La fabricación de chapas de aluminio implica la transformación del aluminio y sus aleaciones a través de etapas de fusión, fundición, preparación previa al laminado, laminado plano, tratamiento térmico y acabado. De este modo se crean láminas individuales o materiales laminados con sección transversal rectangular.
El grosor de la chapa puede alcanzar los 200 mm, con categorías que incluyen chapas finas, chapas gruesas (5-80 mm) y chapas extragruesas. La anchura de la chapa suele oscilar entre 1 y 5 m, y su longitud, entre 2 y 10 m.
Las tiras suelen tener un grosor no superior a 2 mm y una anchura no superior a 600 mm, y se suministran en rollos.
Las chapas y tiras de aluminio y aleaciones de aluminio se suministran en estado laminado en caliente, en estado recocido, en varios grados de blandura y en varios estados de tratamiento térmico.
Existen dos métodos para producir chapas de aluminio y aleaciones de aluminio: el método de bloques y el método de bandas.
El método de bloques consiste en cortar el planchón laminado en caliente en varios bloques y luego laminarlos en frío individualmente para obtener productos acabados. El método del fleje consiste en laminar el planchón con un grosor y una longitud determinados y, a continuación, enrollarlo.
Una vez que alcanza el grosor final, se corta en láminas de aluminio individuales. Este método tiene una mayor productividad y produce productos de mejor calidad.
El proceso de producción de chapas y tiras de aleación de aluminio puede dividirse en etapas como la preparación previa al laminado, el laminado en caliente, el laminado en frío, el tratamiento térmico y el acabado.
La preparación previa al calentamiento incluye principalmente la inspección de la calidad de la pieza fundida, el calentamiento por igual, el aserrado, el fresado, la envoltura de aluminio y el calentamiento. Utilizar una fundición de calidad es un requisito previo para garantizar la calidad del producto acabado.
La mayoría de las piezas de fundición utilizadas en la producción moderna de chapas de aleación de aluminio se fabrican mediante el método de colada semicontinua. Estas piezas fundidas son grandes, con dendritas internas finamente estructuradas.
Durante la colada semicontinua, la velocidad de enfriamiento es muy elevada, lo que dificulta el proceso de difusión en la fase sólida y provoca una composición química y una microestructura desiguales, como la segregación dentro del cristal, lo que reduce la plasticidad.
Así, algunos aleaciones de aluminioLas piezas fundidas, especialmente las de aleaciones duras de aluminio, requieren un tratamiento de homogeneización para eliminar o reducir la composición y estructura desiguales y, al mismo tiempo, aliviar la tensión de la fundición.
La temperatura de homogeneización de las aleaciones de aluminio debe ser 10-15℃ inferior a la temperatura eutéctica del punto de fusión más bajo de la aleación, y mantenerla durante 12-24 horas puede eliminar esencialmente las desigualdades en la composición y la estructura.
Para aluminio duro fundiciones de aleaciónLa temperatura de homogeneización es de 480-495℃, mantenida durante 12-15 horas. Para las aleaciones Al-Zn-Mg-Cu, la temperatura es de 450-465℃, mantenida durante 24 horas.
Cuando la superficie del lingote presenta defectos como precipitados de segregación, inclusiones, cicatrices y grietas, se debe proceder al fresado. Se trata de un factor crucial para garantizar la buena calidad superficial del producto acabado. La cantidad de fresado depende de la profundidad de los defectos, normalmente entre 4 y 10 mm.
El revestimiento es un proceso único en la producción de chapas y tiras de aleación de aluminio. Consiste en colocar chapas de revestimiento en la parte superior e inferior de la pieza fundida y combinarlas en un solo cuerpo mediante laminación en caliente.
El objetivo del revestimiento es mejorar la resistencia a la corrosión de las chapas y tiras de aleación de aluminio, proteger el metal base de la corrosión y mejorar el rendimiento tecnológico. La chapa de revestimiento debe tener una composición química adecuada y un grosor apropiado.
Para las chapas basadas en aluminio duro, se utiliza como revestimiento aluminio puro con un contenido de cobre y zinc inferior a 1%. Cuando el aluminio superduro es la base, se utiliza una aleación Al-Zn con un contenido de zinc de 1-3% como chapa de revestimiento.
Según el grosor de la chapa y la aplicación, la capa de revestimiento de chapa acabada es de 2%, 4% y 8% del grosor de la chapa.
El revestimiento para mejorar la procesabilidad se denomina revestimiento de proceso, destinado a evitar el agrietamiento de la superficie cuando se abre la colada. La capa de revestimiento es de 0,5-1,5% del espesor de la chapa acabada.
El objetivo de calentar la colada es aumentar su plasticidad y reducir la resistencia a la deformación, facilitando así el laminado en caliente.
La temperatura de calentamiento de la colada se determina en función del diagrama de fases de la aleación y de la tabla de plasticidad. La temperatura de calentamiento debe permitir que la laminación en caliente comience a la temperatura más alta admisible.
