Influenza del processo di ricottura sul tasso di acquisizione di 8011 Lega di alluminio pressofuso per tappi di bottiglia

Astratto

In questo documento, 8011 gli sbozzati laminati in fusione vengono utilizzati per produrre fogli di alluminio per tappi di bottiglia, e vengono studiati gli effetti dei processi di ricottura di omogeneizzazione e di ricottura intermedia sulle proprietà del prodotto.

I risultati mostrano che i fogli di alluminio per tappi di bottiglia che soddisfano le esigenze dei clienti possono essere prodotti da grezzi laminati mediante colata adottando appropriati processi di ricottura di omogeneizzazione.

Introduzione

A causa delle caratteristiche intrinseche del processo di laminazione, gli sbozzati laminati presentano evidente anisotropia, che ne limita l’applicazione nei prodotti per imbutitura profonda.

In questo lavoro, viene adottato un ragionevole processo di ricottura di omogeneizzazione per alleviare la segregazione della composizione e l'anisotropia 8011 grezzi laminati in fusione indotti dal processo di laminazione e ottimizzano la microstruttura interna.

Combinato con un'adeguata ricottura intermedia e una ragionevole riduzione a freddo della passata di laminazione finale nelle lavorazioni successive, le proporzioni delle varie texture nei fogli sono equilibrate, l'anisotropia del materiale è ridotta, e vengono fabbricati con successo fogli di alluminio per tappi di bottiglia che soddisfano i requisiti di imbutitura profonda.

1 Schema sperimentale

1.1 Materiali sperimentali

La materia prima è 8011 bobina laminata con uno spessore iniziale del grezzo di 6,0–6,5 mm, e lo spessore finale target del prodotto è 0.21 mm.

La dimensione del grano dei coils laminati deve raggiungere il Grado 1.

Composizione chimica di 8011 Lega per tappi di bottiglia (frazione di massa, %)

1.2 Procedure sperimentali

Con passaggi fissi di laminazione a freddo, la ricottura di omogeneizzazione e le temperature di ricottura intermedia sono impostate come parametri variabili. Il percorso completo del processo è il seguente:

Grezzi laminati in colata → laminazione a freddo 3.8 mm → ricottura di omogeneizzazione → laminazione a freddo a 0.43 mm → ricottura intermedia → laminazione a freddo fino allo spessore finito di 0.21 mm

Sono progettati tre schemi di processo comparativi:

Schema 1: Omogeneizzazione a 480 ° C per 4 h per 3.8 grezzi di spessore mm; ricottura intermedia a 360 ° C per 2 h per 0.43 strisce da mm

Schema 2: Omogeneizzazione a 480 ° C per 4 h per 3.8 grezzi di spessore mm; ricottura intermedia a 280 ° C per 2 h per 0.43 strisce da mm

Schema 3: Omogeneizzazione a 530 ° C per 4 h per 3.8 grezzi di spessore mm; ricottura intermedia a 320 ° C per 2 h per 0.43 strisce da mm

1.3 Articoli di prova

Resistenza alla trazione \(R_m), l'allungamento A e il tasso di spigatura e dei provini dopo la ricottura intermedia e i prodotti finiti sono testati in conformità con gli standard nazionali.

Le lamiere finite prodotte dai tre schemi vengono consegnate ai clienti per le prove di imbutitura delle tazze, e il processo di produzione industriale ottimale viene determinato sulla base del feedback pratico dello stampaggio.

2 Risultati sperimentali

2.1 Risultati dei test di ricottura intermedia

Campioni laminati a freddo 0.43 mm vengono ricotti in un forno a scatola (mettere nel forno una volta raggiunta la temperatura impostata, tempo di trattenimento: 2–4 ore) per testare le proprietà meccaniche e le caratteristiche uditive.

1. Nell'intervallo di temperatura 230–250 °C, la resistenza alla trazione diminuisce bruscamente mentre l'allungamento aumenta notevolmente, indicando che la ricristallizzazione completa avviene in questo intervallo di temperatura. Durante la ricristallizzazione si verificano cambiamenti drammatici nel comportamento uditivo: dopo la ricottura a 240 ° C per 2 H, la spigatura avviene prevalentemente lungo la direzione dei 45° con leggera spigatura a 0°/90°; quando il tempo di attesa viene esteso a 4 H, l'orecchio si sposta completamente nella direzione 0°/90°.
2. Dopo la completa ricristallizzazione, un ulteriore aumento della temperatura di ricottura non provoca alcun cambiamento evidente nella velocità di spigatura; quando la temperatura supera 360 ° C., l'allungamento dei fogli diminuisce evidentemente. Perciò, l'intervallo di temperatura adatto per la ricottura intermedia è 250–360 °C.
3. Confronto delle temperature di omogeneizzazione: Campioni omogeneizzati a bassa temperatura (480 ° C.) mostrano tassi di spigatura più elevati e una transizione più rapida delle direzioni di spigatura dopo la ricottura intermedia, mentre i campioni omogeneizzati a 530 °C mostrano tassi di estrazione complessivamente più bassi.

