RU2412021C1 - Foamed aluminium sheet production method and line - Google Patents
Foamed aluminium sheet production method and line Download PDFInfo
- Publication number
- RU2412021C1 RU2412021C1 RU2009129245/02A RU2009129245A RU2412021C1 RU 2412021 C1 RU2412021 C1 RU 2412021C1 RU 2009129245/02 A RU2009129245/02 A RU 2009129245/02A RU 2009129245 A RU2009129245 A RU 2009129245A RU 2412021 C1 RU2412021 C1 RU 2412021C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compaction
- shell
- powder mixture
- thickness
- hot
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано при изготовлении материалов в виде плит пеноалюминия увеличенной длины, требуемых в машиностроении, в частности в таких его отраслях, как гражданское и производственное строительство, авиация, судостроение, атомное машиностроение и других отраслях.The invention relates to powder metallurgy and can be used in the manufacture of materials in the form of foam plates of increased length required in mechanical engineering, in particular in such industries as civil and industrial construction, aviation, shipbuilding, nuclear engineering and other industries.
От подобных материалов требуется сочетание таких свойств, как легкость, плавучесть, высокая звукоизоляция, сдерживание электромагнитных волн, высокая стойкость к коррозии и температуре.Such materials require a combination of such properties as lightness, buoyancy, high sound insulation, containment of electromagnetic waves, high resistance to corrosion and temperature.
Известен способ, принятый в качестве аналога, получения пористых полуфабрикатов ("пеноалюминия") и готовых изделий из порошков алюминиевых сплавов (см., например, патент RU 2154548 от 2000.08.20), где смешивают порошки алюминиевых сплавов с порофорами с температурой разложения, превышающей температуру солидус-ликвидуса порошка алюминиевого сплава. Засыпают полученную смесь в емкость из алюминиевого сплава, нагревают емкость со смесью порошков. Затем осуществляют горячее прессование, повторный нагрев, горячую деформацию прессованной заготовки, ее охлаждение и последующую высокотемпературную обработку в форме, повторное охлаждение. При этом смесь порошков алюминиевых сплавов с порофорами предварительно уплотняют. Нагрев емкости с уплотненной смесью порошков перед горячим прессованием и нагрев прессованной заготовки перед горячей деформацией осуществляют до температуры солидуса самой легкой составляющей алюминиевого сплава. Высокотемпературную термообработку ведут подвергая заготовку всестороннему равномерному нагреву до температуры на 40-70°C выше температуры фазового перехода твердое - жидкое. Кроме того, согласно второму варианту способа горячую деформацию прессованной заготовки осуществляют прокаткой, придавая ей форму листа, а перед высокотемпературной термообработкой ее нагревают до 350-450°C и выдерживают при этой температуре с последующим приданием ей формы готового изделия.A known method, adopted as an analogue, to obtain porous semi-finished products ("foam") and finished products from powders of aluminum alloys (see, for example, patent RU 2154548 from 2000.08.20), where powders of aluminum alloys are mixed with porophores with a decomposition temperature exceeding solidus-liquidus temperature of aluminum alloy powder. Pour the mixture into a container of aluminum alloy, heat the container with a mixture of powders. Then carry out hot pressing, reheating, hot deformation of the pressed billet, its cooling and subsequent high-temperature processing in the form, re-cooling. The mixture of powders of aluminum alloys with porophores is pre-compacted. Heating the container with a compacted mixture of powders before hot pressing and heating the pressed billet before hot deformation is carried out to a solidus temperature of the lightest component of the aluminum alloy. High-temperature heat treatment is carried out by subjecting the preform to comprehensively uniform heating to a temperature of 40-70 ° C above the solid-liquid phase transition temperature. In addition, according to the second variant of the method, hot deformation of the pressed billet is carried out by rolling, giving it the shape of a sheet, and before high-temperature heat treatment it is heated to 350-450 ° C and maintained at this temperature, followed by shaping the finished product.
В способе заслуживает внимание второй вариант, где прессованную заготовку, перед высокотемпературной обработкой вспениванием, подвергают горячей прокатке.In the method, the second option deserves attention, where the pressed preform is subjected to hot rolling before high-temperature foaming treatment.
