Einfluss des Glühprozesses auf die Earing-Rate von 8011 Gussgewalzte Aluminiumlegierung für Flaschenverschlüsse

Abstrakt

In diesem Papier, 8011 Gussgewalzte Rohlinge werden zur Herstellung von Aluminiumblechen für Flaschenverschlüsse eingesetzt, und die Auswirkungen von Homogenisierungsglühen und Zwischenglühprozessen auf Produkteigenschaften werden untersucht.

Die Ergebnisse zeigen, dass aus gussgewalzten Rohlingen durch geeignete Homogenisierungsglühverfahren kundenspezifische Flaschendeckel-Aluminiumbleche hergestellt werden können.

Einführung

Aufgrund der inhärenten Eigenschaften des Gießwalzprozesses, Gussgewalzte Rohlinge weisen eine deutliche Anisotropie auf, was ihre Anwendung in Tiefziehprodukten einschränkt.

In dieser Arbeit, Es wird ein angemessener Homogenisierungsglühprozess angewendet, um die Zusammensetzungssegregation und Anisotropie zu verringern 8011 gussgewalzte Rohlinge durch den Gusswalzprozess und optimieren die innere Mikrostruktur.

Kombiniert mit einer entsprechenden Zwischenglühung und einer angemessenen Kaltreduktion des letzten Walzstichs in der Weiterverarbeitung, Die Anteile verschiedener Texturen in den Blättern sind ausgewogen, Die Materialanisotropie wird verringert, und Flaschendeckel-Aluminiumbleche, die den Tiefziehanforderungen genügen, werden erfolgreich hergestellt.

1 Experimentelles Schema

1.1 Experimentelle Materialien

Der Rohstoff ist 8011 Gussgewalztes Coil mit einer Ausgangsrohlingsdicke von 6,0–6,5 mm, und die angestrebte Enddicke des Produkts beträgt 0.21 mm.

Die Korngröße gussgewalzter Coils muss die Güteklasse erreichen 1.

Chemische Zusammensetzung von 8011 Legierung für Flaschenverschlüsse (Massenanteil, %)

1.2 Experimentelle Verfahren

Mit festen Kaltwalzstichen, Homogenisierungsglühen und Zwischenglühtemperaturen werden als variable Parameter eingestellt. Der vollständige Prozessablauf ist wie folgt:

Gussgewalzter Rohling → Kaltwalzen zu 3.8 mm → Homogenisierungsglühen → Kaltwalzen 0.43 mm → Zwischenglühen → Kaltwalzen auf Fertigdicke von 0.21 mm

Es werden drei vergleichende Prozessschemata entworfen:

Schema 1: Homogenisierung bei 480 ° C für 4 h für 3.8 mm dicke Rohlinge; Zwischenglühen bei 360 ° C für 2 h für 0.43 mm-Streifen

Schema 2: Homogenisierung bei 480 ° C für 4 h für 3.8 mm dicke Rohlinge; Zwischenglühen bei 280 ° C für 2 h für 0.43 mm-Streifen

Schema 3: Homogenisierung bei 530 ° C für 4 h für 3.8 mm dicke Rohlinge; Zwischenglühen bei 320 ° C für 2 h für 0.43 mm-Streifen

1.3 Testobjekte

Zugfestigkeit \(R_m), Die Dehnung A und die Zähnungsgeschwindigkeit e der Proben nach dem Zwischenglühen und der fertigen Produkte werden gemäß den nationalen Normen geprüft.

Die nach den drei Schemata hergestellten fertigen Bleche werden für Napfziehtests an Kunden geliefert, und der optimale industrielle Produktionsprozess wird auf der Grundlage praktischer Stanzrückmeldungen ermittelt.

2 Experimentelle Ergebnisse

2.1 Testergebnisse des Zwischenglühens

Proben kaltgewalzt 0.43 mm werden in einem Kastenofen geglüht (nach Erreichen der eingestellten Temperatur in den Ofen geben, Haltezeit: 2–4 Std) zur Prüfung mechanischer Eigenschaften und Ohrbildungseigenschaften.

1. Im Temperaturbereich von 230–250 °C, die Zugfestigkeit sinkt stark, während die Dehnung deutlich ansteigt, Dies weist darauf hin, dass in diesem Temperaturintervall eine vollständige Rekristallisation stattfindet. Bei der Rekristallisation kommt es zu dramatischen Veränderungen im Ährenbildungsverhalten: nach dem Glühen bei 240 ° C für 2 H, Die Zackenbildung erfolgt hauptsächlich entlang der 45°-Richtung mit einer leichten 0°/90°-Zackenbildung; wenn die Haltezeit verlängert wird 4 H, Die Ohrung verschiebt sich vollständig in die 0°/90°-Richtung.
2. Nach vollständiger Rekristallisation, Eine weitere Erhöhung der Glühtemperatur führt zu keiner offensichtlichen Änderung der Zipfelbildungsrate; wenn die Temperatur übersteigt 360 °C, die Blattdehnung nimmt deutlich ab. Deswegen, Der geeignete Temperaturbereich für die Zwischenglühung liegt bei 250–360 °C.
3. Vergleich der Homogenisierungstemperaturen: Bei niedriger Temperatur homogenisierte Proben (480 °C) zeigen höhere Zickzackraten und einen schnelleren Übergang der Zickzackrichtungen nach dem Zwischenglühen, während die Proben bei homogenisierten 530 °C weisen insgesamt geringere Earing-Raten auf.

Tatsächliche Eigenschaften nach Zwischenglühen

2.2 Eigenschaften von Fertigprodukten

Nach Zwischenglühen, Bänder werden auf die fertige Dicke von kaltgewalzt 0.21 mm mit einer Kaltreduktion von ca 51%.

