Способ изготовления фольги из алюминиево-кремниевых сплавов

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам изготовления фольги из алюминиевокремниевых сплавов, предназначенной для дальнейшей прокатки фольговых припоев, и может быть использовано на заводах по обработке цветных металлов. Способ включает приготовление расплава, нагрев его до 950 - 1050oС, выдержку при этой температуре 10 - 15 мин, охлаждение до температуры литья заготовки, получение литой заготовки, нагрев литой заготовки до 480 - 550oС со скорость 30 - 60 град/ч, выдержку при этой температуре в течение 2,5 - 4,0 ч, горячую прокатку, которую проводят с суммарной степенью деформации 90 - 96% с последующей смоткой горячекатаной ленты при 250 - 320oС в рулон, последующую холодную прокатку с промежуточными отжигами, перед которой проводят отжиг горячекатаной заготовки при 380 - 450oС с изотермической выдержкой 1,5 - 2,5 ч. Способ обеспечивает выход годной фольги 53 - 54% при ширине 850 мм из слитков массой более 1 т со стабильными механическими свойствами. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам изготовления горячекатаной заготовки из алюминиево-кремниевых сплавов, предназначенной для дальнейшей прокатки фольговых припоев, и может быть использовано на заводах по обработке цветных металлов.

Известен способ изготовления горячекатаной заготовки из силуминов для последующей прокатки фольги. Способ включает литье исходной заготовки в виде гранул, нагрев гранул до 480-510оС, выдержку при этой температуре в течение 10-30 мин и горячую прокатку в один проход [1] Известный способ предусматривает получение исходной литой заготовки в виде гранул размером от 1 до 50 мм и не может быть использован для получения фольги в рулонах массой 500 кг и шириной более 200 мм.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному результату к предлагаемому является известный способ изготовления полуфабрикатов из алюминиево-кремниевых сплавов.

Известный способ включает приготовление расплава, охлаждение его при получении литой заготовки со скоростью 50-800 г/с, нагрев литой заготовки до 480-510оС и выдержку при этой температуре в течение 2,5-4,0 ч, горячую прокатку при температуре нагрева и последующую холодную прокатку с частными обжатиями за проход 18-60% и промежуточными отжигами. Горячую прокатку осуществляют при 480-510оС в две стадии: на первой с суммарным обжатием 50-60% и регламентированными частными обжатиями, затем проводят подогрев заготовки до температуры начала горячей прокатки и осуществляют прокатку на второй стадии с частным обжатием 25-40% за проход [2] Недостаток известного способа заключается в том, что он не обеспечивает получение крупногабаритной заготовки. Способ позволяет получать исходную заготовку массой, не превышающей 50-60 кг. А выход годного при использовании известного способа не превышает 50% причем в зависимости от скорости охлаждения наблюдается низкая стабильность механических свойств изделий, приводящая к нестабильному процессу прокатки.

Технический эффект предлагаемого способа заключается в обеспечении возможности получения фольги шириной более 800 мм из крупногабаритных слитков без модифицирующих добавок, повышении выхода годного и стабилизации уровня механических свойств.

Указанный технический эффект достигается тем, что в известном способе изготовления полуфабрикатов из алюминиево-кремниевых сплавов, включающем приготовление расплава, получение литой заготовки, нагрев литой заготовки, выдержку при этой температуре в течение 2,5-4,0 ч, горячую прокатку и последующую холодную прокатку с промежуточными отжигами, приготовленный расплав перед получением литой заготовки нагревают до 950-1050оС, выдерживают при этой температуре 10-15 мин, охлаждают до температуры литья заготовки, а нагрев литой заготовки проводят до 480-550оС со скоростью 30-60 град/ч, горячую прокатку проводят с суммарной степенью деформации 90-96% с последующей смоткой горячекатаной ленты при 250-320оС в рулон, перед холодной прокаткой проводят отжиг горячекатаной заготовки при 380-440оС с изотермической выдержкой 1,5-2,5 ч.

