Gewalztes Aluminium 

Flachgewalztes Aluminium

Алюминиевый прокат – Aluminiumfolie und Alublech – тонкий (“Blätter”) и толстый (“Platten”)– составляет около половины всей алюминиевой продукции в мире.

Verbraucher von gewalztem Aluminium

Die klügsten Vertreter von gewalzten Aluminiumverbrauchern sind

  • Bierdosen aus Aluminium (Bild 1), und auch
  • Verpackungsbehälter und -hüllen aus Aluminiumfolie in verschiedenen Formen.


Bild 1 – Процесс производства алюминиевых листов для корпуса и крышки банок для напитков [2]

Hauptabnehmer ist derzeit die Bauwirtschaft

  • Platten für Dächer und Verkleidungen von Gebäuden.

Der schnell wachsende Markt für den Verbrauch von gewalztem Aluminium ist die Verkehrstechnik.

  • Aluminiumbleche u
  • Aluminiumplatten

in Flugzeugen verwendet, Schiffe, Hochgeschwindigkeitszüge und Militärfahrzeuge.

Erhöhung des Aluminiumanteils

  • в конструкции автомобилей (рисунок 2)

wird immer wichtiger in ihrem Kampf, Kraftstoff zu sparen und schädliche Emissionen in die Atmosphäre zu reduzieren.

Schließlich, klein, aber ein sehr wichtiger Teil der Folie wird in solchen spezialisierten Nischen verwendet, wie

  • elektrische Ausrüstung,
  • Wärmetauscher u
  • Lithographische Platten.


Bild 2 – Алюминиевый лист в автомобиле [2]

Warum Aluminiumlegierungen geschätzt werden

Aluminiumlegierungen sind aufgrund der Kombination aus geringem Gewicht so weit verbreitet, elektrische und thermische Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, gute Bearbeitbarkeit und breites Spektrum an mechanischer Festigkeit. Weitere wichtige Eigenschaften von Aluminiumlegierungen, wie Umformbarkeit oder Schweißbarkeit, stark von ihrer chemischen Zusammensetzung abhängig., sowie über die Art der technologischen Verfahren zu ihrer Herstellung.

Es ist übliche Ingenieurpraxis, eine Aluminiumlegierung auszuwählen, die für die spezifischen Betriebsbedingungen des Produkts am besten geeignet wäre, oder sogar die Entwicklung einer speziellen Legierung. Das optimale Gefüge dieser Legierung wird durch die chemische Zusammensetzung erreicht, а также технологии его термической и термомеханической обработки.

Herstellung von flachgewalztem Aluminium

Das Walzen ist eines der wichtigsten technologischen Verfahren zur Bearbeitung metallischer Werkstoffe im festen Zustand.. Es ist eine thermomechanische Behandlung, die ein erhebliches Potenzial zur Steuerung der Mikrostruktur dieser metallischen Materialien hat. Historisch gesehen war das Walzen zunächst nur ein Prozess. Welches verwendet wurde, um dem Produkt die gewünschte Form zu geben, z.B, vom Barren bis zum Blech. Das Walzen wurde dann zu einem effizienten und kostengünstigen Verfahren zur Kontrolle der Metallmikrostruktur und zur Verbesserung ihrer Eigenschaften.. Ein Beispiel wäre die Modifizierung der geformten Struktur und die Kornverfeinerung.


Bild 3 – Процесс изготовления алюминиевого плоского проката: плит, листов и флоьги [2]

Mikrostruktur von flachgewalztem Aluminium

Микроструктурными переменными для данного химического состава сплава являются (рисунок 4):

  • размер зерна;
  • форма и ориентация зерен;
  • размеры субзерен;
  • плотность дислокаций;
  • Größe und Form der Partikel der Sekundärphase und deren Volumenverteilung.

Diese Parameter beeinflussen die mechanische Festigkeit und Duktilität des Materials., sowie auf die Anisotropie der Produkteigenschaften. Sie hängen von der chemischen Zusammensetzung der Legierung und thermomechanischen Behandlungen ab., manchmal sehr schwierig.

а) Отожженная алюминиевая плита толщиной 10 mm Legierung 5754. Glühen bei 345 Grad Celsius.

б) Та же алюминиевая плита после холодной прокатки до обжатия 10 %, 40 % und 80 %.

