La produzione di lamiere di alluminio prevede la trasformazione dell'alluminio e delle sue leghe attraverso fasi di fusione, colata, preparazione pre-laminazione, laminazione in piano, trattamento termico e finitura. In questo modo si ottengono sia lastre singole che materiali laminati con sezione trasversale rettangolare. Lo spessore delle lamiere può raggiungere i 200 mm, con categorie che comprendono lamiere sottili, lamiere spesse (5-80 mm) e lamiere extra spesse. [...]
La produzione di lamiere di alluminio prevede la trasformazione dell'alluminio e delle sue leghe attraverso fasi di fusione, colata, preparazione pre-laminazione, laminazione in piano, trattamento termico e finitura. In questo modo si ottengono lastre singole o materiali laminati con sezione trasversale rettangolare.
Lo spessore delle lastre può raggiungere i 200 mm, con categorie che comprendono le lastre sottili, le lastre spesse (5-80 mm) e le lastre extra spesse. La larghezza delle lastre varia generalmente da 1 a 5 m, mentre la lunghezza varia da 2 a 10 m.
Le strisce hanno in genere uno spessore non superiore a 2 mm e una larghezza non superiore a 600 mm e vengono fornite in rotoli.
Le lamiere e i nastri di alluminio e di leghe di alluminio sono forniti in stati laminati a caldo, in stati ricotti, in vari gradi di morbidezza e in vari stati di trattamento termico.
Esistono due metodi di produzione delle lastre di alluminio e leghe di alluminio: il metodo a blocchi e il metodo a strisce.
Il metodo a blocchi prevede il taglio della lastra laminata a caldo in diversi blocchi, che vengono poi laminati a freddo singolarmente per ottenere prodotti finiti. Il metodo a nastri prevede la laminazione della lastra a un determinato spessore e lunghezza, per poi avvolgerla durante la laminazione.
Una volta raggiunto lo spessore desiderato, viene tagliato in singole lastre di alluminio. Questo metodo ha una maggiore produttività e produce prodotti di migliore qualità.
Il processo di produzione di lamiere e nastri in lega di alluminio può essere suddiviso in fasi quali la preparazione pre-laminazione, la laminazione a caldo, la laminazione a freddo, il trattamento termico e la finitura.
La preparazione al preriscaldamento comprende principalmente l'ispezione della qualità della colata, il riscaldamento uguale, la segatura, la fresatura, l'avvolgimento in alluminio e il riscaldamento. L'utilizzo di una colata di qualità è un prerequisito per garantire la qualità del prodotto finito.
La maggior parte dei getti utilizzati nella moderna produzione di lastre in lega di alluminio è prodotta con il metodo della colata semicontinua. Queste fusioni sono grandi, con dendriti interne finemente strutturate.
Durante la colata semicontinua, la velocità di raffreddamento è molto elevata, rendendo difficile il processo di diffusione nella fase solida e causando una composizione chimica e una microstruttura non uniformi, come la segregazione all'interno del cristallo, riducendo la plasticità.
Pertanto, alcuni leghe di alluminio, in particolare i getti in lega di alluminio duro, richiedono un trattamento di omogeneizzazione per eliminare o ridurre la composizione e la struttura irregolare, alleviando al contempo le sollecitazioni della colata.
La temperatura di omogeneizzazione per le leghe di alluminio dovrebbe essere di 10-15℃ inferiore alla temperatura eutettica del punto di fusione più basso della lega, e mantenendola per 12-24 ore è possibile eliminare essenzialmente le irregolarità nella composizione e nella struttura.
Per alluminio duro getti in legaLa temperatura di omogeneizzazione è di 480-495℃, mantenuta per 12-15 ore. Per le leghe Al-Zn-Mg-Cu, la temperatura è di 450-465℃, mantenuta per 24 ore.
Quando la superficie del lingotto presenta difetti come precipitati di segregazione, inclusioni, cicatrici e crepe, è necessario procedere alla fresatura. Si tratta di un fattore cruciale per garantire la buona qualità superficiale del prodotto finito. La quantità di fresatura dipende dalla profondità dei difetti, di solito 4-10 mm.
