อุตสาหกรรมและการประยุกต์ฟอยล์อลูมิเนียมรังผึ้ง

การวิจัยการประยุกต์ใช้ฟอยล์อลูมิเนียมรังผึ้งทางอุตสาหกรรม

วัสดุคอมโพสิตแซนวิชรังผึ้งมีน้ำหนักเบา, มีการดูดซับพลังงานอัดได้ดี, และมีความแข็งจำเพาะและความแข็งแรงจำเพาะสูง.

โดยมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นน้อยที่สุด, พวกเขาสามารถปรับปรุงความแข็งในการดัดงอได้อย่างมีประสิทธิภาพและเพิ่มความสามารถในการทนต่อช่วงเวลาและแรงกดดันในการโค้งงอ, ทำให้เป็นวัสดุอุตสาหกรรมน้ำหนักเบาในอุดมคติ.

ตอนนี้, ด้วยความร่วมมือแบบสหวิทยาการที่เพิ่มขึ้น, วัสดุแซนวิชรังผึ้งกำลังดึงดูดความสนใจจากนักวิจัยมากขึ้นเรื่อยๆ.

การพัฒนาอย่างรวดเร็วและการสุกงอมของกระบวนการผลิตในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาทำให้ต้นทุนการผลิตลดลงอย่างมาก, ผลักดันการประยุกต์ใช้วัสดุแซนด์วิชรังผึ้งจากด้านการทหารและการบินและอวกาศสู่ภาคพลเรือนและเชิงพาณิชย์.

ตอนนี้, โครงสร้างแซนวิชรังผึ้งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในท้องตลาดส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างรังผึ้งหกเหลี่ยมที่เลียนแบบรังผึ้งตามธรรมชาติ.

ที่นิยมใช้กันมากที่สุด ได้แก่ รังผึ้งอลูมิเนียม, รังผึ้งโนเม็กซ์, รังผึ้งกระดาษ, และรังผึ้งไฟเบอร์กลาส, ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในยานยนต์, การต่อเรือ, การก่อสร้าง, และอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์.

บทความนี้จะเน้นอภิปรายการวิธีการผลิตทางอุตสาหกรรม, กระบวนการ, และสมบัติทางกลของวัสดุแซนด์วิชรังผึ้งอลูมิเนียม.

แกนอลูมิเนียมฟอยล์รังผึ้ง

1. โครงสร้างแซนวิชรังผึ้งอลูมิเนียม

โครงสร้างแซนวิชรังผึ้งอะลูมิเนียมประกอบด้วยแผงหน้า, แผงฐาน, และหนา, แกนรังผึ้งอลูมิเนียมน้ำหนักเบาประกบอยู่ระหว่างพวกเขา.

แผงหน้าและแกนถูกเชื่อมเข้าด้วยกันด้วยกาวเพื่อให้เกิดความแข็ง, โครงสร้างบูรณาการ.

แผงด้านบนและด้านล่างมักทำจาก 3003 หรือ 5052 แผ่นอลูมิเนียมอัลลอยด์, และยังสามารถเคลือบด้วยแผ่นกันไฟได้อีกด้วย, หิน, หรือเซรามิกส์.

การรักษาพื้นผิวสำหรับแผงหน้าปัดประกอบด้วยการเคลือบฟลูออโรคาร์บอน, การเคลือบลูกกลิ้ง, การพิมพ์การถ่ายเทความร้อน, การแปรงฟัน, และออกซิเดชั่น. ความหนาของแผงหน้าลามิเนตคือ 0.4–2.0 มม.

วัสดุกรอบเป็นอลูมิเนียมโปรไฟล์ 6063-T4 หรือสแตนเลส. เดอะ วัสดุแกนรังผึ้งอลูมิเนียม ส่วนใหญ่จะทำจาก 3003 หรือ 5052 อลูมิเนียมฟอยล์.

