CN109554642A - 一种生产高强度低残余应力铝箔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝箔的生产方法，尤其是涉及一种生产高强度低残余应力铝箔的方法。其主要是解决现有技术所存在的生产出来的铝箔合金强度较差，无法满足硬态铝箔对高强度的需要，铝箔的残余应力较高，进一步导致产品力学性能的不均匀等的技术问题。本发明将热轧或铸轧生产的坯料冷轧至0.3‑4mm厚度，然后投入到退火炉中进行中间退火，中间退火温度为300‑450℃，退火时间为2‑30小时，中间退火后样品继续冷轧至0.15‑0.5mm，生产出箔轧坯料；将坯料箔轧至0.006‑0.1mm生产出硬态铝箔，箔轧过程中及铝箔成品不进行退火，将硬态铝箔卷取成铝箔卷；使用传动装置对铝箔卷芯施加机械振动，从而带动铝箔卷进行振动，振动频率为50‑20000Hz，持续时间10分钟‑2小时。

Description

一种生产高强度低残余应力铝箔的方法

技术领域

本发明涉及一种铝箔的生产方法，尤其是涉及一种生产高强度低残余应力铝箔的方法。

背景技术

长期以来铝箔在电气、包装、绝热材料等领域得到了广泛的应用，而新能源等高新技术的快速发展在力学性能、表面质量等方面对铝箔提出了更高的要求。由于铝箔坯料在铝箔生产过程中要经受大比例的塑性变形，因而硬态铝箔成品往往具有较高的变形残余应力。残余应力不仅会影响铝箔的力学性能，还有可能引起铝箔宏观尺度上的形状尺寸变化，甚至造成某些宏观缺陷。所以生产低残余应力硬态铝箔，获得良好的铝箔表面质量是本领域的一大难题。

常规的低残余应力铝箔生产方式主要为对硬态铝箔成品进行退火热处理，这一方法会引起铝合金的回复甚至再结晶，从而导致合金强度的急剧下降，其结果是无法满足硬态铝箔对高强度的需要。同时对于工业生产的尺寸半径、宽度均较大的铝箔卷，硬态成品的低温退火热处理往往存在温度分布不均匀的问题，这不仅会导致残余应力较高，还会进一步导致产品力学性能的不均匀。

综上所述，开发出在满足日益提高的强度要求的同时，具有低残余应力铝箔的生产新方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明是提供一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其主要是解决现有技术所存在的生产出来的铝箔合金强度较差，无法满足硬态铝箔对高强度的需要，铝箔的残余应力较高，进一步导致产品力学性能的不均匀等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其特征在于所述的方法包括：

a.将热轧或铸轧生产的坯料冷轧至0.3-4mm厚度，然后投入到退火炉中进行中间退火，中间退火温度为300-450℃，退火时间为2-30小时，冷却方式为空冷或炉冷，中间退火后样品继续冷轧至0.15-0.5mm，生产出箔轧坯料；

b．将坯料箔轧至0.006-0.1mm生产出硬态铝箔，箔轧过程中及铝箔成品不进行退火，将硬态铝箔卷取成铝箔卷，卷芯采用圆筒状结构；

c.使用传动装置对铝箔卷芯施加机械振动，从而带动铝箔卷进行振动，振动频率为50-20000Hz，持续时间10分钟-2小时。

本发明适用范围为变形铝及铝合金，包括1系、3系、5系、6系、8系铝及铝合金，通过改进工艺参数，本方法也可适用于其他体系铝合金。

本发明通过对合适厚度的冷轧板进行完全再结晶退火，获得无残余应力的中间厚度铝板，同时可以通过选择中间退火厚度调整后续变形过程中成品的总塑性变形程度，以便控制后续变形过程中产生残余应力的大小，保持产品良好的表面质量，避免部分宏观缺陷的形成。