Из источников научно-технической и патентной литературы не обнаружено технических решений, содержащих признаки, аналогичные отличительным признакам предлагаемого технического решения, следовательно оно соответствует критерию "изобретательский уровень".

Способ осуществляют следующим образом.

В расплавленный алюминий вводят кристаллический кремний, расплавляют его, тщательно перемешивают, снимают шлак с поверхности расплава. Затем приготовленный расплав нагревают до 950-1050оС и выдерживают при этой температуре в течение 10-15 мин. Нагрев до 950-1050оС позволяет добиться образования однородного гомогенного раствора кремний в алюминии.

Нагрев менее 950оС не обеспечивает образования гомогенного раствора кремния в алюминии, а нагрев выше 1050оС приводит к интенсивному газонасыщению расплава и образованию пузырей на поверхности проката. Выдержка в течение менее 10 мин при 950-1050оС не обеспечивает формирования гомогенного однородного раствора по всему объему расплава, а выдержка более 15 мин при 950-1050оС приводит к ненужному газонасыщению расплава.

После выдержки при 950-1050оС в течение 10-15 мин расплав охлаждают до температуры литья заготовки 700-740оС и отливают слитки размером (140-170)х1040х1800 мм и массой более 1 т.

Литые слитки помещают в нагревательные печи и нагревают до 480-550оС со скоростью 30-60 град/ч, осуществляя выдержку при этой температуре в течение 2,5-4,0 ч.

Нагрев литой заготовки до 480-550оС обеспечивает возможность пластической деформации сплава. Температуры нагрева литой заготовки менее 480оС не обеспечивают необходимой технологической пластичности сплава. Нагрев свыше 550оС приводит к оплавлению эвтектики алюминий-кремний и разрушению сплава в процессе деформации. Температурный интервал 480-550оС обеспечивает не только необходимый уровень пластических свойств, но и позволяет реализовать в процессе последующей горячей прокатки эффект сверхпластичности, наблюдаемой в указанном температурном интервале у сплавов системы алюминий-кремний.

Нагрев со скоростью 30-60 град/ч обеспечивает равномерный прогрев слитков большой массы (более 1 т), что очень важно при нагреве высококремнистых силуминов, поскольку обеспечивает сохранение мелкодисперсной равномерной структуры по всему слитку. Нагрев со скоростью больше 60 град/с неизбежно приводит к неравномерному нагреву различных частей слитков и интенсивному коагуляционному росту частиц кремния в частях слитка, нагретых до более высоких температур (периферия слитков). В процессе горячей прокатки участки с более крупными частицами кремния будут подвержены интенсивному хрупкому разрушению, что в конечном итоге может привести к механическому разрушению всего слитка. Нагрев со скоростью менее 30 град/ч приводит к необоснованному увеличению длительности нагрева и росту частиц кремния по всему объему слитка.

Выдержка при 480-550оС в течение 2,5-4,0 ч, обеспечивает снижение прочности сплава и получение необходимой технологической пластичности при прокате силуминов, а также обеспечивает снижение уровня внутренних напpяжений в слитке. Снижение длительности выдержки менее 2,5 ч не обеспечивает необходимый уровень пластичности и сплав разрушается при первых обжатиях, а превышение длительности выдержки более 4 ч не обеспечивает дополнительного повышения пластичности сплава, необоснованно усложняет технологический процесс, способствуя росту частиц кремниевой фазы, снижая тем самым пластические характеристики сплава.

Горячую прокатку при 480-550оС проводят со степенью деформации 90-96% при этом температура окончания прокатки и горячекатаной ленты, смотанной в рулон, должна составлять 250-320оС.