เนื่องจากต้นทุนการประมวลผลที่สูงขึ้นของ 5052 อัลลอยด์, 3003 ปัจจุบันโลหะผสมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในตลาดเชิงพาณิชย์. ความหนาของอลูมิเนียมฟอยล์ในแกนรังผึ้งมีตั้งแต่ 0.02 ถึง 0.08 มม, และความยาวด้านข้างของรังผึ้งอะลูมิเนียมก็มีจำหน่ายค่ะ 5 มม, 6 มม, 8 มม, 10 มม, และ 12 มม.

แกนรังผึ้งสามารถแบ่งตามรูปร่างได้, รวมถึงสี่เหลี่ยมจัตุรัส, รูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน, วงกลม, และหกเหลี่ยมปกติ.

เปรียบเทียบโครงสร้างและประสิทธิภาพของรูปทรงต่างๆ, โครงสร้างหกเหลี่ยมปกตินั้นง่ายต่อการผลิต, ใช้วัสดุน้อยลง, มีประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างสูง, และทนต่อแรงกดและแรงดึงได้ดีกว่า, ทำให้เป็นชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด. ความหนาโดยรวมของแผงรังผึ้งคือ 15-25 มม.

2. อลูมิเนียมฟอยล์รังผึ้งการประมวลผลเปล่า

ช่องว่างแถบรีดเย็นส่วนใหญ่ได้รับการประมวลผลโดยใช้สามวิธี: การหล่อโลหะแผ่นรีดร้อน, การหล่อและรีดแบบต่อเนื่องแบบม้วนคู่, และงานหล่อและรีดอย่างต่อเนื่องของ Hazlett.

ธรรมดา 3003 ผลิตภัณฑ์ฟอยล์รังผึ้งอัลลอยด์ใช้กระบวนการหล่อแบบรีดร้อนแบบหล่อเย็นโดยตรงด้วยการหล่อหลอม.

ระหว่างการถลุง, แท่งอลูมิเนียมที่มีเนื้อหาเป็น 99.7% หรือสูงกว่า, ขยะมูลฝอย, และ 10% ถึง 30% ของเหลวอลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์จะถูกวางไว้ในเตาถลุง.

อลูมิเนียมหลอมเหลวจะก่อตัวเป็นแท่งโลหะ (แท่งแบนขนาดใหญ่) ของ 400-600 ความหนา มม. ผ่านแม่พิมพ์ขนาดต่างๆ.

ต้องเลื่อยแท่งโลหะที่ปลายทั้งสองข้าง, แป้ง, และนำไปอุ่นที่อุณหภูมิ 480-550°C และพักไว้ 20-25 ชั่วโมงก่อนที่จะถูกส่งไปยังโรงรีดร้อนแบบคอยล์คู่.

ผ่านความกดดันสูง, การกลิ้งหลายรอบ, อลูมิเนียมรีดร้อนชนิดม้วนของ 6-8 ผลิตความหนาเป็น มม, แล้วจึงเข้าสู่กระบวนการรีดเย็นเพื่อรีดต่อไป.

อุปกรณ์รีดร้อนต้องใช้เงินลงทุนสูง, เกี่ยวข้องกับกระบวนการที่ซับซ้อน, ใช้พลังงานมาก, มีวงจรการผลิตที่ยาวนาน, และส่งผลให้ต้นทุนการผลิตค่อนข้างสูง.

โดยทั่วไปจะใช้ในการผลิตสต๊อกกระป๋อง, เหล็กแผ่นยานยนต์, แผ่นโลหะผสมแข็งหนา, เพลต CTP ระดับไฮเอนด์, และอลูมิเนียมฟอยล์อิเล็กทรอนิกส์.

การหล่อและการรีดแบบต่อเนื่องแบบ Twin-roll มีสามรูปแบบ: ยอดนิยมสำหรับ, แนวนอน, และมีความโน้มเอียง. กระบวนการหล่อของพวกเขาส่วนใหญ่จะเหมือนกัน.

อันดับแรก, แท่งอลูมิเนียมที่มีเนื้อหาเป็น 99.7% หรือสูงกว่า, ขยะมูลฝอย, และ 20% ถึง 60% ของเหลวอลูมิเนียมอิเล็กโทรไลต์ถูกใช้เป็นวัตถุดิบ.

