Aluminiumfolie: was und wie sie hergestellt wird

Dicke der Aluminiumfolie

Alufolie - Dies ist eine der Arten von flachen Aluminiumprodukten. Die Dicke der Aluminiumfolie beträgt von 5 zu 150 Mikrometer (von 0,005 zu 0,15 Millimeter). Flachgewalztes Aluminium mit einer Dicke über 0,15 mm - das sind schon Bänder, Bleche und Platten.

Wie wird Alufolie hergestellt

Aluminiumfolie wird in vier Hauptschritten hergestellt:

  • Warmwalzen von Aluminiumband;
  • Kaltwalzen von Aluminiumband;
  • Kaltwalzen von Folie;
  • Schneiden und Aufwickeln von Folie zu Rollen für Verbraucher.

Warmwalzen von Aluminiumband aus Brammen

Konventionelle Technologie zur Herstellung von Aluminium-Flachprodukten - Bleche, Bänder und Folien - beginnend mit dem Gießen von geschmolzenem Aluminium in große rechteckige trapezförmige Aluminiumbarren - Aluminiumplatten - Wiegen von 10 zu 25 Tonnen und bis zu 10 ich. Dies geschieht in speziellen vertikalen Halbstranggießmaschinen..

Brammen werden bei einer Temperatur vorgeglüht 350-450 ºС und anschließend in Walzwerken - eingerüstig oder im Tandem - auf Bänder mit einer Dicke von hot warmgewalzt 6 zu 2,5 mm und bei einer Temperatur von ca. zu Rollen aufgewickelt 300 ºС (Abbildung 1).

goryachaya-prokatka-alyuminievyx-lentBild 1 - Technologieschema zur Herstellung von Aluminiumband aus Brammen

Stranggießen und Walzen von Aluminiumband

Sparsamer im Hinblick auf die Energiekosten ist die Technologie des direkten Stranggießens von geschmolzenem Aluminium zu einem Band mit einer Dicke von 12 zu 20 mm und kontinuierliches Warmwalzen auf einem Tandemwalzwerk. Die Anwendung dieses Verfahrens ist jedoch auf eine kleine Anzahl von Aluminiumlegierungen beschränkt., die beim schnellen Abkühlen keiner Entmischung von Legierungselementen unterliegen, was beim Stranggießen auftritt. Diese Legierungen umfassen in erster Linie alle Sorten von unlegiertem Aluminium..

Die dritte - die wirtschaftlichste - Methode ist das Gießen des Bandes mit der Dicke des Bandes am Ausgang von 6 zu 3 mm direkt aus der Aluminiumschmelze zwischen zwei Walzen von Doppelwalzen-Gießanlagen (Abbildung 2). Der Nachteil dieser Methode ist ihre eher geringe Leistung..

dvuxvalkovyy-kasterBild 2 - Doppelwalzengießanlage
zur Herstellung von Aluminiumbändern.

Auch dieses Gießverfahren ist nur für Reinaluminium oder Aluminiumlegierungen mit geringen Legierungselementen geeignet..

Alle drei Verfahren zur Herstellung von warmgewalztem Aluminiumband haben ihre Vor- und Nachteile in Bezug auf die Qualität des Bandmaterials., Produktivität, Energieverbrauch und Arbeitsbedarf. Daher sind die Investitions- und Wartungskosten der Ausrüstung Schlüsselfaktoren bei der Auswahl der optimalen Lösung für jeden spezifischen Hersteller..

Kaltgewalztes Aluminiumband

Nach dem Ende der Warmwalzphase beginnt die Kaltwalzphase des Bandes..

Der Kaltwalzprozess von Aluminiumbändern kann in verschiedenen Walzwerkstypen durchgeführt werden.. Für kleine Rollen bis 5 Tonnen werden häufig eingerüstige Wendewalzwerke eingesetzt (Bild 3).

stan-goryachey-prokatki-nereversnyyBild 3 - Reversibles Aluminiumbandwalzwerk

Zur Handhabung von Rollen mit einem Gewicht von 10 zu 15 Tonnen werden meist irreversible Einzelwalzgerüste eingesetzt (Abbildung 4).

nereversnyy-prokatnyy-stanBild 4 - Nicht reversibles Aluminiumbandwalzwerk

 

Für große Brötchen - über 25 Tonnen - und für große Produktionsmengen kommen mehrgerüstige Tandemwalzwerke zum Einsatz (Bild 5).

tandemnyy-prokatnyy-stanBild 5 - Tandem-Aluminiumbandwalzwerk

Obwohl das Bandwalzen in dieser Phase als "kalt" bezeichnet wird,, bei jedem Durchlauf erwärmt sich das Band auf ca 100 ºS. Daher ist es erforderlich, den Walzen eine große Menge Kühlwasser-Öl-Emulsion zuzuführen., zur Aufrechterhaltung des thermischen Gleichgewichts des Prozesses. Nach jeweils drei oder vier Durchgängen werden die Walzen für mehrere Stunden auf Raumtemperatur abgekühlt..

Kaltverfestigung des Materials

Bei jedem Durchgang durch das Walzwerk erfährt das Material des Aluminiumbandes eine erhebliche plastische Verformung und erhält daher eine Kaltverfestigung - Kaltverfestigung, die auch Autofrettage genannt wird. Der Kaltwalzprozess umfasst eine oder zwei Glühungen, um die Kornstruktur des Bandmaterials zu rekristallisieren.. Der Einfluss des Kaltwalzens auf das Korngefüge des Werkstoffs hängt von der chemischen Zusammensetzung der verwendeten Aluminiumsorte oder Aluminiumlegierung ab.