通过避免进行再次退火热处理，本方法可以保留变形过程中引入的高密度位错、变形织构以及较细的晶粒组织，从而维持硬态铝箔的高强度。

通过在铝箔卷芯部施加机械振动，残余应力消减率比常规的退火热处理高，且剩余残余应力分布更为均匀。通过支撑卷芯的传动装置施加机械振动可以避免铝箔卷与承重位置接触甚至发生碰撞，造成新的表面缺陷。

作为优选，所述的传动装置包括有支架，支架上连接有套筒，套筒上套有铝箔卷，支架的一侧设有振动激发器，振动激发器通过电缆控制线连接有振动控制箱。振动激发器为市售产品，其可以对支架产生振动，从而使得整个套筒以及套筒上的铝箔卷产生振动，使得铝箔卷剩余残余应力分布更为均匀。支架的底部还可以设置有橡胶垫。

作为优选，所述的振动激发器上连接有传感器，传感器通过传感器连接线连接振动控制箱。利用传感器可以随时监测振动激发器产生振动的频率，从而反馈给振动控制箱，时刻根据需要调整振动的数据。

作为优选，所述的套筒由内筒和外筒组成，外筒为分体式，内筒上通过螺纹连接有若干导向杆，外筒上开有导向孔，导向杆穿入到相应的导向孔内，内筒上还开有弹簧底座，外筒上开有弹簧安装孔并且密封有封盖，弹簧底座与封盖之间设有振动弹簧。外筒可以沿着导向杆进行振动，利用振动弹簧可以进一步使得铝箔卷剩余残余应力分布更为均匀。

作为优选，所述的退火炉包括有炉体，炉体的内部设有加热管，炉体内部的两侧壁上分别设有两条轨道，炉体为多段式，多段炉体之间设有分隔板装置，轨道上滑动连接有坯料架，坯料架上设有可存放坯料的滚筒，坯料架的两侧分别设有可在轨道内滑动的导轮。坯料架通过两侧与炉体连接，改变了以往移动装置位于坯料架下部的方式，这样可以使得将坯料架上下两端的位置都空出来，使得炉体的加热可以更加均匀。

作为优选，所述的坯料架的上部设有摇臂，摇臂通过齿轮副连接有齿条板，齿条板中部设有导向槽，导向槽内设有滚轮，滚轮设置在坯料架上，齿条板上连接有可存放坯料的上层滚筒。利用摇动摇臂，可以驱动齿条板上下运动，从而使得上层滚筒可以向上运动，从而能够在上层滚筒上也放置铝箔卷。

作为优选，所述的分隔板装置包括有设在炉体两侧的梯形滑轨，梯形滑轨内滑动连接有分隔板，分隔板通过活塞杆连接液压缸，液压缸设在炉体的顶部。炉体的分段处设置梯形滑轨，可以使得分隔板可以沿着梯形滑轨上下滑动，从而可以起到隔温的效果。液压缸设置在炉体的上部，可以保证其不影响整个退火炉内部的运行。

作为优选，所述的液压缸通过电磁阀、线路连接有数控机构，数控机构通过无线线路连接温度传感器，温度传感器设置在每一个坯料架上。当温度传感器感应到温度达到预定值时，利用电磁阀，可以自动控制分隔板进行升降，使得坯料架可以移动到下一段炉体。

作为优选，所述的炉体分为四段式，四段的温度分别设为：第一段350-400℃，第二段300-320℃，第三段380-420℃，第四段440-450℃。炉体的首段温度较高，可以对坯料进行迅速升温处理，当坯料内部的应力迅速升高时，通过急剧降温到第二段的300-320℃，将坯料内部的应力迅速降低，然后再通过第三段380-420℃、第四段440-450℃两段缓慢升温，因此进一步减少了坯料的残余应力。