Известный способ имеет следующие недостатки:The known method has the following disadvantages:
- большие энергозатраты за счет дополнительного нагрева;- high energy costs due to additional heating;
- ориентация на поштучную малопроизводительную прокатку;- orientation to single-piece low-productivity rolling;
- невозможность производства плит из пеноалюминия большой толщины (50-100 мм и выше) и длины (как, например, в предлагаемой линии до 5000 мм и более).- the impossibility of producing plates of foam aluminum of large thickness (50-100 mm and above) and length (as, for example, in the proposed line up to 5000 mm and more).
Известна технологическая линия, принятая в качестве аналога, производства пористых и непористых металлических листов (патент 10324904 A, B22F 3/18, B22F 3/11, H01M 4/8, от 27.02.1998 г., Япония), характеризующаяся тем, что содержит бункер с металлическим порошком вертикального исполнения, при горизонтальном исполнении: ленточного конвейера, клети холодной прокатки, нагревательной печи вспенивания холоднокатаных листов, транспортного рольганга, клети горячей прокатки и моталки для смотки горячекатаных листов, при этом ленточный конвейер выполнен принимающим металлический порошок из бункера, проходящим вместе с ним через очаг деформации клети холодной прокатки и транспортирующим холоднокатаный лист в нагревательной печи вспенивания.Known technological line, adopted as an analogue, the production of porous and non-porous metal sheets (patent 10324904 A,
К недостаткам известной линии относится наличие относительно высоких энергозатрат при производстве толстых полос вследствие необходимости очень больших усилий прокатки и низкое качество металлических связей как по местам контактов с чистой поверхностью, так и по местам контактов через металлизированную окисную пленку, из-за малой эффективности.The disadvantages of the known line include the presence of relatively high energy costs in the production of thick strips due to the need for very large rolling forces and the low quality of metal bonds both at the points of contact with a clean surface and at the points of contact through a metallized oxide film, due to low efficiency.
Известен способ и технологическая линия, принятые в качестве прототипа, реализующие производство пористых полуфабрикатов из порошков алюминиевых сплавов (патент RU №2200647, B22F 3/11, C22C 1/08, от 20.03.2003 г.), которые включают дозатор порошковой смеси, проходную нагревательную печь с проходящим через нее ленточным транспортером для приема холодной порошковой смеси, транспортировки нагреваемой порошковой смеси и выдачи нагретой порошковой смеси в желоб вертикального исполнения, оборудованного подогревательным и виброуплотняющим порошковую смесь устройствами, бункер - проводку и прокатную клеть горячего компактирования порошковой смеси в горизонтальном исполнении, ножницы поперечной резки на мерные длины горячекомпактированной листовой заготовки и устройства высокотемпературной обработки для вспенивания горячекомпактированной листовой заготовки.The known method and technological line, adopted as a prototype, realizing the production of porous semi-finished products from powders of aluminum alloys (patent RU No. 2200647, B22F 3/11, C22C 1/08, 03/20/2003), which include a powder mixture dispenser, through passage a heating furnace with a conveyor belt passing through it for receiving a cold powder mixture, transporting a heated powder mixture and dispensing a heated powder mixture into a vertical chute equipped with a heating and vibration-compaction powder mixture stroystvami, hopper - wiring and rolling mill of hot compacting of the powder mixture in a horizontal version, scissors transverse cutting to length goryachekompaktirovannoy slab and apparatus for foaming high temperature treatment goryachekompaktirovannoy slab.
Способ и линия позволяют производить горячее компактирование с достаточно высокими деформациями, однако прототип имеет следующие недостатки:The method and line allow hot compaction with sufficiently high deformations, however, the prototype has the following disadvantages:
- неравномерность механических свойств по ширине компактированной листовой заготовки;- uneven mechanical properties across the width of the compacted sheet stock;
- большие энергозатраты за счет двух нагревов, дополнительного подогрева и производства компактирования порошковой смеси при значительной теплоотдачи валкам;- high energy costs due to two heatings, additional heating and compacting of the powder mixture with significant heat transfer to the rolls;
- вертикальное исполнение технологической линии, требующее специализированного производственного здания и осложняющее сочетание надежного управления процессом с обеспечением взрывопожарной безопасности, а также необходимостью защиты для экологической чистоты.- vertical execution of the technological line, requiring a specialized production building and complicating the combination of reliable process control with ensuring fire safety, as well as the need for protection for environmental cleanliness.