Il rivestimento è un processo unico nella produzione di lamiere e nastri in lega di alluminio. Consiste nel posizionare le lastre di rivestimento sulla parte superiore e inferiore della colata e nel combinarle in un unico corpo attraverso la laminazione a caldo.
Lo scopo del rivestimento è quello di aumentare la resistenza alla corrosione delle lamiere e dei nastri in lega di alluminio, proteggere il metallo di base dalla corrosione e migliorare le prestazioni tecnologiche. La lamiera di rivestimento deve avere una composizione chimica adeguata e uno spessore appropriato.
Per le lastre a base di alluminio duro, come lastra di rivestimento si utilizza alluminio puro con contenuto di rame e zinco inferiore a 1%. Quando l'alluminio super duro è la base, come lastra di rivestimento si utilizza una lega Al-Zn con un contenuto di zinco di 1-3%.
A seconda dello spessore della lastra e dell'applicazione, lo strato di rivestimento finito è pari a 2%, 4% e 8% dello spessore della lastra.
Il rivestimento per migliorare la lavorabilità è chiamato rivestimento di processo, destinato a prevenire le cricche superficiali quando la colata viene aperta. Lo strato di rivestimento è pari a 0,5-1,5% dello spessore della lamiera finita.
Il riscaldamento del getto ha lo scopo di aumentarne la plasticità e ridurre la resistenza alla deformazione, facilitando la laminazione a caldo.
La temperatura di riscaldamento della colata viene determinata in base al diagramma di fase della lega e al diagramma di plasticità. La temperatura di riscaldamento deve consentire l'avvio della laminazione a caldo alla massima temperatura consentita.
Per l'alluminio puro e i lingotti in lega di alluminio a bassa lega, la temperatura di riscaldamento è di 500℃ o superiore; per i lingotti in lega di alluminio duro è di 390-430℃; per le leghe di alluminio super duro è di 370-410℃.
Il tempo di riscaldamento è finalizzato al raggiungimento di una temperatura uniforme sulla sezione trasversale della colata. Un tempo di riscaldamento troppo lungo provoca uno strato di ossido troppo spesso sulla superficie della colata, che non favorisce la combinazione della lastra di rivestimento con il lingotto. La colata viene riscaldata in un forno a riscaldamento continuo con circolazione d'aria.
La laminazione a caldo di getti in lega di alluminio serve a fornire billette per la laminazione a freddo o a produrre direttamente lamiere spesse laminate a caldo.
A seconda della scala di produzione, esistono tre metodi di laminazione a caldo dei getti in lega di alluminio:
(1) Laminazione a caldo a telaio singoloche completa l'intero processo, dalla partenza della billetta al completamento della laminazione a caldo, in un unico impianto. macchina di laminazione.
Per migliorare l'efficienza produttiva si utilizzano fusioni di grandi dimensioni e laminatoi reversibili. I laminatoi a quattro rulli sono utilizzati per aumentare la larghezza delle lamiere e migliorarne la forma. Con la laminazione a caldo a telaio singolo, il calo di temperatura del pezzo laminato è elevato, lo spessore finale di laminazione è grande (6-8 mm), il peso del coil è relativamente leggero e la qualità e l'efficienza produttiva del pezzo laminato non sono ideali.
(2) Laminazione a caldo a doppio bancoQuesto processo inizia con un laminatoio reversibile che esegue la formazione iniziale della billetta e la laminazione grezza a caldo del lingotto, prima che il pezzo venga trasferito a un secondo laminatoio reversibile a quattro altezze per la laminazione di finitura a caldo. Poiché la laminazione grezza e la laminazione di finitura sono ora attività distinte, non solo la capacità produttiva e l'efficienza sono migliorate, ma anche la qualità dei prodotti laminati. Lo spessore finale della laminazione può raggiungere i 2 mm.
(3) Laminazione a caldo semicontinua. Questo processo prevede 1-2 laminatoi reversibili per la formazione delle billette e la laminazione grezza a caldo, prima che il pezzo venga trasferito a 3-6 laminatoi tandem a quattro altezze per la laminazione di finitura a caldo, con ogni supporto che esegue una singola passata. Poiché i lingotti di grandi dimensioni vengono laminati ad alta velocità, non solo la scala di produzione è ampia, ma anche il tempo di intervallo di laminazione è breve, quindi la temperatura di laminazione di finitura è elevata e consente di ottenere bobine ricotte di qualità migliore.