Para lingotes de aluminio puro y aleaciones de aluminio de baja aleación, la temperatura de calentamiento es de 500℃ o superior; para lingotes de aleaciones de aluminio duro es de 390-430℃; y para aleaciones de aluminio súper duro, es de 370-410℃.
El tiempo de calentamiento tiene por objeto lograr una temperatura uniforme en toda la sección transversal de la colada. Un tiempo de calentamiento demasiado largo da lugar a una capa de óxido demasiado gruesa en la superficie de la colada, que no favorece la combinación de la chapa de revestimiento y el lingote. La colada se calienta en un horno de calentamiento continuo con circulación de aire.
La laminación en caliente de piezas fundidas de aleaciones de aluminio sirve para obtener palanquillas para la laminación en frío o para producir directamente laminados en caliente. placas gruesas.
En función de la escala de producción, existen tres métodos de laminación en caliente de piezas de fundición de aleaciones de aluminio:
(1) Laminado en caliente de bastidor simpleque completa todo el proceso, desde la salida de la palanquilla hasta la laminación en caliente, en una sola máquina. maquinaria de laminación.
Para mejorar la eficacia de la producción se utilizan grandes piezas de fundición y se emplean trenes de laminación reversibles. Los laminadores de cuatro rodillos se utilizan para aumentar la anchura de la chapa y mejorar su forma. Con el laminado en caliente de bastidor único, la caída de temperatura de la pieza laminada es grande, el grosor final de laminado es grande (6-8 mm), el peso de la bobina es relativamente ligero, y la calidad y la eficiencia de producción de la pieza laminada no son ideales.
(2) Laminado en caliente de doble soporte. Este proceso comienza con un tren de laminación reversible que realiza la formación inicial de la palanquilla y el desbaste en caliente del lingote, antes de que la pieza se transfiera a un segundo tren reversible de cuatro alturas para el laminado de acabado en caliente. Como el laminado en bruto y el laminado de acabado son ahora tareas distintas, no sólo aumentan la capacidad y la eficiencia de la producción, sino que también mejora la calidad de los productos laminados. El grosor final del laminado puede alcanzar los 2 mm.
(3) Laminado en caliente semicontinuo. Esto implica 1-2 trenes de laminación reversibles para la formación de lingotes y la laminación en caliente en bruto, antes de que la pieza se traslade a 3-6 trenes de laminación en tándem de cuatro alturas para la laminación en caliente de acabado, en la que cada soporte realiza una sola pasada. Como los lingotes grandes se laminan a gran velocidad, no sólo la escala de producción es grande, sino que el tiempo de separación de la laminación también es corto, por lo que la temperatura de laminación de acabado es alta, dando lugar a bobinas recocidas de mejor calidad.
El sistema del proceso de laminación en caliente incluye parámetros como la reducción de pasadas, la temperatura de laminación, la velocidad de laminación y la lubricación y refrigeración. Una mayor reducción de la pasada es beneficiosa para que la deformación penetre en la pieza, reduciendo la probabilidad de agrietamiento de los bordes y enrollamiento del rodillo. Sin embargo, la reducción de paso está limitada por las condiciones de mordida del rodillo.
Además, durante la fase de formación de la palanquilla, tanto la reducción de la pasada como la velocidad de laminación no deben ser excesivas para garantizar una transición suave de la estructura fundida del lingote a la estructura deformada.
Al laminar lingotes revestidos de aluminio, para garantizar una buena unión entre la placa de revestimiento y el lingote, la reducción de la primera pasada debe controlarse dentro del rango de 2%-4%. El laminado de bordes puede mejorar el estado de tensión en el borde de la pieza, reduciendo las grietas en los bordes.
La aplicación de revestimiento en el lateral del lingote y la realización de laminado de bordes puede eliminar las grietas en los bordes durante el laminado en caliente de aleaciones de aluminio. En las fases posteriores del laminado, a medida que aumenta la longitud de la pieza, la velocidad de laminado también debe aumentar en consecuencia.
Para conseguir una calidad de laminado plana y suave y reducir la fuerza de laminado, es crucial una lubricación adecuada durante el laminado en caliente. La lubricación para el laminado en caliente de aleaciones de aluminio suele emplear emulsiones acuosas.
La emulsión se fabrica a partir de una mezcla de agente emulsionante y agua, con una concentración de % a %, ligeramente inferior cuando se laminan aleaciones duras. El agente emulsionante consiste en aceite de transformador, ácido oleico y trietanolamina.
Para obtener una buena planitud en las bobinas laminadas en caliente, es esencial controlar la forma de la ranura del rodillo a un 546 grado, lo que se consigue mediante el uso de sistemas hidráulicos. curvado de rodillosControl de la convexidad del cilindro original (véase control de la forma del cilindro), junto con el ajuste adecuado del programa y la velocidad de laminado.
La emulsión pulverizada sobre el rodillo, además de lubricar, también tiene una función refrigerante. La presión en la boquilla de pulverización debe ser de alrededor de , con un caudal de 56L/(cm-s).