Величина суммарной деформации при горячей прокатке 90-96% обеспечивает интенсивное дробление литой структуры силуминов, необходимое измельчение кремниевой составляющей и формирование уровня свойств, необходимого для прокатки фольги толщиной 40-60 мкм. При степени суммарной деформации при горячей прокатке менее 90% не обеспечивается необходимая степень диспергирования частиц кремниевой фазы и не достигается необходимый уровень свойств сплава. При величине суммарной деформации более 96% наблюдается интенсивное трещинообразование и хрупкое разрушение сплава.

Окончание горячей прокатки со смоткой в рулон горячекатаной ленты при температуре ниже 250оС приводит к образованию большого числа трещин по боковым кромкам и снижению выхода годного, а окончание горячей прокатки со смоткой в рулон при температуре выше 320оС приводит к интенсивному росту частиц кремниевой фазы, обусловленное высокой температурой (более 320оС) и наличием нестабильной деформированной структуры.

После охлаждения горячекатаную заготовку, смотанную в рулон, подвергают отжигу при 380-450оС с изотермической выдержкой 1,5-2 ч. Выдержка при 380-450оС в течение 1,5-2,5 ч приводит к стабилизации структуры и свойств горячекатаной заготовки, что обеспечивает высокие степени холодной деформации и повышение выходов годного фольги. Нагрев в процессе отжига до температуры ниже 380оС не обеспечивает получение необходимого уровня свойств, а нагрев более 450оС приводит к интенсивному росту частиц кремниевой фазы и снижению пластичности сплава. Изотермическая выдержка менее 1,5 ч не обеспечивает формирование заданного уровня свойств, а изотермическая выдержка более 2,5 ч приводит к снижению пластических характеристик и охрупчиванию сплава.

В дальнейшем сплав подвергают холодной прокатке с различной степенью деформации и промежуточными отжигами при 380-450оС в течение 1,5-2,5 ч.

Предлагаемый способ иллюстрируется на следующих примерах.

Рассмотрим получение фольги из алюминиево-кремниевого сплава с 9,8% кремния предложенным способом.

Алюминий марки А99 расплавили в плавильной печи емкостью 3,5 т. При температуре алюминия 890-900оС в расплав вводили кремний из расчета 9,8 мас. После растворения кремния расплав перемешивали, отстаивали и снимали шлак с поверхности, затем расплав нагревали до 950-1050оС и выдерживали в течение 10-15 мин, охлаждали до 700-740оС и отливали слитки массой 1 т на машине полунепрерывного литья. Размер полученных слитков 165х1040х1800 мм. Слитки нагревали в методических электрических печах со скоростью 30-60 град/ч до 480-550оС, выдерживали при этой температуре 2,5-4, ч и подвергали горячей прокатке до 6,5-12,0 мм с суммарной деформацией 90-96% Смотку горячекатаных лент в рулоны проводили при 250-320оС, а затем после охлаждения проводили отжиг горячекатаной заготовки при 380-450оС с изотермической выдержкой 1,5-2,5 ч. После охлаждения рулонов их подвергали холодной прокатке с промежуточными отжигами при 380-450оС в течение 1,5-2,5 ч. Конкретные режимы обработки предложенным способом, а также известным способом и полученные свойства материала приведены в табл. 1 и 2.

Как видно из данных табл. 1 и 2 предлагаемый способ впервые позволяет получить фольгу из алюминиево-кремниевого сплава шириной более 800 мм из слитков массой более 1 т. При этом выход годного фольги составляет более 50% Готовая фольга обладает высокими и значительно более стабильными свойствами по сравнению с фольгой, полученной известным способом.