สิ่งเหล่านี้ถูกละลายในเตาหลอมเพื่อสร้างอลูมิเนียมหรือโลหะผสมอลูมิเนียมหลอม. โดยทั่วไปอุณหภูมิจะต่ำกว่า 760℃, 90 ถึง 100 ℃สูงกว่าจุดหลอมเหลวของอลูมิเนียมหรือโลหะผสมอลูมิเนียม, โดยใช้อุณหภูมิต่ำสุดที่เป็นไปได้.

หัวเว่ย 3003 อลูมิเนียมฟอยล์ม้วนจัมโบ้

หลังจากขัดเกลาและปักหลักแล้ว, อลูมิเนียมหลอมเหลวจะถูกถ่ายโอนไปยังเตาหลอมที่ควบคุมอุณหภูมิไว้ที่ 720-740°C. จากนั้นจะไหลผ่านพวยกาและรางน้ำเข้าสู่อุปกรณ์กำจัดแก๊ส, โดยมีการเพิ่มโรงกลั่นเมล็ดพืชทางออนไลน์.

หลังจากการกรอง, โดยจะไหลเข้าสู่ช่องด้านหน้าซึ่งสามารถควบคุมระดับของเหลวได้. จากนั้นจะไหลผ่านหัวฉีดหล่อที่ทำจากวัสดุอะลูมิเนียมซิลิเกตพร้อมตัวแบ่งการไหล, และเข้าสู่ช่องว่างระหว่างลูกกลิ้งหล่อที่หมุนไปในทิศทางเดียวกันและติดตั้งน้ำหล่อเย็นหมุนเวียน, ขึ้นรูป 6-8 แถบหล่อมม.

จากนั้นแถบนี้จะถูกขดเป็นขดหล่อที่มีความกว้างตามที่กำหนดโดยใช้อุปกรณ์ขด. กระบวนการหล่อและรีดต่อเนื่องแบบม้วนคู่ต้องใช้เงินลงทุนน้อยกว่า, มีประสิทธิภาพสูง, มีการใช้พลังงานต่ำ, และต้นทุนการผลิตต่ำ.

ในระหว่างการผลิต, โลหะหลอมเหลวจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วในบริเวณการหล่อและการกลิ้ง, ด้วยอัตราการทำความเย็นถึง 102-103 °C/วินาที. การแข็งตัวเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว, การตกผลึกด้วยความร้อนแบบทิศทาง, ส่งผลให้เกิดการเติบโตของคริสตัลในทิศทางที่สูง, เกือบจะตั้งฉากกับพื้นผิวของม้วนหล่อ.

กระบวนการนี้มีลักษณะพิเศษคือการก่อตัวของผลึกเดนไดรต์จำนวนมาก, มาพร้อมกับการแบ่งแยกบางอย่าง. ในท้องถิ่น, ผลึกเดนไดรต์ที่อยู่ตรงกลางแถบจะเติบโตอย่างรวดเร็วเป็นผลึกเรียงเป็นแนว, สร้างมุม 55°-65° โดยมีจุดศูนย์กลางแถบ.

เมื่อผลิต 6-7 หนา มม 3003 อัลลอยด์, ด้วยความเร็วร่ายอยู่ที่ 600-800 มม./นาที, โครงสร้างจุลภาคที่เกิดขึ้นจะแสดงการแยกส่วนและเมล็ดหยาบเฉพาะที่.

สิ่งนี้ไม่เพียงแต่เพิ่มความไม่มั่นคงในการผลิตเท่านั้น แต่ยังทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของผลิตภัณฑ์ลดลงหลังจากกระบวนการรีดที่ตามมาอีกด้วย.

ปริมาณงานสูง (ฮาซเล็ตต์) การหล่อและการรีดอย่างต่อเนื่องใช้เตาหลอมหลอม, การจ้างงาน 80%-85% อลูมิเนียมหลอมเหลวและ 15%-20% วัสดุแข็งสำหรับการหลอมในเตาหลอม, โดยมีการควบคุมอุณหภูมิหลอมละลายที่ 740-760 องศาเซลเซียส.