Die mechanischen Leistungsdaten und die Leistungsdaten der fertigen Produkte sind wie folgt aufgeführt.

Eigenschaften von Fertigprodukten

Ergebnisse des Kundentests

Testfazit: Die fertigen Produkte von Scheme 1 und Schema 2 homogenisiert bei 480 °C haben eine Earing-Rate nahe bei 10%, Nichterfüllung der Tiefziehanforderungen für Flaschenverschlüsse.

Die fertigen Produkte von Scheme 3 homogenisiert bei 530 °C haben eine Ährenbildungsrate von ca 5% ohne Stempelrisse, und wurden in Massenproduktion an mehrere Hersteller von Flaschenverschlüssen geliefert.

3 Analyse und Diskussion

3.1 Korrelation zwischen Textur und Earing-Rate

Das Ohrbildungsverhalten von Aluminiumbleche wird von inneren Kristalltexturen dominiert.

Beim Kaltwalzen entstehen Verformungstexturen, die beim Becherziehen zu einer 45°-Zackung führen.

Nach dem Glühen werden die Bleche einer starken Kaltreduktion unterzogen, Rekristallisationstexturen bestehen hauptsächlich aus Würfeltextur und R-Textur.

• Würfeltextur: induziert eine Zackenbildung entlang der 0°/90°-Richtungen;
• R-Textur: induziert eine Ohrenbildung entlang der 45°-Richtung.

Die Optimierungsidee beim Tiefziehen von Aluminiumblechen besteht darin, das Verhältnis der beiden Texturen zu regulieren, kompensieren die Earing-Effekte, die durch unterschiedliche Texturen hervorgerufen werden, gegenseitig, Reduzieren Sie die Gesamtbildungsrate und verbessern Sie die Tiefziehformbarkeit.

3.2 Regulierungsmechanismus der Homogenisierungstemperatur in der Gusswalzmikrostruktur

Der Gießwalzprozess zeichnet sich durch einen hohen Unterkühlungsgrad und eine schnelle Abkühlung aus, Dies führt zu einer großen Anzahl von Nichtgleichgewichts-Zweitphasen und einer starken Mischkristallentmischung der Si- und Fe-Elemente in der Aluminiummatrix nach der Erstarrung.

Das Homogenisierungsglühen fördert die Umwandlung von Nichtgleichgewichtsphasen, Ausfällung übersättigter fester Lösungen und Beseitigung der Zusammensetzungssegregation.

1. Metallographischer Vergleich (Figur 3 & Figur 4)
   • Homogenisierung bei 530 °C: Intermetallische Verbindungen sind fein und gleichmäßig verteilt, und Körner sind typische gleichachsige Körner.
   • Homogenisierung bei 480 °C: Die ausgefällten Phasen sind grob, Die Korngrößen sind uneinheitlich, und lokale grobe Körner vorhanden sind.
2. Konkurrenz zwischen Fällung und Rekristallisation bei niedriger Homogenisierungstemperatur (480 °C), Die Ausfällung erfolgt vor der Rekristallisation. Ausgeschiedene Partikel fixieren Versetzungen und verhindern die Keimbildung der Rekristallisation, Es bilden sich schließlich grobe und ungleichmäßige rekristallisierte Mikrostrukturen. Bei hoher Homogenisierungstemperatur (530 °C), Rekristallisation hat Vorrang, und nachfolgende Ausfällungen hemmen übermäßiges Kornwachstum, wodurch feine und gleichmäßige gleichachsige Kornstrukturen entstehen.

3.3 Regulierungswirkung von Fe/Si-Niederschlägen auf Texturen

Die wichtigsten Legierungselemente von 8011 Legierung sind Fe und Si. Durch die schnelle Abkühlung beim Gusswalzen wird eine große Menge an Fe und Si in der Aluminiummatrix übersättigt.

Während der Homogenisierung, Fe und Si fallen aus und bilden eine dispergierte Form \(FeAl_3) Partikel:

1. \(FeAl_3) Partikel können rekristallisierte Körner verfeinern, Machen Sie geglühte Mikrostrukturen dicht und gleichmäßig, und die Materialanisotropie schwächen.
2. Unter Homogenisierung bei 530 °C, Fe und Si werden ausreichend ausgeschieden. Dispergierte Partikel der zweiten Phase fördern die In-situ-Rekristallisation während des Zwischenglühens. Dabei bleibt ein Teil der Kaltwalzverformungstextur erhalten, während die Bildung der R-Textur erleichtert und die übermäßige Entwicklung der Würfeltextur verhindert wird. Die Anteile der beiden Rekristallisationstexturen sind ausgeglichen, die Earing-Rate der fertigen Produkte deutlich reduziert.

4 Schlussfolgerungen

1. Erhöhung der Homogenisierungsglühtemperatur ab 480 °C bis 530 °C ermöglicht gleichmäßige und verteilte Legierungsausscheidungen und verbessert die Konsistenz der rekristallisierten Korngrößen. Die nach dem Zwischenglühen erzeugte Würfeltextur und R-Textur wirken der im abschließenden Kaltwalzstich gebildeten Verformungstextur gegenseitig entgegen, die Earing-Rate erheblich reduziert 8011 Gussgewalzte Aluminiumbleche.
2. Nach vollständiger Rekristallisation erfolgt eine Zwischenglühung, Seine Prozessparameter haben nur begrenzten Einfluss auf die Zährungsrate. Der Homogenisierungsglühprozess ist der entscheidende Faktor für die Zährungsrate von 8011 gussgewalzte Aluminiumbleche für Flaschenverschlüsse.