SU1720494A3 - Лист из алюминиевого сплава дл изготовлени корпусов банок и способ его изготовлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к листам из алюминиевого сплава, содержащего магний, пригодным дл  изготовлени  путем штамповки-выт жки корпусов банок, и к способу получени  указанных листов. Цель изобретени  - повышение качества поверхности банок, листы имеют на 10-25% их поверхности равномерно распределенные частицы, образованные аморфными оксидами алюмини  и кристаллическими оксидами магни  и алюмини , имеющие форму плоских дисков толщиной менее 5 мм и со средним диаметром, широко варьирующимс  около средней величины пор дка 2-15 мм. Полосу, поступающую от разливочной машины, саму по себе или после, по меньшей мере, одного пропуска через валки подвергают химическому травлению дл  уменьшени  ее толщины не более чем на 2 мм. подвергают дополнительной очистке и закаливают на воздухе при 330-450°С в течение, по меньшей мере, 30 мин. Изобретение находит свое применение при изготовлении корпусов банок дл  газированных или негазированных напитков из листов, которые не заедаютс , в частности при выт жке. 2 с.п. ф-лы. Ј

Description

Изобретение относитс  к листам из алюминиевых сплавов, содержащих магний , пригодным дл  изготовлени  путем штамповки-выт жки корпусов банок, и к способу получени  указанных листов.

Цель изобретени  - повышение качества поверхности банок.

Известно, что можно непрерывно отливать алюминиевые сплавы непосредственно в форме полос в ленточных машинах или в вальцах. Эти полосы могут достигать ширины 2 ми имеют, обычно, толщину пор дка 5-30 мм. Преимуществом этого типа отливки по сравнению с отливкой пластин большой толщины  вл етс  исключение большого числа пропусков через валки.

Полученные таким образом полосы могут иметь меньшую толщину, доход щую до нескольких микрон, посредством серии операций холодной или гор чей прокатки, разделенных или неразделенных операци ми закаливани . В частности, когда они предназначены дл  изготовлени  корпусов банок , использующихс , например, дл  хранени  газированных или негазированных напитков, эти полосы преобразуютс  в листы толщиной в несколько сотен микрон, в которых вырезаютс  круглые диски, котоХ|

ю

g

ю

N

О)

рые при комбинированном действии пуансона и матрицы преобразуютс  путем штамповки в стаканчик, который после выт жки, предназначенной дл  утончени  его стенок, может использоватьс  в качестве корпуса банки.

Изменение формы в результате перехода от плоского диска к корпусу банки требует приложени  значительных усилий и сопровождаетс , в частности, при выт жке  влением заедани  или galling) которое можно определить, как сцепление м гкого металла с твердым металлом. В данном случае частицы алюмини  вырываютс  из поверхности листа и сцепл ютс  с поверхностью инструмента выт жки из карбида вольфрама. Эти сильно деформированные и, следовательно, твердые частицы вызывают по вление царапин на корпусе банки, что уменьшает ее механическую прочность, может даже привести к ее излому и, в любом случае, нарушить ее эстетический вид.

Дл  исключени  этого заедани  и придани  корпусам банок соответствующего эстетического вида рекомендовано несколько технических решений.

Известен лист, в котором используетс  сплав типа 3004 по стандарту Алюминиевой Ассоциации, т.е. сплав состава, %: S10,3; Fe 0,5; Си 0,25; Мп 1-1,5; Мд 0,8-1,3; Zn 0,25, А остальное, свидетельствующий о том, что непрерывна  разливка между цилиндрами приводит к образованию частиц AI-Mn с размерами, меньше 2 мм, которые  вл ютс  слишком малыми дл  оказывани  эффекта очистки инструмента и, следовательно, способствуют его загр знению. Когда обрабатывают такой сплав, полученный обычным способом отливки, эти частицы имеют размер 15-20 мм, в этом случае не происходит загр знени . Тем не менее, жела  воспользоватьс  преимуществами непрерывной разливки между цилиндрами, в частности относительной однородности микроструктуры , рекомендуетс  дл  увеличени  размера этих частиц изменить состав сплава 3004, перейд  к содержанию марганца пор дка 2-3%.

Известен также лист, в котором тоже отмечаетс   вление заедани  на листах 3004 и 3003 и допускаетс  также, что дл  его исключени  следует увеличить размер частиц AI-Mn и AHMn-Fe. Однако дл  достижени  этого в нем рекомендуетс  не изменение на уровне состава, а термическа  обработка, осуществленна , предпочтительно , при температуре 620°С в интервала времени 16-24 ч и котора  может осуществл тьс  либо на сырой отлитой полосе , либо на полосе, уже подвергшейс  первой серии пропусков через валки.

