DE3247698A1

DE3247698A1 - Verfahren zum herstellen eines zur fertigung von dosendeckeln geeigneten bandes

Info

Publication number: DE3247698A1
Application number: DE19823247698
Authority: DE
Inventors: Robert Joel Dipl.-Ing. Hombrechtikon Dean; Peter Pfungen Furrer; Kurt Zürich Neufeld
Original assignee: Alusuisse Holdings AG; Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: LAUENER ENGINEERING AG THUN CH
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1982-12-23
Publication date: 1984-07-05
Also published as: DE3247698C2; CH657546A5; US4582541A; CA1216411A

Description

Verfahren zum Herstellen eines zur Fertigung von
Dosendeckeln geeigneten Bandes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zur Fertigung von Dosendeckeln geeigneten Bandes aus einer Aluminiumlegierung mittels einer Bandgiessmaschine.
Dosendeckel, insbesondere zu Getränkedosenkörpern aus Aluminium oder Stahl, werden zumeist aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Das meist verbreitete Herstellungsverfahren solcher Getränkedosendeckel gliedert sich wie folgt: Die Aluminiumlegierung AA 5182, mit den wesentlichen Legierungselementen 4,4% Magnesium, 0,3% Mangan, 0,3% Eisen und 0,15% Silizium, wird zu 30 bis 40 cm dicken Stranggussbarren vergossen. Diese Barren werden überfräst, hochgeglüht und in mehreren Stichen an 2 bis 3 mm warmgewalzt.
Das Warmwalzband wird sodann meist weichgeglüht und an eine Enddicke von 0,25 bis 0,35 mm kaltgewalzt. Oftmals wird das fertiggewalzte Band einer leichten Entfestigungsglühung bei 170 bis 200"C unterworfen um eine Verwerfung des Blechs bei der Lackierglühung zu verhindern. Vor der Verformung zu Dosendeckeln erfolgt eine beidseitige Lackierung mit anschliessender Einbrennung bei 190 bis 220"C, typischerweise 8 Min. bei 204"C.
Da dem Recycling von Aluminium steigende Bedeutung zukommt, in den USA werden mehr als die Hälfte aller Aluminiumdosen nach Gebrauch der Wiedereinschmelzumg zugeführt, sind seit einiger Zeit Bestrebungen im Gange, eine Legierung zu entwickeln, welche sich für Dosenkörper und Dosendeckel gleichemassen eignet oder zumindest aus dem gemeinsamen Schrott durch nur geringfügige Korrekturen darstellen lässt. Insbesondere soll die Menge zusätzlich benötigten Primäraluminiums so gering wie möglich sein. Dieser Forderung wird die herkömmliche Werkstoffpaarung AA 5182 für Dosendeckel und AA 3004 für Dosenkörper nicht gerecht, besteht doch AA 3004 aus 1% Magnesium, 1% Mangan, 0,45% Eisen, 0,25% Silizium und 0,158 Kupfer und somit die Schrottzusammensetzung aus etwa 1,6% Magnesium, 0,7% Mangan, 0,4 bis 0,5% Eisen, 0,25% Silizium, 0.1% Kupfer und über 0,05% Titan.
Aus der DE-OS 23 42 253 ist ein Verfahren bekannt, welches die Herstellung von Aluminiumdosen und -deckel aus ein und derselben Legierung ermöglichen soll. Diese Legierung enthält im wesentlichen 0,4 bis 2,0% Magnesium und 0,5 bis 2,0% Mangan. Die Fertigung des Dosendeckelmaterials umfasst Stranggiessen, Hochglühen, Warmwalzen sowie eine Folge von Kaltwalz- und Glühoperationen.
Aus der DE-OS 29 01 020 ist ein kostengünstigeres Verfahren zur Herstellung eines, zur Fertigung von tiefgezogenen und abgestreckten Dosenkörpers sowie Deckeln geeigneten Bandes aus einer Aluminiumlegierung bekannt. Diese Legierung enthält im wesentlichen 1,3 bis 2,5% Magnesium und 0,4 bis 1,0% Mangan und ist ohne wesentliche Primäraluminiumzusätze aus dem herkömmlichen Dosenschrott darstellbar. Die Fertigung des Dosendeckelmaterials umfasst Bandgiessen, Warmwalzen und Kaltwalzen, wobei Erstarrungsgeschwindigkeiten mittlerer Höhe eingesetzt werden, wie sie beispielsweise bei Hazelett- oder Alusuisse CASTER II-Bandgiessanlagen vorliegen, bei welchen die Erstarrung zwischen Giessbändern bzw. Raupenkokillen erfolgt.
Um Material einzusparen werden Anstrengungen unternommen die Deckeldicke zu verringern. Bei gleichbleibenden Forderungen an die Steifigkeit des Deckels muss daher nebst konstruktiven Aenderungen die Festigkeit des verwendeten Materials erheblich gesteigert werden. Die diesbezüglichen Möglichkeiten der obgenannten Verfahren sind jedoch begrenzt.
Zudem geht die Suche nach weniger aufwendigen Verfahren weiter.
Die Erfinder haben sich dementsprechend die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung von Dosendeckeln zu entwickeln, welches folgende Merkmale aufweist: - Weitgehender Einsatz von Rücklaufmetall - Erzielung höherer Festigkeiten ohne Beeinträchtigung der Verformbarkeit - Kostengünstigkeit.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die bekannte Giesswalztechnik verwendet, wie sie beispielsweise die Hunter-Engineering- oder Alusuisse CASTER I-Bandgiessanlagen darstellen, bei der die Erstarrung zwischen zwei innengekühlten Giesswalzen erfolgt.
Als Deckelwerkstoff wird eine Aluminiumlegierung gewählt, welche im wesentlichen 0,15 bis 0,50% Silizium, 0,3 bis 0,80% Eisen, 0,05 bis 0,25% Kupfer, 0,5 bis 1,0% Mangan, 2,5 bis 3,5% Magnesium sowie bis 0,20% Titan enthält.
Das erstarrte Gussband tritt in eine Dicke von 5 bis 10 mm mit einer Geschwindigkeit von 0,3 bis 0,8 m/min. aus dem Giessspalt und wird an eine Enddicke von 0,20 bis 0,40 mm kalt abgewalzt.
Die hohe Erstarrungsgeschwindigkeit beim Giesswalzen ermöglicht eine stärkere Uebersättigung an gelösten Legierungselementen und hilft hiermit die Festigkeit des Deckelbandes zu erhöhen.
Zur Verbesserung der Verformbarkeit wird weiterhin erfindungsgemäss vorgeschlagen, das Deckelblech vor der Lackierung einer Teilentfestigungsglühung zu unterwerfen. Dies kann als Bundglühung bei 180 bis 215"C während 1/2 bis 8 Stunden oder als Banddurchlaufglühung bei 200 bis 235"C während 10 Sekunden bis 10 Minuten gestaltet werden.
Bevorzugt erfolgt das Kaltwalzen an die gewünschte Enddicke unter Verwendung einer auf Wasser basierenden Walzemulsion. Mit den hierbei möglichen grossen Stichabnahmen erreicht das zu einem Bund aufgehaspelte Band eine Temperatur von etwa 160 bis 220"C. Dank der daraus folgenden Entfestigung kann der zusätzliche Arbeitsschritt einer Entfestigungsglühung entfallen.
Zur weiteren Verbesserung der Verformbarkeit des Deckelmaterials kann im Laufe des Abwalzens zur Enddicke eine Zwischenglühung eingeschaltet werden. Diese soll bei 4- bis 10- facher Enddicke erfolgen und entweder in Form einer Bundglühung bei 300 bis 410"C Metalltemperatur eine halbe bis 8 Stunden dauern, oder in Form einer Banddurchlaufglühung bei 300 bis 440"C Metalltemperatur 2 Sekunden bis 2 Minuten dauern.
Das folgende Beispiel stellt eine der möglichen erfindungsgemässen Ausführungsformen dar: Zusammensetzung: Si Fe Cu Mn Mg Ti Al Gew.-% .21 .46 .07 .72 2.94 .02 95.50 Giesswalzdicke: 6,5 mm Giessgeschwindigkeit: 60 cm/min Kaltwalzen an 1.9 mm Zwischenglühung: 380"C/2h MT Kaltwalzen (ohne Emulsion) an 0,315 mm, bzw. 0.330 mm Entfestigungsglühung: 205"C/8 Min.
Lackierung, Einbrennung: 204"C/8 Min.
mechanische Eigenschaften der lackierten Deckelbänder (in Walzrichtung): Streckgrenze Rp0.2 : 321 MPa Bruchfestigkeit Rm : 376 MPa Bruchdehnung A2" : 7,7% Die Bänder beider Dicken wurden zu Getränkedosen vom Integralniet-Typ verarbeitet. Die resultierende Beulfestigkeit betrug: 0.330 mm : 0,70 MPa = 102 psi 0,315 mm : 0.65 MPa = 94 psi