Такая фольга значительно расширяет область применения и позволяет создать полупроводниковые и сложные изделия специальной техники.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОЛЬГИ ИЗ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий приготовление расплава, получение литой заготовки, нагрев литой заготовки, выдержку при этой температуре в течение 2,5 - 4,0 ч, горячую прокатку и последующую холодную прокатку с промежуточными отжигами, отличающийся тем, что приготовленный расплав перед получением литой заготовки нагревают до 950 - 1050oС, выдерживают при этой температуре 10 - 15 мин, охлаждают до температуры литья заготовки, а нагрев литой заготовки проводят до 480 - 550oС со скоростью 30 - 60 град/ч, горячую прокатку проводят с суммарной степенью деформации 90 - 96% с последующей смоткой горячекатаной ленты при 250 - 320oС в рулон, перед холодной прокаткой проводят отжиг горячекатаной заготовки при 380 - 450oС с изотермической выдержкой 1,5 - 2,5 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам термической обработки сплава системы Al-Si

Изобретение относится к металлургии , в частности к способу изготовления фольгового припоя из заэвтектического силумина, и может найти применение в приборостроении и радиоэлектронике

Изобретение относится к способам термомеханической обработки сплавов на основе системы алюминий магний литий, используемых в процессе изготовления крупногабаритных полуфабрикатов, например штамповок, предназначенных для изделий новой техники

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к термической обработке силуминов

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении из алюминиевых сплавов отливок типа поршней, применяемых в тракторных двигателях

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при приготовлении высоколегированных сплавов, применяемых для получения изделия литьем и обработкой давлением
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для обработки изделий из силуминов

Изобретение относится к области производства деталей обшивки кузовов транспортных средств, таких как крылья, двери, задние двери, капоты или крыши, устанавливаемых на стальной конструкции
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении фасонных отливок из высококремнистых алюминиевых сплавов на машиностроительных и металлургических предприятиях

Изобретение относится к области термической обработки и может быть использовано при закалке тонкостенных отливок сложной конфигурации для последующего изготовления из них высокоточных деталей
Изобретение относится к металлургии и может быть применено при термической обработке отливок из сплава АК8М при изготовлении высокоточных деталей

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу термообработки алюминиево-кремниевого сплава эвтектического состава. Сплав нагревают с печью до температуры на 5-7°C выше температуры эвтектического равновесия сплава, выдерживают сплав при этой температуре в течение 120-150 мин, затем проводят охлаждение с печью до температуры 420-430°C со скоростью 0,01-0,03 град/с и охлаждение в воде до комнатной температуры. В результате термообработки в сплаве формируется микроструктура, в которой отсутствуют иглообразные кристаллы кремния и состоящая из многогранных кристаллов кремния, распределенных равномерно в матрице твердого раствора на основе алюминия. 3 ил.

Изобретение относится к способам получения металлической бутылки с горлышком с резьбой. Способ производства изготавливаемой прессованием путем ударного выдавливания металлической бутылки с резьбой для напитков включает получение заготовки из алюминиевого сплава, смешанного из скрапа алюминиевого сплава и относительно чистого алюминиевого сплава, при этом указанный скрап алюминиевого сплава содержит: между около 0,20 мас. % и около 0,32 мас. % Si, между около 0,47 мас. % и около 0,59 мас. % Fe, между около 0,10 мас. % и около 0,22 мас. % Cu, между около 0,78 мас. % и около 0,90 мас. % Mn, между около 0,54 мас. % и около 0,66 мас. % Mg, между около 0,06 мас. % и около 0,18 мас. % Zn, между около 0,00 мас. % и около 0,08 мас. % Cr, между около 0,00 мас. % и около 0,08 мас. % Ti, деформирование указанной заготовки в предпочтительную форму способом прессования - ударным выдавливанием для образования указанной металлической бутылки и образование резьбы на участке горлышка указанной металлической бутылки. Указанная резьба выполнена с возможностью принятия резьбовой крышки, которая по выбору может быть открыта и закрыта после наполнения металлической бутылки напитком. Технической результат заключается в получении заготовки бутылки с прочностными характеристиками, достаточными, чтобы сделать возможным нарезание резьбы на горлышке бутылки, предназначенной для навинчивания на такое снабженное резьбой горлышко резьбовой крышки. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 табл., 13 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам изготовления фольги из алюминиевокремниевых сплавов, предназначенной для дальнейшей прокатки фольговых припоев, и может быть использовано на заводах по обработке цветных металлов

Наверх