способ изготовления фольги из алюминиевых сплавов для последующей штамповки

Формула изобретения

Способ изготовления фольги из алюминиевых сплавов для последующей штамповки, включающий получение литой полосы путем кристаллизации расплава алюминиевого сплава между водоохлаждаемыми валками, нагрев, выдержку, охлаждение и последующую холодную прокатку до заданной толщины с промежуточным и окончательным отжигами, отличающийся тем, что получение литой полосы осуществляют из расплава алюминиевого сплава системы алюминий-железо-кремний с регламентированным содержанием железа и кремния в пределах допустимого интервала содержания в сплаве, в соотношении Fe/Si = 2,5-7,5, нагрев литой полосы осуществляют до 525-580^oС, выдержку осуществляют в течение 8-15 ч, промежуточный отжиг проводят после холодной прокатки с суммарной вытяжкой 7-16 при температуре 520-550^oС в течение 3-6 ч, а окончательный отжиг осуществляют в нейтральной атмосфере при температуре 200-400^oС с выдержкой при этой температуре 2-8 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области термомеханической обработки алюминиевых сплавов, в частности к способам изготовления фольги из алюминиевых сплавов, используемой для последующей штамповки.

Известен способ производства алюминиевой фольги для изготовления деталей методом штамповки. Известный способ включает в себя получение фольговой заготовки путем горячей прокатки слитка, отжиг при температуре 450-500^oС в течение 8-10 ч, холодную прокатку с использованием технологической смазки с фракционным составом 200-400^oС и окончательный отжиг с переменной скоростью нагрева /1/.

Недостаток известного способа заключается в низком уровне механических свойств получаемой фольги.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является известный способ изготовления листов и фольги для глубокой вытяжки, включающий получение литой полосы путем кристаллизации расплава алюминиевого сплава между водоохлаждаемыми валками, нагрев до 500-520^oС в течение 8 ч и последующую холодную прокатку с промежуточным и окончательным отжигами /2/.

Недостаток известного способа заключается в недостаточно высоком уровне прочностных и пластических характеристик готового продукта, что не позволяет получать фольговые материалы, пригодные для последующей глубокой штамповки изделий широкого назначения.

Задачей изобретения является повышение уровня прочностных и пластических свойств фольговых материалов, используемых для последующей глубокой штамповки при производстве пластин теплообменных аппаратов, одноразовой посуды и других изделий, а также повышения производительности процесса производства и выхода годного.

Предложенный способ изготовления фольги из алюминиевых сплавов для последующей штамповки, включающий получение литой полосы путем кристаллизации расплава алюминиевого сплава между водоохлаждаемыми валками, нагрев, выдержку, охлаждение и последующую холодную прокатку до заданной толщины с промежуточным и окончательным отжигами, отличающийся тем, что получение литой полосы осуществляют из расплава алюминиевого сплава системы алюминий-железо-кремний с регламентированным содержанием железа и кремния в пределах допустимого интервала содержания в сплаве, в соотношении Fe/Si=(2,5-7,5), нагрев литой полосы осуществляют до 525-580^oС, выдержку осуществляют в течение 8-15 ч, промежуточный отжиг проводят после холодной прокатки с суммарной вытяжкой 7-16 при температуре 520-550^oC в течение 3-6 ч, а окончательный отжиг осуществляют в нейтральной атмосфере при температуре 200-400^oС с выдержкой при этой температуре в течение 2-8 ч.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. В плавильной печи готовят расплав алюминиевого сплава системы алюминий-железо-кремний, содержащий железо и кремний в соотношении Fe/Si, равном 2,5-7,5.

Полученный расплав нагревают до температуры, не превышающей 790^oС, и осуществляют подачу расплава в водоохлаждаемый валковый кристаллизатор. Полученная литая полоса сворачивается в рулон массой до 10 т и нагревается до температуры 525-550^oС с выдержкой при данной температуре в течение 8-15 ч. После охлаждения полосы до комнатной температуры осуществляется холодная прокатка в несколько проходов с суммарной вытяжкой 7-16. После холодной прокатки проводят промежуточный отжиг при температуре 520-550^oС с выдержкой при данной температуре в течение 3-6 ч. После промежуточного отжига осуществляют окончательную холодную прокатку в несколько проходов до заданной толщины и проводят окончательный отжиг в нейтральной атмосфере при температуре 200-400^oС с выдержкой при данной температуре в течение 2-8 ч.

Расплав готовят в плавильной печи, загружая в нее жидкий алюминий, алюминиевые чушки и отходы фольгопрокатного производства. Полученный расплав расшихтовывают до заданного химического состава сплава с помощью алюминиевых лигатур, причем содержание железа к кремнию в сплаве выдерживают в соотношении 2,5-7,5.

При данном соотношении железа к кремнию в литом сплаве формируется мелкозернистая структура с равномерным распределением дисперсных интерметаллических частиц алюминий-железо-кремний, обеспечивающих в деформированном металле высокое сочетание прочности при максимальном значении пластических характеристик.