กระบวนการนี้ใช้โรงกลั่น HD2000, โดยที่อัตราส่วนเฉพาะของ Ar และ Cl₂ ถูกฉีดผ่านโรเตอร์กราไฟท์ที่หมุนด้วยความเร็วสูง. หลังจากตกลงกันแล้ว >1 ชั่วโมง, อะลูมิเนียมหลอมเหลวจะไหลผ่านช่องทางไหลเข้าสู่ทางเข้าของห้องกำจัดก๊าซ SNIF.

มีการเพิ่มเครื่องกลั่นเมล็ดพืชที่ทางเข้า. จากนั้นอะลูมิเนียมหลอมเหลวจะไหลผ่านกล่องตัวกรองไปยังห้องด้านหน้าซึ่งมีระดับของเหลวที่เสถียรและปรับได้. ภายใต้แรงดันอุทกสถิต, อลูมิเนียมหลอมเหลวจะไหลเข้าสู่หัวฉีดหล่อที่หุ้มฉนวนสุญญากาศโดยเอียงลงที่ประมาณ 6°.

หัวฉีดเต็มไปด้วยน้ำหมุนเวียน, รองรับด้วยลูกกลิ้งรองรับแม่เหล็ก, และร่ายกอย่างต่อเนื่อง 19 แผ่นพื้นหนา มม. ระหว่างแถบเหล็กบนและล่างพร้อมการเคลือบเฉพาะบนพื้นผิวด้านนอก.

อัตราการทำความเย็นระหว่างการหล่ออยู่ที่ 30~80 ℃/s, อยู่ระหว่างการรีดร้อนแบบดั้งเดิมและการหล่อต่อเนื่องแบบม้วนคู่. เมื่อผลิต 3003 อลูมิเนียมฟอยล์, โครงสร้างเกรนใกล้เคียงกับแท่งรีดร้อน.

แผ่นหล่อจะถูกป้อนโดยตรงในโรงสีสามลูกกลิ้งเพื่อการรีดร้อนอย่างต่อเนื่อง, การผลิต 3003 แผ่นโลหะผสมที่มีความหนา 2.5~4.5 มม. ความเร็วในการหล่ออยู่ที่ 6.5~8 ม./นาที, ความเร็วการหมุนคือ 30~80 ม./นาที, และปริมาณงานอยู่ที่ 35~50 ตันต่อชั่วโมง. กระบวนการหล่อและรีดต่อเนื่องที่มีปริมาณงานสูงนี้มีประสิทธิภาพการผลิตสูง.

เมื่อเทียบกับการรีดร้อน, มันช่วยลดการเลื่อย, การโม่, และกระบวนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน, ไม่เพียงแต่ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและลดวงจรการทำงานระหว่างกระบวนการเท่านั้น, แต่ยังประหยัดอีกด้วย 500 kWh/t ในการใช้ไฟฟ้าและลดต้นทุนโดยรวมได้มากกว่า 600 หยวน/ตัน.

การวิจัยภายในประเทศปัจจุบันเน้นการใช้การหล่อโลหะแผ่นรีดร้อนในการผลิตเป็นหลัก 3003 วัสดุแซนวิชฟอยล์รังผึ้งโลหะผสม, ในขณะที่การวิจัยเกี่ยวกับกระบวนการหล่อและรีดต่อเนื่องที่มีปริมาณงานสูงเพื่อการผลิต 3003 วัสดุแซนวิชฟอยล์รังผึ้งโลหะผสมแทบไม่มีอยู่จริง.

อุตสาหกรรมและการประยุกต์ใช้ฟอยล์อลูมิเนียมรังผึ้ง

3. ขั้นตอนการทดลอง

รีดร้อนแบบดั้งเดิม 6-8 กระบวนการรีดเหล็กแท่ง mm มีดังนี้: 6-8 มิลลิเมตร เหล็กแท่ง → การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน → การรีดเย็น → 0.02-0.08 มม. → การตัด → การเคลือบ → การบ่ม → ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปแกนรังผึ้ง.