Технический результат, на который направлен способ и линия, состоит в повышении эффективности горячего компактирования заготовки в закрытом калибре прокатных валков и, как следствие, в равномерности свойств получаемых листов пеноалюминия по ширине и длине.The technical result, which the method and line is aimed at, is to increase the efficiency of hot compacting of the workpiece in the closed caliber of the rolling rolls and, as a result, to the uniformity of the properties of the obtained foam sheets in width and length.
Технический результат достигается исключением замедления движения гранул в центральной части оболочки с порошковой смесью в зоне, предшествующей очагу деформации ("выпор", по книге В.П.Северденко, Н.В.Шепельский, В.З.Жилкин "Обработка давлением гранул алюминиевых сплавов". М., "Металлургия", 1980 год, стр.150, 153-154), при обеспечении перед горячим компактированием прокатной заготовки в закрытом калибре прокатных валков предварительного уплотнения прокатной заготовки на величину от 10% и более от толщины, которое гарантирует при принятых температурах образование на гранулах участков их спекания, а также при отношении длины дуги очага уплотнения к толщине уплотняемой заготовки более 1,5, обеспечивающего процесс уплотнения по всему сечению заготовки. В результате порошковая смесь становится еще рыхлой, но уже монолитной массой, что и обеспечивает при последующем обжатии прокатной заготовки в прокатной клети высокую эффективность компактирования в очаге деформации как по ширине, так и по длине.The technical result is achieved by eliminating the slowing down of the movement of granules in the central part of the shell with the powder mixture in the zone preceding the deformation zone ("outburst", according to the book by V.P. Severdenko, N.V. Shepelsky, V.Z. Zhilkin "Pressure treatment of granules of aluminum alloys ". M.," Metallurgy ", 1980, p. 150, 153-154), while prior to hot compacting the rolling stock in the closed caliber of the rolling rolls, pre-compaction of the rolling stock by a value of 10% or more of the thickness, which guarantees at temperament the formation of sintering sites on the granules, as well as with the ratio of the length of the arc of the compaction center to the thickness of the workpiece being compacted, is more than 1.5, which ensures the compaction process over the entire cross section of the workpiece. As a result, the powder mixture becomes still friable, but already monolithic, which ensures the subsequent compacting of the billet in the rolling mill with high compacting efficiency in the deformation zone both in width and in length.
Реализующая этот способ линия производства листов пеноалюминия, содержащая устройство подачи порошковой смеси на нагрев, проходную нагревательную печь, клеть горячего компактирования прокатной заготовки из порошковой смеси, ножницы поперечной резки компактированной прокатной заготовки на листовые заготовки мерной длины, отводящий рольганг и печь для вспенивания листовых заготовок, отличается тем, что дополнена механизмом предварительного уплотнения, установленным перед клетью горячего компактирования. При этом при производстве листов пеноалюминия толщиной до 15-20 мм механизм предварительного уплотнения выполнен в виде уплотнительной клети с диаметром рабочих валков порядка 300…600 мм, а при производстве листов пеноалюминия толщиной более 20 мм механизм предварительного уплотнения выполнен в виде пресс-штемпеля с возвратно-поступательным движением, обеспечивающим "шаговое" уплотнение.A foam aluminum sheet production line that implements this method, comprising a powder mixture supply device for heating, a continuous heating furnace, a hot compacting stand for a rolled powder mixture, shears for transverse cutting of a compact rolled material into measured lengths of blanks, a discharge roller table and a foaming furnace for sheet blanks, characterized in that it is supplemented by a pre-compaction mechanism installed in front of the hot compaction stand. At the same time, in the production of foam aluminum sheets with a thickness of up to 15-20 mm, the pre-compaction mechanism is made in the form of a sealing stand with a diameter of work rolls of the order of 300 ... 600 mm, and in the production of foam aluminum sheets with a thickness of more than 20 mm, the pre-compaction mechanism is made in the form of a stamp with a return - progressive movement, providing a "step" seal.