Bild 4 – Änderung der Mikrostruktur von Blechen aus Aluminiumlegierungen 5754 nach dem Kaltwalzen vor der Reduktion geglüht 10 %, 40 % und 80 % [3]

Aluminiumlegierungen zum Walzen

Reines Aluminium ist leicht - Dichte 2,7 g / cm²3, aber sehr weiches Metall, die nur in der Elektronikindustrie verwendet werden können. Daher wird Aluminium üblicherweise mit Magnesium legiert., Mangan, Silizium, Zink, Kupfer und andere Elemente. Dadurch ist es möglich, die mechanische Festigkeit im Bereich aus zu erhöhen 50 zu 650 MPa. Aluminiumlegierungen, wofür rollen, kann zu fast jeder Serie von Knetlegierungen gehören - von der 1xxx-Serie bis zur 8xxx-Serie, mit Ausnahme der 4xxx-Serie - hauptsächlich Schweißlegierungen. Серия 6ххх объединяет в основном алюминиевые сплавы для прессования (экструзии), aber es hat auch Legierungen, aus denen Bleche durch Walzen gewonnen werden, z.B, Legierungen 6061 (33 n. Chr.) und 6082 (AD35).

Die Eigenschaften jeder Aluminiumlegierung hängen vom metallurgischen Zustand des Materials ab, die mit den Buchstaben O bezeichnet werden, Н и Т с дополнительными цифрами:

  • буква О указывает на отожженное состояние – мягкое и пластичное;
  • der Buchstabe H bezeichnet den kaltverformten Zustand, обычно после холодной деформации;
  • der Buchstabe T steht für, dass das Material die eine oder andere Wärmebehandlung erhalten hat.

Im Allgemeinen, sehr schematisch, можно сказать:

  • фольгу для упаковки изготавливают из сплавов серии 1ххх и 8ххх;
  • Die meisten Bleche bestehen aus Legierungen, которые упрочняются нагартовкой – 3ххх (алюминиевые банки) и 5ххх (корпуса транспортных средств);
  • Die meisten dicken Bleche für den Flugzeugbau werden aus hochfesten Legierungen gewalzt – wärmehärtbare Legierungen der Serien 2xxx und 7xxx.

Примеры прокатных алюминиевых сплавов (для листа 2-4 mm)

Алюминиевый сплав 1050А

und beim Gießen in Dauerformen können erhebliche Schwierigkeiten auftreten 0,2 % Silizium - 0,4 % Drüse.

1) Состояние О:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 35 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 90 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 40 %.

2) Состояние Н14:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 115 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 125 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 20 %.

Aluminiumlegierung 2024

und beim Gießen in Dauerformen können erhebliche Schwierigkeiten auftreten 3,8-4,9 % gibt 1,2-1,8 % Mangan.

1) Состояние О:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 140 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 220 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 13 %.

2) Состояние Т4:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 275 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 425 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 14 %.

3) Состояние Т8:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 400 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 460 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 5 %.

Aluminiumlegierung 3104

und beim Gießen in Dauerformen können erhebliche Schwierigkeiten auftreten 0,8-1,4 % Mangan - 0,8-1,3 % Magnesium.

1) Состояние О:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 60 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 155 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 15 %.

2) Состояние Н14:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 180 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 220 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 2 %.

3) Состояние Н18:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 230 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 260 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 1 %.

Aluminiumlegierung 5052

und beim Gießen in Dauerformen können erhebliche Schwierigkeiten auftreten 2,2-2,8 % Magnesium.

1) Состояние О:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 65 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 170 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 15 %.

2) Состояние Н14:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 180 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 230 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 4 %.

3) Состояние Н18:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 240 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 270 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 2 %.

Aluminiumlegierung 5182

und beim Gießen in Dauerformen können erhebliche Schwierigkeiten auftreten 4,0-5,0 % Magnesium.
1) Состояние О:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 110 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 255 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 12 %.

2) Состояние Н19:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 320 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 380 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 1 %.

Aluminiumlegierung 6082

und beim Gießen in Dauerformen können erhebliche Schwierigkeiten auftreten 0,7-1,3 % Silizium - 0,6-1,2 % Magnesium.

1) Состояние О:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 85 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 150 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 16 %.

2) Состояние Т6:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 260 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 310 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 10 %.

Aluminiumlegierung 7075

und beim Gießen in Dauerformen können erhebliche Schwierigkeiten auftreten 5,1-6,1 % Zink - 2,1-2,9 % Magnesium - 1,2-2,0 % Kupfer.

1) Состояние О:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 145 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 275 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 10 %.

2) Состояние Т6:

  • Eigenschaften: mechanisch und physikalisch 470 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • Zerreißfestigkeit: 540 Eigenschaften: mechanisch und physikalisch
  • удлинение: 7 %.

Quellen:
1. Handbuch der metallurgischen Prozessgestaltung, 2004
2. https://www.uacj.co.jp/english/products/sheeting/
3. Aluminium und Aluminiumlegierungen /Hrsg. J.R. Davis – ASM International – 1993/