กระบวนการหล่อและรีดต่อเนื่องที่มีปริมาณงานสูงคือ: 2.5-4.5 มิลลิเมตร เหล็กแท่ง → การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน → การรีดเย็น → 0.02-0.08 มม. → การตัด → การเคลือบ → การบ่ม. การทดลองนี้อ้างอิงถึงมาตรฐานแห่งชาติ 3003 องค์ประกอบของโลหะผสม, และกระบวนการถลุงใช้มาตรฐานการควบคุมแบบครบวงจร.

องค์ประกอบของโลหะผสมเฉพาะแสดงอยู่ในตารางที่ 1 1.

กระบวนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันสำหรับ 3003 เหล็กแท่งโลหะผสมคือ 550 ℃ สำหรับ 25-35 ชม.. หลังจากทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน, สต็อกเหล็กรีดร้อนมีความหนาประมาณ 7.0 มม, ความต้านทานแรงดึงของ 106 MPa, และการยืดตัวของ 43%.

เหล็กแท่งหล่อและรีดต่อเนื่องมีความหนาประมาณ 3.5 มม, ความต้านทานแรงดึงของ 117 MPa, และการยืดตัวของ 39%.

เหล็กแท่งทั้งสองถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและแปรรูปโดยใช้วิธีการเดียวกัน, ส่งผลให้ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปมีความหนาเท่ากับ 0.038 มม.

ตัวอย่างของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปถูกตัดเป็น 30 มม. × 180 มม. ชิ้น, และทดสอบคุณสมบัติทางกลและความแข็งแรงในการปิดผนึกด้วยความร้อน.

สต็อกเหล็กรีดร้อนมีความต้านทานแรงดึงเท่ากับ 264 MPa, การยืดตัวของ 4.5%, และมีความแข็งแรงในการผนึกความร้อนของ 15 n.

สต็อกที่หล่อและรีดอย่างต่อเนื่องมีความต้านทานแรงดึงที่ 272 MPa, การยืดตัวของ 3.8%, และมีความแข็งแรงในการผนึกความร้อนของ 16 n.

ตามกระแสตอบรับของตลาด, คุณสมบัติทางกลของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปฟอยล์อลูมิเนียมรังผึ้งธรรมดาต้องมีความต้านทานแรงดึง >260 MPa, การยืดตัว >3%, ความแข็งแรงของซีลความร้อน >14 n, และพื้นผิวเรียบและสะอาดเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อการใช้งานกาวขั้นปลาย.

การเปรียบเทียบข้อมูลเหล่านี้, เป็นที่ชัดเจนว่าวัสดุแซนด์วิชฟอยล์รังผึ้งอลูมิเนียมที่ผลิตโดยใช้กระบวนการหล่อและรีดต่อเนื่องที่มีปริมาณงานสูงมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ, รวมถึงกระบวนการผลิตที่สั้นลง, ผลผลิตที่สูงขึ้น, การใช้พลังงานลดลง, และประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้น.

4. บทสรุป

กระบวนการหล่อและรีดต่อเนื่องที่มีปริมาณงานสูงสำหรับการผลิต 3003 ช่องว่างฟอยล์รังผึ้งโลหะผสม, เมื่อเทียบกับกระบวนการรีดร้อนแบบดั้งเดิม, สามารถลดขั้นตอนการไหลของกระบวนการลงได้อย่างมากและปรับปรุงผลผลิตในขณะเดียวกันก็รับประกันคุณภาพของผลิตภัณฑ์.

การหล่อและการรีดอย่างต่อเนื่องที่มีปริมาณงานสูง 3003 อัลลอยด์ 3.5 มม. และการรีดร้อนของ 7.0 มิลลิเมตรช่องว่างตามกระบวนการผลิตเดียวกัน, ส่งผลให้คุณสมบัติทางกลของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปแทบไม่แตกต่างกัน, ทั้งตอบสนองความต้องการด้านคุณภาพของอลูมิเนียมฟอยล์รังผึ้ง.