При соотношении железа к кремнию менее 2,5 в структуре сплава наблюдается избыточное количество кремниевой фазы, грубых размеров, что приводит к снижению прочностных характеристик материала и образованию повышенной пористости фольги тонких размеров. При соотношении железа к кремнию более 7,5, избыточное количество железа способствует образованию игольчатых интерметаллидных соединений в сплаве, приводя к его упрочнению и снижению пластических характеристик.

Полученный расплав перемешивают и разогревают до температуры, обеспечивающей возможность подачи его в водоохлаждаемые валки-кристаллизаторы. Температура расплава не должна превышать 790^oС, в противном случае наблюдается интенсивное насыщение расплава газами, приводящее к снижению качества металла.

Расплав сплава подается в водоохлаждаемые валки, в которых происходит формирование литой заготовки, толщиной 5-8 мм. Полученная литая заготовка сворачивается в рулон и направляется в нагревательную печь для отжига.

Нагрев литой заготовки осуществляется до температуры 525-550^oС и при данной температуре выдерживается в течение 8-15 ч. При нагреве до температуры ниже 525^oС не происходит выравнивания структурных составляющих сплава и равномерного распределения интерметаллических соединений по объему литой заготовки. При нагреве до температуры выше 550^oС происходит интенсивный рост интерметаллических соединений с неизбежным падением пластических характеристик фольгового материала.

Выдержка литой заготовки в течение менее 8 ч при температуре 525-550^oС не обеспечивает необходимых процессов выравнивания структурных составляющих, а выдержка более 15 ч не приводит к улучшению структуры материала, а способствует огрублению частиц интерметаллических соединений.

После охлаждения отожженной литой заготовки, ее подвергают предварительной холодной прокатке в несколько проходов с суммарной вытяжкой 7-16.

Холодная деформация с вытяжкой менее 7 не обеспечивает необходимой степени проработки литой структуры материала, а деформация с вытяжкой более 16 не обеспечивает повышения свойств проката и приводит к снижению механических характеристик сплава за счет деформационного разрушения.

Промежуточный отжиг проводят при температуре 520-550^oС в течение 3-6 ч. Отжиг при температуре ниже 520^oС не способствует формированию в сплаве равномерной структуры, пригодной к последующей холодной деформации. Отжиг при температуре выше 550^oС приводит к чрезмерному росту структурных составляющих и снижению равномерности формирования структуры при дальнейшей холодной прокатке.

Длительность промежуточного отжига в течение 3-6 ч обеспечивает формирование при заданных температурах необходимого уровня механических характеристик сплава и высокой его деформируемости.

Окончательную холодную прокатку проводят в несколько проходов до заданной толщины, и затем осуществляют окончательный отжиг в нейтральной атмосфере при 200-400 С в течение 2-8 ч.

Проведение окончательного отжига в атмосфере азота (нейтральная атмосфера) обеспечивает получение поверхности фольги высокого качества без пригаров технологической смазки.

Отжиг при температуре ниже 200^oС в течение менее 2 ч не обеспечивает формирования мелкозернистой структуры сплава, пригодной для глубокой штамповки. Отжиг при температуре выше 400^oС в течение более 8 ч приводит к росту размеров зерна и снижению эксплуатационных параметров алюминиевой фольги.

Предложенный способ иллюстрируется на следующем примере.

Для получения исходной заготовки в плавильной печи готовили расплав алюминиевого сплава марки 1100. Согласно химического состава сплава содержание железа и кремния в сплаве оговорено суммой 0,95% (по массе). В качестве исходного сырья использовали жидкий алюминий марки А5 с содержанием кремния 0,19% (по массе). Расплав расшихтовывали лигатурой алюминий-железо до содержания железа 0,7% (по массе), выдержав соотношение Fe/Si=3,68. Содержание остальных элементов - в соответствиями с требованиями стандарта на состав данного сплава. Приготовленный расплав при температуре 770^oС переливали в миксер и по металлопроводу подавали в водоохлаждаемые валки.

Полученная полосовая заготовка толщиной 7,0 мм охлаждается до температуры 160^oС и сматывается в рулоны массой до 10 т, после чего литая полоса в рулонах нагревается до температуры 530^oС и выдерживается при данной температуре в течение 12 ч.

После охлаждения до комнатной температуры проводят предварительную холодную прокатку в несколько проходов по следующей схеме: 7,0-->4,2-->2,5-->1,5-->0,9-->0,57 мм. Суммарная вытяжка при этом составила 12,28.

После этого проводят промежуточный отжиг при температуре 530^oС в течение 4 ч и осуществляют холодную прокатку в несколько проходов по следующему режиму: 0,57-->0,34-->0,2 мм. Окончательный отжиг проводят при температуре 370^oС в течение 4 ч в атмосфере азота.

Полученная фольга обладает следующими механическими характеристиками:

предел прочности при растяжении - 7,9-8,4 кГ/мм²;

относительное удлинение - 25,5-28,5%.

Использование оптимальных режимов обработки позволяет получить фольгу толщиной 0,2 мм с величиной относительного удлинения до 30% и высокой штампуемостью.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 850730, М.кл. С 22 F 1/04, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР 1306484, М.кл. С 22 F 1/04, 1983.