Claims

PATENTANSPRUECHE 1. Verfahren zum Herstellen eines zur Fertigung von Dosendeckeln geeigneten Bandes aus einer Aluminiumlegierung mittels einer Bandgiessmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmelze einer Aluminiumlegierung mit 0,15 bis 0,50% Silizium, 0,3 bis 0,8% Eisen, 0,05 bis 0,25% Kupfer, 0,5 bis 1,0% Mangan, 2,5 bis 3,5% Magnesium und bis 0,20% Titan zwischen zwei gekühlte einen Giessspalt von 5 bis 10 mm bildende Giesswalzen eingebracht und das so entstandene Band an eine Enddicke von 0,40 bis 0,20 mm kalt abgewalzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltwalzen an Enddicke unter Verwendung einer auf Wasser basierenden Walzemulsion geschieht, worauf eine selbsttätige Entfestigung bei einer Bundtemperatur von 160 bis 220"C stattfindet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an das Kaltwalzen an die Enddicke, vor der Lackierung, eine Entfestigungsglühung durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfestigungsglühung als Bundglühung bei einer Temperatur von 180 bis 215"C während einer Dauer von 1/2 bis 8 Stunden durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfestigungsglühung als Banddurchlaufglühung bei 200 bis 235"C während 10 Sekunden bis 10 Minuten durchgeführt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Band bei 4- bis 10-facher Enddicke zwischengeglüht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenglühung als Bundglühung bei einer Temperatur von 300 bis 410"C Metalltemperatur während einer Dauer von 1/2 bis 8 Stunden durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Banddurchlaufglühung als Bundglühung bei einer Temperatur von 300 bis 440"C Metalltemperatur während einer Dauer von 2 Sekunden bis 2 Minuten durchgeführt wird.