Proprietà effettive dopo la ricottura intermedia

2.2 Proprietà dei prodotti finiti

Dopo ricottura intermedia, i nastri vengono laminati a freddo fino allo spessore finito di 0.21 mm con una riduzione a freddo di circa 51%.

I dati sulle prestazioni meccaniche e uditive dei prodotti finiti sono elencati di seguito.

Proprietà dei prodotti finiti

Risultati della prova cliente

Conclusione della prova: I prodotti finiti di Scheme 1 e Schema 2 omogeneizzato a 480 °C hanno un tasso di orecchio vicino a 10%, non soddisfare i requisiti di imbutitura profonda per i tappi di bottiglia.

I prodotti finiti di Scheme 3 omogeneizzato a 530 °C hanno una velocità di assorbimento di circa 5% senza timbrare crepe, e sono stati forniti a numerosi produttori di tappi di bottiglia nella produzione di massa.

3 Analisi e discussione

3.1 Correlazione tra struttura e tasso di orecchio

Il comportamento uditivo di fogli di alluminio è dominato da texture cristalline interne.

La laminazione a freddo produce strutture di deformazione, che portano ad una spigatura a 45° durante la trafilatura della tazza.

Dopo ricottura di lamiere sottoposte a forte riduzione a freddo, le texture di ricristallizzazione consistono principalmente nella texture cubica e nella texture R.

• Struttura del cubo: induce l'orecchio lungo le direzioni 0°/90°;
• Trama R: induce l'orecchio lungo la direzione dei 45°.

L'idea di ottimizzazione per le lamiere di alluminio imbutite è quella di regolare la proporzione delle due strutture, compensare reciprocamente gli effetti dell'orecchio indotti da diverse texture, ridurre il tasso di orecchio complessivo e migliorare la formabilità dell'imbutitura profonda.

3.2 Meccanismo di regolazione della temperatura di omogeneizzazione sulla microstruttura laminata in colata

Il processo di laminazione presenta un elevato grado di sottoraffreddamento e un raffreddamento rapido, con conseguente gran numero di seconde fasi di non equilibrio e grave segregazione in soluzione solida degli elementi Si e Fe nella matrice di alluminio dopo la solidificazione.

La ricottura di omogeneizzazione promuove la trasformazione delle fasi di non equilibrio, precipitazione di soluzioni solide sovrassature ed eliminazione della segregazione della composizione.

1. Confronto metallografico (Figura 3 & Figura 4)
   • Omogeneizzazione a 530 ° C.: I composti intermetallici sono fini e uniformemente dispersi, e i grani sono tipici grani equiassici.
   • Omogeneizzazione a 480 ° C.: Le fasi precipitate sono grossolane, le dimensioni dei grani non sono uniformi, ed esistono cereali grossolani locali.
2. Competizione tra precipitazione e ricristallizzazioneA bassa temperatura di omogeneizzazione (480 ° C.), la precipitazione avviene prima della ricristallizzazione. Le particelle precipitate fissano le dislocazioni e ostacolano la nucleazione della ricristallizzazione, alla fine formando microstrutture ricristallizzate grossolane e irregolari. Ad alta temperatura di omogeneizzazione (530 ° C.), la ricristallizzazione ha la precedenza, e i successivi precipitati frenano la crescita eccessiva del grano, producendo strutture di grani equiassici fini e uniformi.

3.3 Effetto regolatore dei precipitati Fe/Si sulle strutture

I principali elementi in lega di 8011 leghe sono Fe e Si. Il rapido raffreddamento nella laminazione della colata rende una grande quantità di Fe e Si sovrasatura nella matrice di alluminio.

Durante l'omogeneizzazione, Fe e Si precipitano formandosi dispersi \(FeAl_3) particelle:

1. \(FeAl_3) le particelle possono raffinare i grani ricristallizzati, rendere le microstrutture ricotte dense e uniformi, e indebolire l'anisotropia del materiale.
2. Sotto omogeneizzazione a 530 ° C., Fe e Si precipitano sufficientemente. Le particelle disperse della seconda fase promuovono la ricristallizzazione in situ durante la ricottura intermedia. Parte della struttura della deformazione da laminazione a freddo viene mantenuta in questo processo, mentre è facilitata la formazione della tessitura R e inibito lo sviluppo eccessivo della tessitura del cubo. Le proporzioni delle due texture di ricristallizzazione sono equilibrate, riducendo significativamente il tasso di acquisizione dei prodotti finiti.

4 Conclusioni

1. Aumentando la temperatura di ricottura di omogeneizzazione da 480 °C a 530 °C consente precipitati di lega uniformi e dispersi e migliora la consistenza delle dimensioni dei grani ricristallizzati. La struttura del cubo e la struttura R generate dopo la ricottura intermedia si contrastano reciprocamente la struttura di deformazione formata nel passaggio finale di laminazione a freddo, riducendo notevolmente il tasso di orecchio di 8011 lamiere finite in alluminio pressofuso.
2. Dopo la ricristallizzazione completa viene completata tramite ricottura intermedia, i suoi parametri di processo esercitano un'influenza limitata sulla frequenza dell'orecchio. Il processo di ricottura di omogeneizzazione è il fattore decisivo che regola il tasso di estrazione 8011 fogli di alluminio pressofuso per tappi di bottiglia.