因此，本发明生产出来的铝箔合金强度较高，可以满足硬态铝箔对高强度的需要，铝箔的残余应力较低，产品力学性能较为均匀。

附图说明

附图1是本发明传动装置的一种结构示意图；

附图2是本发明套筒的一种结构示意图；

附图3是本发明退火炉的一种结构示意图；

附图4是本发明坯料架的一种结构示意图；

附图5是本发明坯料架的侧面结构示意图；

附图6是本发明分隔板装置的一种结构示意图。

图中零部件、部位及编号：支架1、套筒2、铝箔卷3、振动激发器4、电缆控制线5、振动控制箱6、传感器7、传感器连接线8、内筒9、外筒10、导向杆11、导向孔12、弹簧底座13、封盖14、振动弹簧15、炉体16、加热管17、轨道18、坯料架19、滚筒20、导轮21、摇臂22、齿轮副23、齿条板24、导向槽25、滚轮26、上层滚筒27、梯形滑轨28、分隔板29、活塞杆30、液压缸31、温度传感器32、铝箔卷33。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本例的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其方法包括：

a.将3003合金5mm热轧坯料冷轧至1mm厚度，然后投入到退火炉中进行中间退火，退火炉的炉体16分为四段式，四段的温度分别设为：第一段350℃，第二段300℃，第三段380℃，第四段450℃。，退火时间为10小时，空冷至室温，中间退火后样品继续冷轧至0.25mm，生产出箔轧坯料；其中，退火炉如图3，包括有炉体16，炉体的内部设有加热管17，炉体内部的两侧壁上分别设有两条轨道18，炉体为多段式，多段炉体之间设有分隔板装置，轨道上滑动连接有坯料架19，坯料架上设有可存放坯料的滚筒20，坯料架的两侧分别设有可在轨道内滑动的导轮21；如图4、图5，坯料架19的上部设有摇臂22，摇臂通过齿轮副23连接有齿条板24，齿条板中部设有导向槽25，导向槽内设有滚轮26，滚轮设置在坯料架上，齿条板上连接有可存放坯料的上层滚筒27；如图6，分隔板装置包括有设在炉体16两侧的梯形滑轨28，梯形滑轨内滑动连接有分隔板29，分隔板通过活塞杆30连接液压缸31，液压缸设在炉体的顶部；液压缸31通过电磁阀、线路连接有数控机构，数控机构通过无线线路连接温度传感器32，温度传感器设置在每一个坯料架19上；

b．将坯料箔轧至0.05mm生产出硬态铝箔，箔轧过程中及铝箔成品不进行退火，将硬态铝箔卷取成铝箔卷33，卷芯采用圆筒状结构；

c.使用传动装置对铝箔卷芯即套筒2施加机械振动，从而带动铝箔卷33进行振动，振动频率为10000Hz，持续时间20分钟。传动装置如图1，包括有支架1，支架上连接有套筒2，套筒上套有铝箔卷3，支架的一侧设有振动激发器4，振动激发器通过电缆控制线5连接有振动控制箱6。振动激发器上连接有传感器7，传感器通过传感器连接线8连接振动控制箱6。如图2，套筒由内筒9和外筒10组成，外筒为分体式，内筒上通过螺纹连接有若干导向杆11，外筒上开有导向孔12，导向杆穿入到相应的导向孔内，内筒上还开有弹簧底座13，外筒上开有弹簧安装孔并且密封有封盖14，弹簧底座与封盖之间设有振动弹簧15。

所获得的硬态3003铝箔成品屈服强度258MPa，抗拉强度285MPa，外层残余应力5MPa，内层残余应力4MPa。

实施例2：本例的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其方法包括：

a.将1100合金7mm热轧坯料冷轧至2mm厚度，然后投入到退火炉中进行中间退火，退火炉的炉体16分为四段式，四段的温度分别设为：第一段350℃，第二段300℃，第三段380℃，第四段440℃，退火时间为3小时，空冷至室温，中间退火后样品继续冷轧至0.18mm，生产出箔轧坯料；