Такое конструктивное исполнение линии производства листов пеноалюминия позволяет:Such a design of the foam aluminum sheet production line allows:
- получить равномерность механических свойств и геометрических размеров листов пеноалюминия по ширине и длине вследствие повышения эффективности компактирования в очаге деформации за счет отсутствия "выпора";- to obtain the uniformity of the mechanical properties and geometric dimensions of the foam sheets in width and length due to an increase in the efficiency of compaction in the deformation zone due to the absence of “back pressure”;
- уменьшить энергозатраты за счет отсутствия дополнительного нагрева;- reduce energy consumption due to the lack of additional heating;
- создать условия для максимально возможной механизации и автоматизации процесса производства листов пеноалюминия вследствие стабилизации работы каждого механизма линии во времени;- create conditions for the maximum possible mechanization and automation of the production of foam sheets due to the stabilization of the operation of each line mechanism in time;
- получать панели достаточно больших габаритов;- receive panels of sufficiently large dimensions;
- сократить производственные площади за счет законченности технологического процесса в одной линии производства от подачи порошковой смеси до получения готового изделия.- reduce production space due to the completeness of the technological process in one production line from the supply of the powder mixture to obtain the finished product.
Предложенные способ и линия производства листов пеноалюминия изображены на чертежах, где на:The proposed method and line for the production of foam sheets are shown in the drawings, where:
фиг.1 приведена линия производства листов пеноалюминия;figure 1 shows the production line of foam sheets;
фиг.2 показана схема реализации механизма предварительного уплотнения посредством уплотнительной клети;figure 2 shows a diagram of the implementation of the mechanism of pre-sealing by means of a sealing stand;
фиг.3 показана схема реализации механизма предварительного уплотнения посредством пресс-штемпеля.figure 3 shows a diagram of the implementation of the mechanism of pre-sealing by means of a stamp.
Предлагаемая линия производства листов пеноалюминия, приведенная на фиг.1, содержит участок засыпки порошковой смеси в оболочку, изготовленную из стали или алюминиевых сплавов 1; проходную печь 2, на которой производится нагревание прокатной заготовки из порошковой смеси в оболочке до температуры не ниже 500°C; механизм предварительного уплотнения прокатной заготовки 3; участок горячего компактирования прокатной заготовки в закрытом калибре прокатных валков 4; участок порезки компактированной прокатной заготовки на листовые заготовки мерной длины 5; участок помещения листовых заготовок в форму 6; участок высокотемпературной обработки для осуществления процесса 7.The proposed line of production of foam aluminum sheets, shown in figure 1, contains a plot of filling the powder mixture into a shell made of steel or aluminum alloys 1; a feed-through
Работа предложенной линии производится следующим образом. В оболочку, изготовленную из стали или алюминиевых сплавов, на участке 1 производится засыпка порошковой смеси. В проходной печи 2 выполняют нагрев заготовки до температуры не ниже 500°C. Механизм предварительного уплотнения прокатной заготовки 3 обеспечивает предварительное уплотнение прокатной заготовки на величину от 10% и более от толщины, при отношении длины дуги очага уплотнения к толщине уплотняемой заготовки более 1,5. При этом механизм предварительного уплотнения 3 при производстве листов пеноалюминия толщиной до 15-20 мм в виду целесообразности, исходя из рационального веса оборудования, выполнен в виде уплотнительной клети, показанной на фиг.2, с диаметром рабочих валков 8 порядка 300...600 мм, осуществляющими предварительное уплотнение прокатной заготовки 9, и включающей в себя традиционный состав оборудования рабочей клети, а при производстве листов пеноалюминия толщиной более 20 мм механизм предварительного уплотнения выполнен в виде пресс-штемпеля 10, показанного на фиг.3, осуществляющего рабочий ход уплотнения в процессе его поступательного движения со скоростью, идентичной скорости движения прокатной заготовки 9, раскрытие с возвратным ходом в исходное положение на скорости на порядок выше рабочей, обеспечивающим шаговое уплотнение. Далее уплотненная прокатная заготовка компактируется в закрытом калибре прокатных валков участка 4 с последующей порезкой на листовые заготовки мерной длины на участке порезки 5. Листовые заготовки мерной длины помещаются в форму на участке 6 и вспениваются при высокотемпературной обработке при температуре ликвидуса порошкового сплава на участке 7.The work of the proposed line is as follows. In the shell made of steel or aluminum alloys, in section 1, the powder mixture is backfilled. In the
