EP1317972A1 - Verfahren zur Verbesserung der Haftung eines Schmierstoffes auf der Oberfläche eines Aluminiumbandes - Google Patents

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EP1317972A1
EP1317972A1 EP01811186A EP01811186A EP1317972A1 EP 1317972 A1 EP1317972 A1 EP 1317972A1 EP 01811186 A EP01811186 A EP 01811186A EP 01811186 A EP01811186 A EP 01811186A EP 1317972 A1 EP1317972 A1 EP 1317972A1
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EP
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line patterns
grooves
lubricant
roughness pattern
work rolls
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Withdrawn
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EP01811186A
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English (en)
French (fr)
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René-Pierre Pont
Peter Furrer
Erhard Saur
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3A Composites International AG
Original Assignee
Alcan Technology and Management Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/227—Surface roughening or texturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/005—Rolls with a roughened or textured surface; Methods for making same
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys

Definitions

  • the invention relates to a method for improving adhesion and distribution of a lubricant on the surface of one between two work rolls cold rolled strip made of aluminum or an aluminum alloy, the cold rolled strip for subsequent forming with the Lubricant is coated.
  • strips and sheets are made of aluminum alloys used for the production of body parts, the sheets for example are formed by deep drawing or stretch drawing. to Must carry out these deep-drawing as well as other forming processes Lubricants are used.
  • Lubricants are used.
  • the cold rolled strip is made by the strip manufacturer coated with an oil or a water-soluble dry lubricant and as a pre-assembled strip for deep drawing to the sheet metal worker delivered.
  • the adhesion and distribution properties of dry lubricants on the The belt surface can be applied to the surface by applying a roughness pattern Improve the belt surface significantly.
  • the invention has for its object a method of the aforementioned Type to create, which allows the tape with usual stitch decreases cold rolled.
  • the surface at least one of the work rolls has a roughness pattern consisting of at least there are two intersecting line patterns, these line patterns are each characterized by a plurality of parallel grooves.
  • a roughness pattern is conceivable, which consists of three or more line patterns with parallel grooves.
  • the preferred in practice the roughness pattern consists of two intersecting line patterns.
  • the roughness patterns are preferably chosen so that the distance between adjacent grooves and the depth of the grooves between 0.2 and 2.5 microns, preferably between 0.4 and 1.8 ⁇ m.
  • the distance and depth of the grooves is also called medium roughness.
  • a roughness pattern 10 shown in FIG. 1 on the surface of a not shown Work roll for cold rolling aluminum is composed a plurality of parallel first grooves 12, which form a first line pattern 14, and a plurality of parallel second grooves 16 that form a second line pattern 18 form.
  • the two line patterns 14, 18 intersect at an angle ⁇ that is 90 ° in the present example.
  • the first line pattern 14 forms with the Rolling direction x an angle ⁇
  • the second line pattern 18 an angle ⁇ .lm In the present example, both angles are 45 °.
  • the rolling direction corresponds the circumferential direction of the work rolls.
  • the roughness of the roughness pattern 10 results from the average distance a between adjacent grooves. This distance a essentially corresponds also the depth of the individual grooves.
  • the roughness pattern 10 is on the surface of a work roll in a known manner by grinding the rollers in the two given Grinding directions generated.
  • the resulting average roughness of the Rolling is in the range between 0.4 and 1.8 ⁇ m.
  • the alloy AA 6181 A has been conventionally cast-cast produced ingot hot rolled to a thickness of 4 mm.
  • the Subsequent cold rolling to a final thickness of 1 mm was done with two different ground work rolls.
  • the decrease in thickness of the tape at last cold rolling pass was 45%.
  • the roughness pattern of the work rolls roughened according to the invention corresponded that of Fig. 1.
  • the line patterns formed an angle of each 45 ° to the rolling direction and therefore included an angle of 90 °.
  • the average roughness of the surface of the work rolls was in the range between 0.4 and 1.8 ⁇ m.
  • the roughness pattern used for comparison corresponds to the usual grinding of work rolls today.
  • the rollers are only ground along their circumferential direction, i.e. the roller grinding consists of a variety of parallel across the circumference of the work rolls distributed grooves.
  • the average roughness of the roller surfaces was between 0.4 and 1.8 ⁇ m.
  • the example clearly shows the superiority of surface texturing due to cross-cut rollers compared to the usual texturing due to the simple roller grinding leading to the "Millfinish" surface quality.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Verbesserung der Haftung und Verteilung eines Schmierstoffes auf der Oberfläche eines zwischen zwei Arbeitswalzen kalt gewalzten Bandes aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, wobei das kalt gewalzte Band für eine nachfolgende Umformung mit dem Schmierstoff beschichtet wird, weist die Oberfläche wenigstens einer der Arbeitswalzen ein Rauheitsmuster (10) auf, das aus wenigstens zwei sich schneidenden Linienmustern (14,18) besteht, wobei diese Linienmuster jeweils durch eine Vielzahl paralleler Rillen (12,16) charakterisiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Haftung und Verteilung eines Schmierstoffes auf der Oberfläche eines zwischen zwei Arbeitswalzen kalt gewalzten Bandes aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, wobei das kalt gewalzte Band für eine nachfolgende Umformung mit dem Schmierstoff beschichtet wird.