Известен лист, в котором также предлагаетс  изменение состава использованного

сплава, которое относитс  уже не к марганцу , а к кремнию, содержание которого увеличиваетс  до достижени  диапазона 0,3-0,6 мае. %.

Кроме того, рекомендуетс  совершенно

0 другое техническое решение, заключающеес  в механической очистке поверхности полосы и в ее изменении путем нагрева в воздухе.

Хот  такие способы привод т к значи5 тельному уменьшению  влени  заедани , тем не менее они не позвол ют полностью его исключить.

Поэтому необходимо чтобы подвергшиес  штамповке - выт жке листы имели осо0 бое состо ние поверхности и чтобы это состо ние могло достигатьс  с использованием алюминиевых сплавов очень разного состава, имеющих, однако, одно общее положение , а именно наличие магни .

5Это особое состо ние отличаетс  тем,

что листы имеют на 10-25% их поверхности, равномерно распределённые частицы, образованные аморфными оксидами алюмини  и кристаллическими оксидами магни  и

0 алюмини , имеющими форму плоских дисков толщиной менее 5 мм и со средним диаметром, широко варьирующимс  около средней величины пор дка 2-15 мм.

-Так, согласно изобретению, способ5 ность к штамповке - выт жке, сама по себе св занна  с наличием частиц относительно больших размеров.

Эти частицы не распредел ютс  во всей массе листа, а распредел ютс  только на

0 поверхности и, кроме того, только на участке этой поверхности. Они не состо т из соединений типа AI-Mn или AI-Mn-Fe, состо т из окислов магни  и алюмини  одновременно аморфных и кристаллических, имеют осо5 бую форму, котора   вл етс  формой плоских дисков с ограниченной толщиной пор дка 5 мм и со средним диаметром, широко варьирующимс  около средней величины пор дка 2-15 мм.

0 Частицы особенно распознаютс  при рассмотрении листа в электронный микроскоп , в котором они по вл ютс  в форме крупных скоплений черного цвета, равномерно распределенных в более светлой мат5 рице и микроанализ которых показывает, что они, в основном, состо т из аморфных и кристаллических окислов алюмини  и магни .

Дл  получени  этих частиц необходимо, чтобы исходный сплав содержал магний.

Однако отлично подход т такие небольшие содержани , как 0,1 мас.% так же, как и содержани , доход щие до 5%, не мешают достижению результата.

Изобретение может примен тьс  дл  сплавов, содержащих также до 2% марганца и/или 1,5% кремни , к которым может добавл тьс , по меньшей мере, один из следующих элементов: Си, Zn, Cr, Fe, соответственно до содержани , равного,мас.%: 0,5; 0,5; 0,5; 0,7, и также элементы рафинировани , такие как TI и В до 0,1 мас.% каждый.

Таким образом, один лист из алюминиевого сплава, маркированный по стандартам Алюминиевой Ассоциации позицией 3004, т.е. содержащий, мас.%: Мд 0,8-1.3; Мп 1,0-1,5; S 0,3; Fe 0,7; Си 0,25; Zn 0,25, имеющий поверхность согласно изобретению , позвол ет получать с использованием одного и того же инструмента более 200000 банок без излома и царапин.

Таким образом, сплав, обозначенный позицией 5182, т.е. содержащий, мас.%: Мд 4,0-5,0; Si 0,20; Си 0,15; Zn 0,25; Fe 0,35, и имеющий за вленную структуру, также позволили изготовить много банок без нарушений .

Листы из алюминиевых сплавов, содержащие магний, которые пригодны к штамповке - выт жке, имеют огромное преимущество по отношению к листам из марганцевых сплавов в плане лучшей прочности при раст жении и позвол ют предусматривать уменьшение толщины и, таким образом, снизить себестоимость банок.

Способ получени  указанных листов отличаетс  тем, что полосу, поступающую от разливочной машины, саму по себе или после , по меньшей мере, одного пропуска через валки подвергают химическому травлению дл  уменьшени  ее толщины не более чем на 2 мм и это до закаливани  на воздухе при 330-450°С в течение, по меньшей мере, 30 мин.

Предпочтительно, услови  травлени  выбираютс  таким образом, чтобы получить уменьшение толщины на 0,8-1 мм.