Walzen von dünnem Aluminiumband

Der letzte Walzvorgang für fast alle Arten von Aluminiumflachprodukten ist die Verarbeitung auf nicht reversiblen eingerüstigen Walzwerken.. In diesem Stadium wird ein dünnes Band erhalten, was nicht nur für die weitere Folienherstellung gilt, aber auch, insbesondere, zur Herstellung von Aluminiumdosen für Getränke, einschließlich, Bierdosen aus Aluminium. Dieser dünne Riemen erfordert enge Dicken- und Ebenheitstoleranzen. Neben Bierdosen werden auch lithographische Platten aus dünnem Aluminiumband hergestellt., welche, erfordern eine hohe Oberflächenqualität.

Rollende Aluminiumfolie

Die Technologie des Walzens von Aluminiumfolie erfordert eine besondere Präzision bei der Einstellung der Abstände zwischen den Walzen und der Parameter der Spannung der Folie. Alle Walzwerke zur Folienherstellung sind mit speziellen Vorrichtungen ausgestattet, um strenge Qualitätsanforderungen zu gewährleisten.

Beim letzten Durchgang wird die Folie in zwei Lagen gewalzt. Dazu wird es beim vorletzten Durchgang in zwei Hälften gefaltet., und nach dem letzten Durchgang werden sie wieder getrennt und in zwei separate Buchten gespult. Deshalb hat die fertige Folie eine Seite, außen beim Rollen, glänzend, und der andere, innen-matt.

Schneiden und Aufwickeln von Alufolie

Der letzte Schritt der Folienproduktion ist das Schneiden von breiten und großen Folienrollen und das Aufwickeln zu Rollen unterschiedlicher Größe und Menge - wie z, die von industriellen Verarbeitern oder Endverbrauchern benötigt werden.

Woraus besteht Aluminiumfolie?

Die wichtigsten Legierungen für die Herstellung von Aluminiumfolie sind:

  • technische aluminiumsorten: 1100, 1145, 1050, 1235;
  • niedriglegierte Al-Mn-Reihe: 3003 und 3102;
  • Al-Si-Fe-Legierungen mit hohem Eisengehalt: 8006, 8011, 8011ABER, 8111, 8079.

Scheinen, die einzige Aluminiumlegierung der 7xxx-Serie, aus der die Folie besteht ist eine Legierung 7072. In dieser Legierung beträgt der Nennzinkgehalt nur 1,0 % mit Kupferanteil nicht mehr 0,10 %. Diese Folie wird zur Herstellung von Autokühlern verwendet.. Rippen aus Legierung 7072 auf dem Rohr montiert, z.B, Legierung 3003, durch die das Kühlmittel strömt, und mit kathodischem Korrosionsschutz versehen.

In Alufolie bügeln

Dünne Aluminiumfolie (6 Mikrometer) ist die leichteste "absolute Barriere" zum Verpacken flüssiger Produkte, bei Installation auf Papier- oder Kunststoffunterlage. Ganz am Anfang der kommerziellen Anwendung der Folie bestand diese aus reinem Primäraluminium Al 99,5 (1050), die direkt aus der Aluminiumelektrolyse kamen, und auch aus einer Sorte von technischem Aluminium 1200 etwas höherer Eisengehalt. Zur Erhöhung der Festigkeit der Folie in Fertigprodukten wurden Folienlegierungen mit hohem Eisengehalt der Serie 8xxx eingeführtxxx.

Traditionelle Folien-Aluminium-"Legierungen" – Aluminiumsorten 1050 und 1200 enthalten Eisen und Silizium, die für sie die Hauptverunreinigungen in einer Menge von 0,1 zu 0,4 %. Diese technischen Aluminiumsorten weisen im Vergleich zu anderen thermisch nicht verfestigten Aluminiumlegierungen ein relativ niedriges Festigkeitsniveau auf., z.B, dotiert mit Magnesium und Mangan. Nur 0,05 % Eisen kann sich in Aluminium nahe seinem Schmelzpunkt auflösen und viel weniger in fester Lösung bei Raumtemperatur. Die Wirkung von Eisen basiert auf folgendem [2]:

  • Wechselwirkung mit Versetzungen, was zu einer Erhöhung der Festigkeitseigenschaften führt;
  • Unterdrückung des Kornwachstums und Bildung von Rekristallisationszentren.

Auf dem Bild 6 die verstärkende Wirkung von Eisen auf die Festigkeitseigenschaften wird gezeigt , sowie eine deutliche Erhöhung der Umformbarkeit (Dehnung). Auf dem Bild 7 zeigt das Korngefüge nach dem Schlussglühen von Legierungen mit unterschiedlichen Eisengehalten.

Bild 6 - Einfluss des Eisengehalts in geglühtem technischem Aluminium
auf seine Festigkeitseigenschaften und Dehnung [2]
(vereiteln 50 Mikron, Glühen in der Bucht bei 350 ºS)

Bild 7 - Einfluss des Eisengehalts in geglühtem technischem Aluminium
von der Größe des rekristallisierten Korns [2]

Mit einer Erhöhung des Eisengehalts wird das Korn verfeinert, was die günstige Wirkung von Eisen auf die Verformbarkeit von Folie erklärt. Der hohe Eisengehalt in der Folie erschwert das anschließende Umschmelzen etwas – Recycling. Erhöhter Eisengehalt in Aluminiumfolie kann zur Kontamination von Eisen mit anderen Aluminiumlegierungen führen, in denen sein Inhalt begrenzt ist.

Quellen:

  1. Materialien der Firma Achenbach (Deutschland)
  2. Aluminiumlegierungen: Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften /ed. Jürgen Hirsch, Birgit Skrotzki, Günter Gottstein – 2002