In der Automobilindustrie werden Bänder und Bleche aus Aluminiumlegierungen zur Herstellung von Karosserieteilen eingesetzt, wobei die Bleche beispielsweise durch Tiefziehen bzw. Streckziehen umgeformt werden. Zur Durchführung dieser Tiefzieh- als auch anderer Umformvorgänge müssen Schmiermittel eingesetzt werden. Durch die Vorbeschichtung der Bänder bzw. Bleche im Walzwerk wird nicht nur der Arbeitsablauf bei der Umformung vereinfacht, sondern es wird auch ein optimaler Transportschutz erreicht.
Bei einem heute üblichen Vorgehen wird das kalt gewalzte Band beim Bandhersteller mit einem Öl oder einem wasserlöslichen Trockenschmierstoff beschichtet und als vorkonfektioniertes Band zum Tiefziehen an den Blechverarbeiter geliefert.
Auf der Oberfläche eines auf herkömmliche Weise über Arbeitswalzen mit einem Walzenschliff entsprechend einer Millfinish-Oberflächentextur hergestellten Aluminiumbandes zeigen die Schmierstoffe eine verhältnismässig schlechte Haftung und Verteilung.
Die Haftungs- und Verteilungseigenschaften von Trockenschmierstoffen auf der Bandoberfläche lassen sich durch Aufbringen eines Rauheitsmusters auf die Bandoberfläche entscheidend verbessern. Hierbei erfolgt die Aufrauhung der Blechoberfläche über die entsprechend aufgerauhte Oberfläche der Arbeitswalzen durch Übertragung des Rauheitsmusters beim Kaltwalzen des Bandes.
Die heute zur Verbesserung der Haftung und der Verteilung eines Trockenschmierstoffes auf der Oberfläche eines Aluminiumbandes aufgebrachten Rauheitsmuster werden durch Arbeitswalzen erzeugt, die mit dem Funkenerodierverfahren (EDT - Electrical Discharge Texturing), dem Elektronenstrahlverfahren (EBT - Electron Beam Texturing) oder dem PRETEX-Verfahren aufgerauht worden sind. Alle diese Aufrauhverfahren führen zu einer Oberflächentextur mit regellos verteilten, geschlossenen "Schmiermitteltaschen".
Der Nachteil dieser bekannten Rauheitsmuster mit statistischer Verteilung von Spitzen und Tälem, die zu in sich abgeschlossenen "Schmiermitteltaschen" führen, liegt darin, dass ein derartiges Rauheitsmuster nur mit einer geringen Stichabnahme von etwa 5 bis 12% im letzten Kaltwalzstich auf die Bandoberfläche übertragen werden kann, während übliche Kaltwalzstiche zwischen etwa 30° und 60° liegen. In der Praxis bedeutet dies einen zusätzlichen Kaltwalzstich mit entsprechend erhöhten Produktionskosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches es gestattet, das Band mit üblichen Stichabnahmen kalt zu walzen.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass die Oberfläche wenigstens einer der Arbeitswalzen ein Rauheitsmuster aufweist, das aus wenigstens zwei sich schneidenden Linienmustern besteht, wobei diese Linienmuster jeweils durch eine Vielzahl paralleler Rillen charakterisiert sind.
Für gewisse Umformvorgänge würde es grundsätzlich genügen, wenn nur eine Seite des Bandes mit dem Schmierstoff beschichtet ist. Für diesen Fall würde es ausreichen, nur eine der beiden Arbeitswalzen mit dem erfindungsgemässen Rauheitsmuster zu versehen. In der Praxis wird jedoch das Rauheitsmuster zweckmässigerweise auf beiden Arbeitswalzen aufgebracht.
Grundsätzlich ist ein Rauheitsmuster denkbar, das sich aus drei oder mehr Linienmustern mit jeweils parallelen Rillen zusammensetzt. Das in der Praxis bevorzugte Rauheitsmuster besteht jedoch aus zwei sich schneidenden Linienmustern.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn zwei Linienmuster in einem Winkel von 30 bis 60° zur Walzrichtung angeordnet sind, wobei sich die Linienmuster bevorzugt in einem Winkel von 90° schneiden.
Die Rauheitsmuster sind vorzugsweise so gewählt, dass der Abstand zwischen benachbarten Rillen und die Tiefe der Rillen zwischen 0,2 und 2,5 µm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 1,8 µm, liegt. Der Abstand und die Tiefe der Rillen wird auch als mittlere Rauheit bezeichnet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in
- Fig. 1
einen stark vergrösserten Ausschnitt der Oberfläche einer Arbeitswalze.
