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摘要:退火主要是降低金属材料的硬度,提高塑性,以利切削加工或压力加工,减少残余应力,提高组织和成分的均匀化,或为后道热处理作好组织准备等。在铝箔制造的过程中,需要根据一定的要求和标准进行热处理,因此退火过程的质量的好坏对铝箔的强度和耐腐蚀性有着直接的影响。
关键词:铝箔;退火过程;质量问题;预防措施
1 铝箔退火处理的目的
①改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力,防止工件变形、开裂;②软化工件以便进行切削加工;③细化晶粒,改善组织以提高工件的机械性能;④为最终热处理(淬火、回火)作好组织准备。
2 铝箔的退火工艺
铝型材在生产过程中,会做退火工艺,做退火工艺是为了能够获得成分均匀、组织稳定或者优良的工艺性能为目的的一种热处理方式。退火工艺也不是那么简单的,它也有很多的分类。我们可以根据目的和要求的不同,将铝型材的退火工艺分为以下几种。
2.1 均匀化退火。均匀化退火主要是在铝合金冶炼厂进行.如果均匀化退火冷却速度过快,可能产生淬火效应.为防止淬火效应的形成,退火后应随炉冷却,或出炉后堆放在一起空冷。
2.2 再结晶退火。采用再结晶退火可消除各种塑性变形而造成的晶体缺陷和加工硬化,提高产品塑性和韧性.金属再结晶过程是一个形核和核长大的过程。
2.3 中间退火。在冷变形加工过程中,当变形量较大时,一次冷变形往往难以达到要求的尺寸行业形状,需要通过退火来消除加工硬化,恢复塑性,以利于继续加工变形。
2.4 成品退火。根东莞异型工业铝型材据合金特性和使用要求,成品退火可分为不完全退火(低温退火)和完成退火(高温退火)两类.完成退火是将广东工业铝型材价格冷塑性变形引起的冷作硬化,或已产生部分淬火硬化的合金,加热至相变点以上的温度、保温,使合金变成单相固溶体,然后缓慢冷却(一般为随炉冷却),以保证固溶体分解和第二相质点聚集的扩散过程得以进行。
2.5 不完全退火。不完全退火是将合金加热至相变临界点以下某一适当温度保温,然后较快冷却(一般为空冷),消除部分冷作硬化效应,以便随后进行变形量较小的成形工序,或在提高塑性的同时还要保留部分冷变形获得的强化效果(半冷作硬化)。
3 铝箔退火过程中质量问题成因分析
3.1 铝箔退火过程质量问题检测。以铝箔作为退火分析对象,轧制油选择为常用B-1型.基础油。经过检测,轧制油内具有S1和S2轧制添加剂,其中S1型添加剂按照百分之5的质量分数添加到B-1型基础油中。S1和S2需要以单纯轧制油添加剂的形式进行后续热分析。经过检测,轧制油的基础性能为:运动粘度为40摄氏度,闪点为85摄氏度;馏程为205到245摄氏度"。选取上述基础用轧制油以及轧制添加剂,不断改变油品温度变化值,观测油品在受热失重的情况下自然产生的变化反应。此外,利用过热差分析法对油品受热发生的氧化、分解和聚合反应进行进一步分析。了解铝箔退火过程中产生冷却纹的原因。其具体分析结果如表1所示。
实验结果显示,对应的热差分析曲线上具有两个明显的吸热峰,起始温度为55摄氏度,说明轧制油存在一定的挥发性。第一阶段终止失重温度大约为225.5摄氏度,此时的失重百分比最高可以达到58%左右。在第一阶段结束以后,曲线开始平稳变化,并逐渐进入第二失重阶段。此时出现氧化反应以及热分析反应,表现在退火过程中出现的轧制油斑。因为S1型添加剂的结构不易被直接氧化,所以并没有明显的吸热峰。S2性添加剂的影响在第二阶段失重条件下更加明显,此时添加剂会产生明显的油斑现象。
3.2 退火表面污染分析结果。通过分析可以确定铝箔退火过程中产生的污染性质量问题,来自于轧制油和添加剂的二阶段失重反应。因为基础油具有挥发性快,残留量少,表面污染小所以污染量评级最低,属于基础性评级。
单纯添加S1型添加剂时,因为整体含量较少,退火表面污染量也相对较少属于二级评级。而当S1和S2添加剂混合时,因为整体退火过程挥发性较慢,会发生严重氧化反应,形成多种油斑,且S2比S1更严重,所以在实际应用中最多仅能使用一种添加剂,否则将会产生大量铝箔质量问题。