b．将坯料箔轧至0.015mm生产出硬态铝箔，箔轧过程中及铝箔成品不进行退火，将硬态铝箔卷取成铝箔卷，卷芯采用圆筒状结构；

c.使用传动装置对铝箔卷芯施加机械振动，从而带动铝箔卷进行振动，振动频率为500Hz，持续时间1小时。

其余同实施例1。

所获得的硬态1100铝箔成品屈服强度244MPa，抗拉强度260MPa，外层残余应力11MPa，内层残余应力8MPa。

对比例，对热轧坯料采用常规方法生产的50μm 3003铝箔卷成品，其中成品回复退火工艺如下：

退火温度120℃，退火时间10h，冷却方式为空冷。

所获得的3003铝箔成品屈服强度233 MPa，抗拉强度266 MPa，外层残余应力15MPa，内层残余应力36MPa。

通过比较实施例1与对比例，可以判断本发明不仅可以保持硬态铝箔卷成品的高强度，同时残余应力削减比例更高，剩余残余应力分布更均匀，可以保证后续使用过程中铝箔表面质量与性能的稳定性。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (9)

1.一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其特征在于所述的方法包括：

a.将热轧或铸轧生产的坯料冷轧至0.3-4mm厚度，然后投入到退火炉中进行中间退火，中间退火温度为300-450℃，退火时间为2-30小时，冷却方式为空冷或炉冷，中间退火后样品继续冷轧至0.15-0.5mm，生产出箔轧坯料；

b．将坯料箔轧至0.006-0.1mm生产出硬态铝箔，箔轧过程中及铝箔成品不进行退火，将硬态铝箔卷取成铝箔卷，卷芯采用圆筒状结构；

c.使用传动装置对铝箔卷芯施加机械振动，从而带动铝箔卷进行振动，振动频率为50-20000Hz，持续时间10分钟-2小时。

2.根据权利要求1所述的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其特征在于所述的传动装置包括有支架（1），支架上连接有套筒（2），套筒上套有铝箔卷（3），支架的一侧设有振动激发器（4），振动激发器通过电缆控制线（5）连接有振动控制箱（6）。

3.根据权利要求2所述的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其特征在于所述的振动激发器（4）上连接有传感器（7），传感器通过传感器连接线（8）连接振动控制箱（6）。

4.根据权利要求2或3所述的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其特征在于所述的套筒（2）由内筒（9）和外筒（10）组成，外筒为分体式，内筒上通过螺纹连接有若干导向杆（11），外筒上开有导向孔（12），导向杆穿入到相应的导向孔内，内筒上还开有弹簧底座（13），外筒上开有弹簧安装孔并且密封有封盖（14），弹簧底座与封盖之间设有振动弹簧（15）。

5.根据权利要求1所述的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其特征在于所述的退火炉包括有炉体（16），炉体的内部设有加热管（17），炉体内部的两侧壁上分别设有两条轨道（18），炉体为多段式，多段炉体之间设有分隔板装置，轨道上滑动连接有坯料架（19），坯料架上设有可存放坯料的滚筒（20），坯料架的两侧分别设有可在轨道内滑动的导轮（21）。

6.根据权利要求5所述的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其特征在于所述的坯料架（19）的上部设有摇臂（22），摇臂通过齿轮副（23）连接有齿条板（24），齿条板中部设有导向槽（25），导向槽内设有滚轮（26），滚轮设置在坯料架上，齿条板上连接有可存放坯料的上层滚筒（27）。

7.根据权利要求5所述的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其特征在于所述的分隔板装置包括有设在炉体（16）两侧的梯形滑轨（28），梯形滑轨内滑动连接有分隔板（29），分隔板通过活塞杆（30）连接液压缸（31），液压缸设在炉体的顶部。

8.根据权利要求7所述的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其特征在于所述的液压缸（31）通过电磁阀、线路连接有数控机构，数控机构通过无线线路连接温度传感器（32），温度传感器设置在每一个坯料架（19）上。

9.根据权利要求5所述的一种生产高强度低残余应力铝箔的方法，其特征在于所述的炉体（16）分为四段式，四段的温度分别设为：第一段350-400℃，第二段300-320℃，第三段380-420℃，第四段440-450℃。