Ein in Fig. 1 gezeigtes Rauheitsmuster 10 auf der Oberfläche einer nicht dargestellten Arbeitswalze zum Kaltwalzen von Aluminium setzt sich zusammen aus einer Vielzahl paralleler erster Rillen 12, die ein erstes Linienmuster 14 bilden, und aus einer Vielzahl paralleler zweiter Rillen 16, die ein zweites Linienmuster 18 bilden. Die beiden Linienmuster 14, 18 schneiden sich in einem Winkel γ, der im vorliegenden Beispiel 90° beträgt. Das erste Linienmuster 14 bildet mit der Walzrichtung x einen Winkel α, das zweite Linienmuster 18 einen Winkel β.lm vorliegenden Beispiel betragen beide Winkel 45°. Die Walzrichtung entspricht der Umfangrichtung der Arbeitswalzen.
Die Rauheit des Rauheitsmusters 10 ergibt sich aus dem mittleren Abstand a zwischen benachbarten Rillen. Dieser Abstand a entspricht im wesentlichen auch der Tiefe der einzelnen Rillen.
In der Praxis wird das Rauheitsmuster 10 auf der Oberfläche einer Arbeitswalze auf bekannte Weise durch Schleifen der Walzen in den zwei vorgegebenen Schleifrichtungen erzeugt. Die sich hieraus ergebende mittlere Rauheit der Walzen liegt etwa im Bereich zwischen 0,4 und 1,8 µm.
Beispiel
Aus der Legierung AA 6181 A wurde auf herkömmliche Art ein durch Stranggiessen hergestellter Barren auf eine Dicke von 4 mm warm gewalzt. Das nachfolgende Kaltwalzen auf eine Enddicke von 1 mm erfolgte mit zwei unterschiedlich geschliffenen Arbeitswalzen. Die Dickenabnahme des Bandes beim letzten Kaltwalzstich betrug 45%.
Die Oberfläche beider Bänder wurde anschliessend mit dem Trockenschmierstoff ALUB ZX besprüht. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels wurde die Verteilung des Trockenschmierstoffes auf der Oberfläche visuell beurteilt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.
Rauheitsmuster der Arbeitswalzen Verteilung des Schmierstoffes auf der Bandoberfläche
erfindungsgemäss gleichmässig
Millfinish lokal unterschiedlich
Das Rauheitsmuster der erfindungsgemäss aufgerauhten Arbeitswalzen entsprach demjenigen von Fig. 1. Die Linienmuster bildeten einen Winkel von je 45° zur Walzrichtung und schlossen demzufolge einen Winkel von 90° ein. Die mittlere Rauheit der Oberfläche der Arbeitswalzen lag im Bereich zwischen 0,4 und 1,8 µm.
Das zum Vergleich herangezogene Rauheitsmuster mit der Bezeichnung "Millfinish" entspricht dem heute üblichen Walzenschliff von Arbeitswalzen. Die Walzen werden nur über deren Umfangrichtung geschliffen, d.h. der Walzenschliff besteht aus einer Vielzahl von parallelen über den Umfang der Arbeitswalzen verteilter Rillen. Die mittlere Rauheit der Walzenoberflächen lag im Bereich zwischen 0,4 und 1,8 µm.
Das Beispiel zeigt deutlich die Überlegenheit einer Oberflächentexturierung durch kreuzweise geschliffene Walzen gegenüber der üblichen Texturierung durch den zur Oberflächenqualität "Millfinish" führenden einfachen Walzenschliff.
Durch die gleichmässige Verteilung des Schmierstoffes auf der Bandoberfläche kann die auf die Oberfläche aufzutragende Schmierstoffmenge erheblich verringert werden. Dies führt nicht nur zu einem gleichmässigeren Umformverhalten, sondern verringert auch den im Umformwerkzeug erzeugten Schmierstoffabtrag. Neben einer Verringerung des Reinigungsaufwandes wird dadurch auch die Gefahr von Oberflächenbeschädigungen beim Formteil als Folge einer Verschmutzung der Umformanlage deutlich verkleinert.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Verbesserung der Haftung und Verteilung eines Schmierstoffes auf der Oberfläche eines zwischen zwei Arbeitswalzen kalt gewalzten Bandes aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, wobei das kalt gewalzte Band für eine nachfolgende Umformung mit dem Schmierstoff beschichtet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Oberfläche wenigstens einer der Arbeitswalzen ein Rauheitsmuster (10) aufweist, das aus wenigstens zwei sich schneidenden Linienmustern (14,18) besteht, wobei diese Linienmuster jeweils durch eine Vielzahl paralleler Rillen (12,16) charakterisiert sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauhheitsmuster (10) aus zwei sich schneidenden Linienmustern (14,18) besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Linienmuster (14,18) in einem Winkel (α,β) von 30° bis 60° zur Walzrichtung (x) angeordnet sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Linienmuster (14,18) in einem Winkel (γ) von 90° schneiden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) zwischen den benachbarten Rillen (12,16) und die Tiefe der Rillen (12,16) zwischen 0,2 und 2,5 µm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 1,8 µm, liegt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauheitsmuster (10) auf der Oberfläche beider Arbeitswalzen aufgebracht ist.
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