而冷却纹形成原因主要是受铝箔退火过程中导热性能的影响。因为铝箔表面密度较小、重量较轻比热容较小,反之热传递较高。在实际加热过程中,热膨胀性能较大,实际弹性应力较大。
此外通过对比铝箔表面屈服曲线可以看出,铝箔表面硬化曲线随延展率增加而迅速增加,但是整体冷却较快,容易产生收缩拉力,使价位位置的收缩张力比其他位置更大,先发生塑性形变,产生横向冷却纹。因为从本质上来看,受加热影响的变形速率是冷却纹出現的核心原因。
4 铝箔退火质量问题的预防措施
4.1 油斑预防措施。在实际铝箔退火过程中,为了预防轧制油对铝箔产生质量影响,退火除油工艺应该尽量保证在失重第-阶段完成。一般的铝箔退火除油温度在220摄氏度到240摄氏度之间,该温度主要取决于终馏点。
在退火过程中,大部分基础油均可以得到较好的挥发。此外可以对来料进行带油控制,一方面制定措施加强对生产工序设备的提前检查,防止具有较高粘度的油品滴入到滤波表面,另一方面积极对铝箔表面进行清洗,减少表面油量,然后进行实际退火。退火时一定保证合理的退火速度,保证油品的充分挥发,防止碳化现象。
4.2 冷却纹预防措施。通过冷却纹出现机理分析,可以预防冷却纹出现的核心在于控制铝箔表面的热量。首先可以采用预热的方式提高铝箔退火过程中的受热均匀性,减小表面弹性应力,提高温度扩散率,必要时可以采用外加热器,减少裂纹倾向。此外可以通过提高铝箔压扎工艺,提高铝箔表面稳定性,减少冷却纹的出现。
5结语
铝箔是铝加工生产中工序较多、加工技术难度较大、厚度较薄的铝材产品。它通常是工业纯铝加工而成。铝箔生产涉及了从熔铸、热轧、冷轧到箔轧的所有轧制工艺和热处理工艺。铝箔的生产水平代表了铝加工工业的先进程度和发展水平。铝箔也是国民经济中日用民需非常关键的产品。因此,提高铝箔退火过程的质量控制非常重要。
参考文献:
[1]高洁;钱晓东;铝箔退火过程的质量问题及预防[J];世界有色金属;2018年12期.
[2]何明,王宗贞,王惠芳,李玉秀;TC1钛合金透射电镜组织研究[J];航空学报;1988年05期.
[3]E.HFLING;R.BAUR;金旭东;;铝箔退火过程中的化学反应[J];轻合金加工技术;1988年06期.
[4]徐小青;郝晓东;周石光;刘常升;张启富;热镀锌退火过程中的温度控制策略[J];钢铁研究学报;2016年01期.
(作者单位:新疆众和)
关键词:铝箔;退火过程;质量问题;预防措施
1 铝箔退火处理的目的
①改善或消除钢铁在铸造、锻压、轧制和焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力,防止工件变形、开裂;②软化工件以便进行切削加工;③细化晶粒,改善组织以提高工件的机械性能;④为最终热处理(淬火、回火)作好组织准备。
2 铝箔的退火工艺
铝型材在生产过程中,会做退火工艺,做退火工艺是为了能够获得成分均匀、组织稳定或者优良的工艺性能为目的的一种热处理方式。退火工艺也不是那么简单的,它也有很多的分类。我们可以根据目的和要求的不同,将铝型材的退火工艺分为以下几种。
2.1 均匀化退火。均匀化退火主要是在铝合金冶炼厂进行.如果均匀化退火冷却速度过快,可能产生淬火效应.为防止淬火效应的形成,退火后应随炉冷却,或出炉后堆放在一起空冷。
2.2 再结晶退火。采用再结晶退火可消除各种塑性变形而造成的晶体缺陷和加工硬化,提高产品塑性和韧性.金属再结晶过程是一个形核和核长大的过程。
2.3 中间退火。在冷变形加工过程中,当变形量较大时,一次冷变形往往难以达到要求的尺寸行业形状,需要通过退火来消除加工硬化,恢复塑性,以利于继续加工变形。
2.4 成品退火。根东莞异型工业铝型材据合金特性和使用要求,成品退火可分为不完全退火(低温退火)和完成退火(高温退火)两类.完成退火是将广东工业铝型材价格冷塑性变形引起的冷作硬化,或已产生部分淬火硬化的合金,加热至相变点以上的温度、保温,使合金变成单相固溶体,然后缓慢冷却(一般为随炉冷却),以保证固溶体分解和第二相质点聚集的扩散过程得以进行。
2.5 不完全退火。不完全退火是将合金加热至相变临界点以下某一适当温度保温,然后较快冷却(一般为空冷),消除部分冷作硬化效应,以便随后进行变形量较小的成形工序,或在提高塑性的同时还要保留部分冷变形获得的强化效果(半冷作硬化)。