Il sistema di processo di laminazione a caldo comprende parametri quali la riduzione delle passate, la temperatura di laminazione, la velocità di laminazione, la lubrificazione e il raffreddamento. Una riduzione di passata più elevata è utile per far penetrare la deformazione nel pezzo, riducendo la probabilità di cricche sui bordi e di avvolgimento del rullo. Tuttavia, la riduzione della passata è limitata dalle condizioni di mordenza del rullo.
Inoltre, durante la fase di formazione della billetta, sia la riduzione delle passate che la velocità di laminazione non devono essere eccessive per garantire una transizione fluida dalla struttura fusa del lingotto alla struttura deformata.
Nella laminazione dei lingotti di alluminio placcati, per garantire un buon legame tra la piastra di rivestimento e il lingotto, la riduzione della prima passata deve essere controllata entro un intervallo di 2%-4%. La laminazione dei bordi può migliorare lo stato di stress sul bordo del pezzo, riducendo le cricche sui bordi.
L'applicazione del rivestimento sul lato del lingotto e la laminazione dei bordi possono eliminare le cricche dei bordi durante la laminazione a caldo delle leghe di alluminio. Nelle fasi successive della laminazione, con l'aumento della lunghezza del pezzo, anche la velocità di laminazione deve essere aumentata di conseguenza.
Per ottenere una qualità di laminazione piatta e liscia e per ridurre la forza di laminazione, un'adeguata lubrificazione è fondamentale durante la laminazione a caldo. La lubrificazione per la laminazione a caldo delle leghe di alluminio impiega spesso emulsioni a base d'acqua.
L'emulsione è costituita da una miscela di agente emulsionante e acqua, con una concentrazione compresa tra % e %, leggermente inferiore in caso di laminazione di leghe dure. L'agente emulsionante è costituito da olio di trasformatore, acido oleico e trietanolamina.
Per ottenere una buona planarità nei coils laminati a caldo, è essenziale il controllo della forma della fessura del rullo a 546 gradi, ottenuto mediante l'uso di un sistema idraulico. piegatura dei rotoli, il raffreddamento del corpo del rullo sezionale e il controllo della convessità del rullo originale (vedi controllo della forma del rullo), oltre alla regolazione appropriata del programma di laminazione e della velocità.
L'emulsione spruzzata sul rullo, oltre a lubrificare, ha anche una funzione di raffreddamento. La pressione all'ugello di spruzzatura deve essere di circa , con una portata di 56L/(cm-s).
La laminazione a freddo consente di produrre coils con una planarità superiore, una superficie più liscia, uno spessore più sottile e uniforme e una struttura e proprietà migliori rispetto ai coils laminati a caldo.
La laminazione a freddo può essere effettuata su un laminatoio a singola stazione o su un laminatoio tandem. Attualmente sono più utilizzati i laminatoi a singola stazione a quattro altezze non reversibili, con una velocità di laminazione di 520 m/s, o fino a 2540 m/s per la laminazione tandem.
Il controllo automatico completo è implementato attraverso sistemi computerizzati, come il controllo automatico della planarità (AFC), il controllo automatico del calibro (AGC), il controllo automatico della tensione (ATC) e la regolazione automatica della velocità (ASR), ottenendo così prodotti di alta qualità con deviazioni di spessore ridotte a ±3~5μm e planarità inferiore a 10 unità I.
Nelle condizioni in cui le capacità delle attrezzature lo consentono, la lubrificazione e il raffreddamento sono efficaci, il pezzo non si fessura sui bordi e può ottenere una buona superficie, la laminazione a freddo dovrebbe puntare a una riduzione di passata elevata.
Per l'alluminio puro e le leghe morbide, la riduzione di passata ammessa è di 50%-70%, in genere 40%-50%; per le leghe dure, è di circa 40%, in genere sotto 30%. La riduzione delle passate deve far sì che la forza di laminazione sia sostanzialmente la stessa in ogni passata, garantendo ai rotoli laminati uno spessore uniforme e una buona planarità.