Известно травление едким натром алюминиевых полос, полученных при непрерывной разливке. Целью этого травлени , в основном,  вл етс  устранение неравно- мерностей полосы, выражающихс  в сегре- гаци х, порах и других аналогичных дефектах и привод щих к неблагопри тным последстви м состо ни  металлических полос , особенно, когда они преобразуютс  в последующем в листы, полосы или пластины небольшой толщины. Это предполагает относительно сильное травление, так как снимаетс  количество материала пор дка

10-100 r/м2, что соответствует толщине 3.7- 37 мм. Следовательно, этот тип травлени  не имеет ничего общего с предлагаемым типом травлени  и, кроме того, совершенно 5 не ставит целью исключение заедани  при выт жке корпусов банок.

Действительно, небольшое травление позвол ет обнаружить на поверхности полосы твердые зоны, которые после закали0 вани  на воздухе при 330-450°С в течение по меньшей мере 30 мин привод т к образованию вышеописанных частиц. При этом происходит уменьшение коэффициента трени  вследствие повышени  твердости по5 верхности, уменьшение сцеплени  между инструментом и сплавом, посто нна  очистка выт жного кольца, что делает металл стойким к заедани м или самоочищающимс .

0Травление может осуществл тьс  с помощью любого агента травлени , но, предпочтительно , с помощью раствора, содержащего 0,1-10 г/л NaOH, в который погружаетс  полоса на соответствующий

5 срок таким образом, чтобы не сн ть толщину металла, превышающую 2 мм. Эта продолжительность зависит от состава использованного сплава и от операций прокатки , которым подвергаетс  полоса. Трав0 ление может осуществл тьс  при температуре окружающей среды, т.е. при температуре около 20°С, но дл  сокращени  продолжительности обработки можно также осуществл ть травление при любой тем5 пературе ниже 100°С. Предпочтительно работают в интервале 70-80°С.

Дополнительные испытани  показали, что результаты могут быть еще выше при очистке после травлени  полосы и перед ее

0 закаливанием. Эффектом этой очистки  вл етс  лучшее распределение твердых зон по всей поверхности полосы и, вследствие этого , генерирование более равномерных поверхностей , стойких к заеданию.

5Оптимальные услови  закаливани  выполн ютс  в диапазоне температур 350- 400°С в течение 1-2 ч.

П р и м е р. Полоса шириной 1100 мм, толщиной 8 мм и составом, мас.%: Si 0.28;

0 Fe 0,42; Си 0.10; Мп 1,00: Мд 1,05; Ti 0.02; AI остаток, получена путем отливки между цилиндрами .

Она подвергалась гомогенизации при 600°С в течение 10ч, холодной прокатке до

5 2,7 мм, закаливанию в течение 2 ч при 350°С, холодной прокатке до 1,2 мм, травлению: 45 с в растворе 5 г/л NOH при 70°С дл  сн ти  толщины металла 0,8 мм, очистке, закаливанию в течение 2 ч при 400°С, холодной прокатке до 0,33 мм.

Затем металл был использован дл  выполнени  корпусов банок диаметром ф 66мм и средней высотой 130 мм путем штамповки и выт жки.

Из серии в 200000 банок ни на одной не было царапин.

Металл, подвергшийс  тем же операци м преобразовани  без травлени , не позволил изготавливать банки без царапин, после 500 банок царапины увеличиваютс  с количеством выполненных банок и после изготовлени  1000 банок наблюдаетс  излом стенок корпуса банки.

Claims (2)

1. Лист из алюминиевого сплава дл  из- готовлени  корпусов банок преимуществен- но путем штамповки-выт жки i дл  газированных и негазированных напитков, содержащий кремний, железо, марганец, медь, магний, титан и алюминий, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  качества поверхности банок, лист имеет на 10-25% поверхности равномерно распределенные частицы, образованные аморфными оксидами алюмини  и

кристаллическими оксидами магни  и алюмини  в форме дисков толщиной не менее мкм со средним диаметром 1-25 мкм при следующем соотношении компонентов в сплаве, мас.%:

Кремний0,28-0,40

Железо0,42-0,65

Медь0,1-0,47

Марганец1,0-1,65

Магний1,05-4,7

Титан0,02-0,1

АлюминийОстальное

2. Способ изготовлени  листа из алюминиевого сплава дл  корпусов банок, включающий непрерывную отливку полосы, очистку, выдержку при температуре, закалку на воздухе и прокатку до конечной толщины , отличающийс  тем, что, с целью улучшени  качества поверхности, очистку ведут путем химического травлени  в растворе 0,1-10,0 г/л едкого натра при 20- 100°С до сн ти  0,8-1,0 мкм с поверхности листа, после чего провод т дополнительную очистку, а выдержку ведут при 400°С в течение 2 ч.