3 铝箔退火过程中质量问题成因分析
3.1 铝箔退火过程质量问题检测。以铝箔作为退火分析对象,轧制油选择为常用B-1型.基础油。经过检测,轧制油内具有S1和S2轧制添加剂,其中S1型添加剂按照百分之5的质量分数添加到B-1型基础油中。S1和S2需要以单纯轧制油添加剂的形式进行后续热分析。经过检测,轧制油的基础性能为:运动粘度为40摄氏度,闪点为85摄氏度;馏程为205到245摄氏度"。选取上述基础用轧制油以及轧制添加剂,不断改变油品温度变化值,观测油品在受热失重的情况下自然产生的变化反应。此外,利用过热差分析法对油品受热发生的氧化、分解和聚合反应进行进一步分析。了解铝箔退火过程中产生冷却纹的原因。其具体分析结果如表1所示。
实验结果显示,对应的热差分析曲线上具有两个明显的吸热峰,起始温度为55摄氏度,说明轧制油存在一定的挥发性。第一阶段终止失重温度大约为225.5摄氏度,此时的失重百分比最高可以达到58%左右。在第一阶段结束以后,曲线开始平稳变化,并逐渐进入第二失重阶段。此时出现氧化反应以及热分析反应,表现在退火过程中出现的轧制油斑。因为S1型添加剂的结构不易被直接氧化,所以并没有明显的吸热峰。S2性添加剂的影响在第二阶段失重条件下更加明显,此时添加剂会产生明显的油斑现象。
3.2 退火表面污染分析结果。通过分析可以确定铝箔退火过程中产生的污染性质量问题,来自于轧制油和添加剂的二阶段失重反应。因为基础油具有挥发性快,残留量少,表面污染小所以污染量评级最低,属于基础性评级。
单纯添加S1型添加剂时,因为整体含量较少,退火表面污染量也相对较少属于二级评级。而当S1和S2添加剂混合时,因为整体退火过程挥发性较慢,会发生严重氧化反应,形成多种油斑,且S2比S1更严重,所以在实际应用中最多仅能使用一种添加剂,否则将会产生大量铝箔质量问题。
而冷却纹形成原因主要是受铝箔退火过程中导热性能的影响。因为铝箔表面密度较小、重量较轻比热容较小,反之热传递较高。在实际加热过程中,热膨胀性能较大,实际弹性应力较大。
此外通过对比铝箔表面屈服曲线可以看出,铝箔表面硬化曲线随延展率增加而迅速增加,但是整体冷却较快,容易产生收缩拉力,使价位位置的收缩张力比其他位置更大,先发生塑性形变,产生横向冷却纹。因为从本质上来看,受加热影响的变形速率是冷却纹出現的核心原因。
4 铝箔退火质量问题的预防措施
4.1 油斑预防措施。在实际铝箔退火过程中,为了预防轧制油对铝箔产生质量影响,退火除油工艺应该尽量保证在失重第-阶段完成。一般的铝箔退火除油温度在220摄氏度到240摄氏度之间,该温度主要取决于终馏点。
在退火过程中,大部分基础油均可以得到较好的挥发。此外可以对来料进行带油控制,一方面制定措施加强对生产工序设备的提前检查,防止具有较高粘度的油品滴入到滤波表面,另一方面积极对铝箔表面进行清洗,减少表面油量,然后进行实际退火。退火时一定保证合理的退火速度,保证油品的充分挥发,防止碳化现象。
4.2 冷却纹预防措施。通过冷却纹出现机理分析,可以预防冷却纹出现的核心在于控制铝箔表面的热量。首先可以采用预热的方式提高铝箔退火过程中的受热均匀性,减小表面弹性应力,提高温度扩散率,必要时可以采用外加热器,减少裂纹倾向。此外可以通过提高铝箔压扎工艺,提高铝箔表面稳定性,减少冷却纹的出现。
5结语
铝箔是铝加工生产中工序较多、加工技术难度较大、厚度较薄的铝材产品。它通常是工业纯铝加工而成。铝箔生产涉及了从熔铸、热轧、冷轧到箔轧的所有轧制工艺和热处理工艺。铝箔的生产水平代表了铝加工工业的先进程度和发展水平。铝箔也是国民经济中日用民需非常关键的产品。因此,提高铝箔退火过程的质量控制非常重要。
参考文献:
[1]高洁;钱晓东;铝箔退火过程的质量问题及预防[J];世界有色金属;2018年12期.
[2]何明,王宗贞,王惠芳,李玉秀;TC1钛合金透射电镜组织研究[J];航空学报;1988年05期.
[3]E.HFLING;R.BAUR;金旭东;;铝箔退火过程中的化学反应[J];轻合金加工技术;1988年06期.
[4]徐小青;郝晓东;周石光;刘常升;张启富;热镀锌退火过程中的温度控制策略[J];钢铁研究学报;2016年01期.
(作者单位:新疆众和)