铝板带箔加工工艺

晟通科技集团科技研究院铝板带箔加工工艺Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.—2010SNTO.AllrightReserved.按合金元素划分（目前国际上通用标准）1XXX系列，纯铝系列，铝含量≥99.00%2XXX系列，Al-Cu系列;3XXX系列，Al-Mn系列4XXX系列，Al-Si系列;5XXX系列，Al-Mg系列6XXX系列，Al-Mg-Si系列;7XXX系列，Al-Zn-Mg系列其他元素为8XXX系列;备用组别为9XXX系列1.1铝及铝合金分类1.铝加工基础知识Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.铸轧生产加工的大多为热处理不可强化合金，分别为1XXX、3XXX及5XXX系列和8011等合金。1.1.2按热处理可否强化可分为：(1)热处理可强化合金；(2)热处理不可强化合金Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.（1）按厚度分：0.1～0.2mm-无零箔产品；0.01～0.1mm-单零箔产品；＜0.01mm-双零箔产品。（2）按状态或材质分为：1）硬质箔：轧制后未经退火的铝箔；2）半硬质箔：强度在硬质和软质箔之间的铝箔；3）软质箔：经充分退火而变软的铝箔，应用广泛。1.1.4铝箔的分类：按板、带材生产的厚度分类，可分为厚板、中厚板、薄板及铝箔。其中：厚度≥8.0mm的称为厚板；厚度为5.0-8.0mm的称为中厚板；厚度为0.2-5.0mm的称为薄板，幅度窄的薄板称为带材；厚度小于0.2mm的称为铝箔。1.1.3按厚度分类Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.铸造（轧）工艺铸造工艺铸轧工艺1.2铝加工中常用的平轧工艺热处理工艺淬火工艺退火工艺轧制工艺热轧工艺冷轧（箔轧）工艺Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.铝合金冷轧坯料比较铸轧坯料法加工工艺流程短、投资省、工艺相对简单、见效快；缺点产品内部组织及表面质量相对较差，无法生产某些硬合金或特殊合金。热轧坯料法加工工艺生产的产品种类比较齐全。铸轧冷轧高温退火冷轧中间退火冷轧重卷切边粗轧合卷精轧分切成品退火7.0mm第1道次第2-4道次第5道次第6-9道次第10道次包装入库0.006mm2.1铸轧2.2轧制2.3退火2.4精整①②②②②②③③③④④④①②③④2.双零箔产品加工流程Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.除气箱出口氢含量≤0.12ml/100gAl大于0.01mm的固体颗粒除净率≥90％2.1铸轧加工Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.变形区L2:结晶区（铸造区）L3:冷凝区Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.(1)轧制：靠旋转的轧辊与轧件之间形成的摩擦力将轧件拉进旋转的轧辊间，借助与轧辊施加压力使金属发生塑性变形的过程，通过轧制使金属具有一定形状、尺寸和性能。2.2轧制（冷轧、箔轧（粗轧、精轧））Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.(2)绝对压下量：Δh=H-h，Δh―绝对压下量，mm；H―轧件轧前厚度，mm；h―轧件轧后厚度，mm。加工率：ε=Δh/H×100%(3)总加工率：两次退火间总的冷轧压下率，在允许的条件下，尽量采用大的加工率。(4)特点：轧制过程中产生加工硬化，金属的强度和变形抗力增加，塑性降低，产品尺寸精度高，表面品质和板形好，组织和性能均匀。Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.—2010SNTO.AllrightReserved.（1）退火的工艺过程：退火是铝及铝合金板带材生产中的一个关键工序，其工艺过程由加热、保温及冷却三个阶段组成，如下图所示。（2）退火的主要目的：1)高温（均匀化）退火,消除或部分消除偏析。2)中间厚度退火（简称中退），不仅可以消除加工硬化，有利于进一步轧制，而且还能改善最终制品的组织与性能。3)成品厚度退火，燃烧和挥发冷轧时滞留2.3退火简单退火工艺过程示意图时间/h温度/℃在板面上的轧制油，确保产品表面洁净卫生;可以改善和控制产品的组织与性能，满足不同的需求。Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.）控制温度的方法有两种：一种是控制炉温，另一种是控制金属温度。2）加热方式也有两种：一种是定时定温加热，另一种是差温加热。两种加热方式的优缺点：在相同的条件下，定时定温到温时间长，但料卷温度均匀。而差温加热到温时间短，但料卷温度均匀性差。（3）退火温度控制Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.装炉量不一样，料卷宽度不一样，金属到温时间也不一样。因此经常在装炉退火前，需要在产品上打放弯曲热电偶，以便把实际金属温度理想控制在工艺要求的范围内，从而可获得所需的机械性能。大卷：一般打在距内圆15-20mm小卷：一般打在距外圆15-20mm深度大于20mm。（4）热电偶的使用Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.（1）精整的概念针对来料（一般为轧制带卷），所进行的几何尺寸、表面质量及板形质量等的加工和整理工作。它包括剪切、矫直、包装等。（2）常见的精整工序及主要目的根据设备不同，常见的铝及铝合金精整工序有以下几种：重卷：主要用于将轧制带卷沿纵向切成铝带材，只切一条，实际只起切边作用。合卷：主要用于将需要叠轧的两张箔合成一个铝卷。分卷(分切)：主要用于将双张铝箔分成单张箔材。2.4精整Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.角的亚稳液相面投影图（虚线表示平衡液相线的位置）LangsrudY.Siliconincommercialaluminumalloys-whatbecomesofitduringDC-casting?KeyEng.Mater.,1990,44-45:95.Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.—2010SNTO.AllrightReserved.铝箔材料中的高温相变在非平衡凝固条件下，铸锭中可能出现多种非平衡亚稳相，虽然这些合金相的体积分数很小，但是却对产品的机械性能、加工性能以及化学性能等产生非常重要的影响。高温相变中的典型工艺：均匀化热处理。铸锭组织中的多种亚稳相将向更稳定的相转变。铸锭组织中主要存在的相有：αc(AlFeSi)相：盘状βp(AlFeSi)相：块状或片状Al6Fe和AlmFe相：丝织状Al3Fe相：不规则长针状在均匀化过程中，非平衡βp(AlFeSi)相和Al6Fe、AlmFe相将逐渐溶解并分别向平衡相βb(AlFeSi)相和Al3Fe相转化，同时原有的βb(AlFeSi)相和Al3Fe相也将不断长大。Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.铝箔材料中的中温相变铝箔毛料在冷轧变形之后，要经过一次高于再结晶温度的中间退火，以消除加工硬化和内应力，并改变第二相的存在状态、降低杂质元素Fe、Si的固溶度，使材料塑性得以恢复。在380℃下的再结晶退火过程中，基体中会大量析出αc(AlFeSi)相（＜0.3μm）和少量的短棒状βb(AlFeSi)相和针状Al3Fe相（＜0.5μm）。同时，在380℃保温4～6小时，基体中原有的片状相βp(AlFeSi)逐渐转变为αc(AlFeSi)相（＜0.1μm）。Copyright2008—2010SNTO.AllrightReserved.合金为例：1.在铸轧过程中，如何通过调整合金成分、控制Fe/Si比和冷却速度，获得想要的微观组织及减少中心偏析？2.在铝箔坯料轧制过程中（7.0mm-0.6mm），需要进行两次退火，分别是均匀化退火及再结晶退火，能否通过调整合金成分及加工工艺，减少一次退火？什么样的合金成分可以得到最好的再结晶组织并保证强度？退火两次如果改成一次导致组织产生了哪些改变，从工艺上是否可以改进，能否从金相、微观组织上进行判别？