In condizioni in cui non si verificano cricche ai bordi, il tasso di riduzione totale della laminazione a freddo per l'alluminio puro e le leghe morbide può raggiungere oltre 95%, mentre le leghe dure possono raggiungere 90% - 92%.
Per evitare cricche sui bordi e rotture della banda, le leghe con scarsa plasticità richiedono una pre-ricottura con laminazione a caldo della banda, mentre durante la laminazione a freddo vengono effettuate da 1 a 2 ricotture intermedie.
Lo spessore dell'ultimo intermedio ricottura, ovvero il tasso di riduzione totale dell'ultima passata di laminazione a freddo, ha un ruolo e un impatto cruciali sulle prestazioni del prodotto finale.
La tensione sui pezzi da laminare durante la laminazione influisce sul loro spessore, sulla planarità e sull'uniformità. La tensione deve essere inferiore alla resistenza allo snervamento dei pezzi da laminare e la sua entità dipende dalla plasticità e dalla tendenza alla fessurazione dei bordi dei pezzi da laminare.
Durante le fasi di accelerazione, velocità costante e decelerazione del rotolamento, le fluttuazioni della tensione devono essere ridotte al minimo.
La funzione della lubrificazione di processo durante la laminazione a freddo (vedere Lubrificazione del processo di laminazione a freddo) e del raffreddamento è quella di ridurre l'attrito, abbassare la pressione di laminazione, migliorare la qualità della superficie dei pezzi da laminare, raffreddare i rulli e i pezzi da laminare e controllare il profilo dei rulli (vedere Controllo del profilo dei rulli). I lubrificanti per il raffreddamento devono avere contemporaneamente proprietà lubrificanti, lavanti e raffreddanti.
Per velocità di laminazione inferiori a 5 m/s, si può utilizzare un'emulsione a base d'acqua con una concentrazione compresa tra 2% e 8%; per la laminazione ad alta velocità, si utilizza un olio di laminazione composto da olio base e additivi, definito lubrificazione a olio pieno.
Che si tratti di emulsione o di olio pieno, entrambi devono essere filtrati durante il processo di riciclaggio per rimuovere le ceneri di alluminio e allumina lavate dai pezzi e dai rulli di laminazione.
Nel lubrificante di raffreddamento filtrato, le impurità devono essere inferiori a 0,5 g/L e la dimensione delle particelle delle impurità deve essere inferiore a ~μm.
Trattamento termico - A parte i prodotti laminati a caldo e temprati a freddo, l'alluminio piastre in lega e nastri devono essere sottoposti a un trattamento di ricottura o tempra e invecchiamento separato, come richiesto (vedere Trattamento termico dei materiali in lega non ferrosi).
La finitura si riferisce alla lavorazione e alla disposizione di lamiere e nastri prima della consegna dopo la laminazione e il trattamento termico finale, compresi il taglio finale, la raddrizzatura, la lucidatura, l'imballaggio, ecc. Queste fasi possono essere completate in una linea di produzione o eseguite separatamente.
Il taglio finale comprende il taglio trasversale e il taglio longitudinale. Il taglio trasversale taglia il nastro arrotolato in lastre, mentre il taglio longitudinale divide il nastro arrotolato largo in diverse bobine strette.
Il taglio elimina anche le estremità di testa e di coda con discrepanze di dimensioni e i pezzi con una qualità superficiale inferiore agli standard.
Il raddrizzamento può ridurre o eliminare la stress interno nelle lastre e nei nastri dopo la laminazione o il trattamento termico e le irregolarità che ne derivano. La raddrizzatura comprende la raddrizzatura a rullo, la raddrizzatura a tensione e la lucidatura.
La raddrizzatura a trazione si divide in raddrizzatura a trazione di piastre e raddrizzatura a trazione di nastri. Utilizzando ripetute piegature, stiramenti o assottigliamenti, le piastre e le strisce vengono sottoposte a deformazioni plastiche da 1% a 2% per raggiungere lo scopo del raddrizzamento.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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