Таким образом выполнение предварительного уплотнения перед горячим компактированием на величину 10% и более от толщины при отношении длины дуги очага уплотнения к толщине уплотняемой заготовки более 1,5 и реализация предлагаемого способа в линии производства листов пеноалюминия в виде установки перед участком горячего компактирования прокатной заготовки механизма предварительного уплотнения с выполнением его при производстве листов пеноалюминия толщиной до 15-20 мм в виде уплотнительной клети с диаметром рабочих валков порядка 300…600 мм, а при производстве листов пеноалюминия толщиной более 20 мм выполнением его в виде пресс-штемпеля с возвратно-поступательным движением, обеспечивающим шаговое уплотнение, позволяет:Thus, the pre-compaction before hot compaction is 10% or more of the thickness with the ratio of the arc length of the compaction center to the thickness of the preform being compacted over 1.5 and the implementation of the proposed method in the production line of foam aluminum sheets in the form of an installation of a preliminary mechanism in front of the hot compaction section of the rolled preform seals with its implementation in the production of foam aluminum sheets with a thickness of up to 15-20 mm in the form of a sealing stand with a diameter of work rolls of the order of 300 ... 600 m And in the production of aluminum foam sheet of a thickness exceeding 20 mm performing it in the form of a slide with reciprocating motion, the step providing a seal, allows:
- повысить качество листов пеноалюминия,- improve the quality of foam sheets,
- уменьшить энергозатраты,- reduce energy consumption,
- повысить механизацию и автоматизацию процесса,- increase the mechanization and automation of the process,
- получать панели достаточно больших габаритов,- receive panels of sufficiently large dimensions,
- сократить производственные площади.- reduce production space.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129245/02A RU2412021C1 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Foamed aluminium sheet production method and line |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129245/02A RU2412021C1 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Foamed aluminium sheet production method and line |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2412021C1 true RU2412021C1 (en) | 2011-02-20 |
Family
ID=46309994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009129245/02A RU2412021C1 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Foamed aluminium sheet production method and line |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2412021C1 (en) |
-
2009
- 2009-07-30 RU RU2009129245/02A patent/RU2412021C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2830327C (en) | Method for production of alloyed titanium welding wire | |
RU2457068C1 (en) | Line of continuous direct rolling of powder materials | |
US7105127B2 (en) | Method for production of metal foam or metal-composite bodies with improved impact, thermal and sound absorption properties | |
AU2007201490B2 (en) | Titanium flat product production | |
CN102247985A (en) | Method for producing steel for stirring tank with limit specification through hot rolling | |
Lela et al. | Mathematical modeling of solid-state recycling of aluminum chips | |
RU2359783C1 (en) | Method and manufacturing line of aluminium foam sheets | |
RU2200647C1 (en) | Method for making porous semifinished products of aluminium alloy powders | |
RU2430811C1 (en) | Method and line for production of foamed aluminium sheets | |
RU2335379C1 (en) | Method of porous materials production from aluminium alloys | |
RU2412021C1 (en) | Foamed aluminium sheet production method and line | |
RU2444416C2 (en) | Method of producing article from foamed aluminium-based laminar composite material | |
RU2710751C1 (en) | Method of production of sheet products from foamed aluminum | |
US3626577A (en) | Method of reclaiming scrap ferrous metal sheet without melting | |
RU2426624C1 (en) | Method of producing sheet billets from aluminium powder | |
CN206701967U (en) | A kind of shear extrusion Rolling compund building mortion for preparing high-performance sheet material | |
CN101559434B (en) | Production process for metal composite plates | |
RU2206430C1 (en) | Method for making sheet blanks of aluminium powder | |
Sidelnikov et al. | Investigation the structure and properties of deformed semi-finished products produced from chips of Al–Mg alloys system alloyed with scandium | |
CN104550232B (en) | The rolling mill practice of aluminum electrolytic tank cathode band steel | |
US3328166A (en) | Process for producing shaped thin articles from metal powder | |
RU2154548C1 (en) | Method of producing porous semifinished and finished products from powders of aluminum alloys (versions) | |
RU2527547C2 (en) | Production of unrestrictedly long bar from distilled calcium | |
CN101967568B (en) | Method for preparing lithium-magnesium-based composite material by reciprocating extrusion | |
RU2138367C1 (en) | Method for producing porous half-finished products from aluminum alloy powders |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130731 |