e reduzindo os custos globais em mais de 600 yuan/t.

A pesquisa nacional atual concentra-se principalmente no uso de fundição de lingotes laminados a quente para produzir 3003 materiais de sanduíche de folha de favo de mel de liga, enquanto pesquisa em processos de fundição e laminação contínua de alto rendimento para a produção 3003 materiais sanduíche de folha de favo de mel de liga são quase inexistentes.

Industrialização e aplicação de folha de alumínio alveolar

3. Procedimento Experimental

O tradicional laminado a quente 6-8 O processo de laminação de tarugos mm é o seguinte: 6-8 tarugo mm → homogeneização → laminação a frio → 0.02-0.08 mm → corte → revestimento → cura → produto acabado com núcleo em favo de mel.

O processo de fundição e laminação contínua de alto rendimento é: 2.5-4.5 tarugo mm → homogeneização → laminação a frio → 0.02-0.08 mm → corte → revestimento → cura. Este experimento refere-se ao padrão nacional 3003 composição da liga, e o processo de fundição adota um padrão de controle unificado.

A composição específica da liga é mostrada na Tabela 1.

O processo de homogeneização do 3003 boleto de liga é 550 ℃ para 25-35 h. Após homogeneização, o material laminado a quente tinha uma espessura de 7.0 milímetros, uma resistência à tração de 106 MPa, e um alongamento de 43%.

O tarugo fundido e laminado continuamente tinha uma espessura de 3.5 milímetros, uma resistência à tração de 117 MPa, e um alongamento de 39%.

Ambos os tarugos foram homogeneizados e processados ​​usando o mesmo método, resultando em um produto acabado com espessura de 0.038 milímetros.

Amostras do produto acabado foram cortadas em 30 milímetros × 180 pedaços de mm, e suas propriedades mecânicas e resistência à vedação térmica foram testadas.

O material laminado a quente tinha uma resistência à tração de 264 MPa, um alongamento de 4.5%, e uma resistência de selagem térmica de 15 N.

O material continuamente fundido e laminado tinha uma resistência à tração de 272 MPa, um alongamento de 3.8%, e uma resistência de selagem térmica de 16 N.

De acordo com o feedback do mercado, as propriedades mecânicas dos produtos acabados de folha de alumínio alveolar comuns exigem resistência à tração >260 MPa, alongamento >3%, resistência da vedação térmica >14 N, e uma superfície plana e limpa para evitar afetar a aplicação do adesivo a jusante.

Comparando esses dados, está claro que os materiais sanduíche de folha de alumínio alveolar produzidos usando o processo de fundição e laminação contínua de alto rendimento têm vantagens significativas, incluindo um processo de produção mais curto, maior rendimento, menor consumo de energia, e melhor desempenho do produto.

4. Conclusão

O processo de fundição e laminação contínua de alto rendimento para a produção 3003 placas de folha de favo de mel de liga, em comparação com o processo tradicional de laminação a quente, pode reduzir significativamente o fluxo do processo e melhorar o rendimento, garantindo ao mesmo tempo a qualidade do produto.

Lingotamento e laminação contínuos de alto rendimento de 3003 Liga 3.5 mm e laminação a quente de 7.0 mm blanks seguiram o mesmo processo de produção, resultando em praticamente nenhuma diferença nas propriedades mecânicas dos produtos acabados, ambos atendendo aos requisitos de qualidade da folha de alumínio alveolar.