El laminado en frío permite producir bobinas con una planitud superior, una superficie más lisa, un grosor más fino y uniforme, y una estructura y unas propiedades mejores que las de las bobinas laminadas en caliente.
El laminado en frío puede realizarse en un laminador monopiso o en un laminador tándem. En la actualidad, se utilizan más los laminadores no reversibles de una sola bancada y cuatro alturas, con una velocidad de laminación de 520 m/s, o de hasta 2540 m/s para el laminado en tándem.
El control automático integral se implementa a través de sistemas informáticos, como el control automático de planitud (AFC), el control automático de calibre (AGC), el control automático de tensión (ATC) y la regulación automática de velocidad (ASR), con lo que se obtienen productos de alta calidad con desviaciones de espesor reducidas a ±3~5μm y una planitud inferior a 10 unidades I.
En condiciones en las que las capacidades del equipo lo permitan, la lubricación y el enfriamiento sean eficaces, y la pieza no se agriete en los bordes y pueda conseguir una buena superficie, el laminado en frío debe aspirar a una alta reducción de pasadas.
Para el aluminio puro y las aleaciones blandas, la reducción de paso permitida es de 50%-70%, normalmente 40%-50%; para las aleaciones duras, es de alrededor de 40%, generalmente por debajo de 30%. La reducción de pasadas debe hacer que la fuerza de laminación sea básicamente la misma en cada pasada, garantizando que las bobinas laminadas tengan un grosor uniforme y una buena planitud.
En condiciones en las que no se producen grietas en los bordes, el índice total de reducción por laminación en frío para el aluminio puro y las aleaciones blandas puede alcanzar más de 95%, y las aleaciones duras pueden alcanzar de 90% a 92%.
Para evitar las grietas en los bordes y las roturas de banda, las aleaciones con poca plasticidad requieren un recocido previo con laminación en caliente de banda, y se realizan de 1 a 2 recocidos intermedios durante la laminación en frío.
El grosor del último intermedio recocidoo la tasa de reducción total de la última pasada del laminado en frío, tiene un papel y un impacto cruciales en el rendimiento del producto final.
La tensión en las piezas durante el laminado afecta a su grosor, planitud y uniformidad. La tensión debe ser inferior al límite elástico de las piezas de laminación, y su magnitud depende de la plasticidad y de la tendencia a agrietarse en los bordes de las piezas de laminación.
Durante las fases de aceleración, velocidad constante y desaceleración de la rodadura, deben minimizarse las fluctuaciones de tensión.
La función de la lubricación del proceso durante la laminación en frío (véase Lubricación del proceso de laminación en frío) y el enfriamiento es reducir la fricción, disminuir la presión de laminación, mejorar la calidad superficial de las piezas laminadas, enfriar los rodillos y las piezas laminadas y controlar el perfil de los rodillos (véase Control del perfil de los rodillos). Los lubricantes refrigerantes deben tener propiedades lubricantes, de lavado y de refrigeración simultáneamente.
Para velocidades de laminación inferiores a 5 m/s, se puede utilizar una emulsión a base de agua con una concentración de 2% a 8%; para la laminación a alta velocidad, se utiliza aceite de laminación compuesto de aceite base y aditivos, denominado lubricación completa con aceite.
Tanto si se trata de emulsión como de aceite completo, ambos deben filtrarse durante el proceso de reciclado para eliminar las cenizas de aluminio y alúmina arrastradas por las piezas de laminación y los rodillos.
En el lubricante refrigerante filtrado, las impurezas deben ser inferiores a 0,5 g/L, y el tamaño de las partículas de impurezas debe ser inferior a ~μm.
Tratamiento térmico - Aparte de los productos laminados en caliente y endurecidos en frío, el aluminio placas de aleación y flejes deben someterse por separado a un tratamiento de recocido o temple y envejecimiento, según proceda (véase Tratamiento térmico de materiales de aleaciones no férreas).
El acabado se refiere al procesamiento y la disposición de las chapas y tiras antes de la entrega tras el laminado y el tratamiento térmico final, incluidos el corte final, el enderezado, el pulido, el embalaje, etc. Estos pasos pueden completarse en una línea de producción o realizarse por separado.
El corte final incluye el corte transversal y el corte longitudinal. El corte transversal corta la banda enrollada en placas, mientras que el corte longitudinal divide la banda ancha enrollada en varias bobinas de banda estrecha.
El corte también elimina los extremos con discrepancias de tamaño y las piezas con una calidad de superficie inferior.
El alisado puede reducir o eliminar la tensión interna en las chapas y bandas tras el laminado o el tratamiento térmico y los desniveles causados por ello. El enderezado incluye el enderezado por rodillo, el enderezado por tensión y el pulido.
El enderezado por tracción se divide en enderezado por tracción de placas y enderezado por tracción de bandas. Las placas y tiras se someten a una deformación plástica de 1% a 2% mediante flexión, estiramiento o adelgazamiento repetidos para lograr el objetivo de enderezamiento.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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