容器用3003铝合金箔的研制

B 0 4~ 0 6 0 15~ 0 3 0 05 ~ 0 1 1 0 ~ 1 2 0 01 ~ 0 02
图 1 三腔铝合金箔快餐容器
为了保证容器的强度和冲压成型, 铝合金箔必 须具有良好的强度和伸长率。由于三腔容器结构复 杂, 在制作过程中对铝合金箔的各向异性要求严格, 否则冲制时会发生破裂现象, 图 2 为冲制时的典型 破裂样品。因此, 提高铝合金箔各向的塑性是本试 验的关键内容。
[ 1] 王祝堂, 田荣璋 铝合金及其加工手册 (第 2版 ) [M ] 长沙: 中南大学出版社, 2002 [ 2] 潘复生, 张静 铝箔材料 [ M ] 北京: 化学工业出版社, 2005
Developm ent of 3003 alum inum alloy foil for containers
HAN Q ian yong
( Zh engzhou A lum inum Industry Co. , L td. , Z hengzhou 450051, Ch ina)
Ab stract: The process perform ances o f 3003 alum inum alloy H 24 fo ilw ere im proved to de
95% 以上。
4 结束语
通过上述试验, 我们认为: ( 1) 用 3003铝合金箔可冲制满足快餐业需求的 三腔容器; ( 2) 3003铝合金箔替代塑料、泡沫塑料制作快 餐容器符合国家的环保政策, 应大力推广; ( 3) 在使用铝合金箔快餐容器过程中, 应该注意 对用后的快餐容器及时回收。
参考文献:
velop a lum inum alloy fo il for fast food cavity container by adjusting the chem ical com pos ition of 3003 a lum inum a lloy and establishing su itab le annealing process system. A lum inum a lloy fo il for cav ity container w as produced by casting strip to replace p lastic, foam ed p lastic as a kind o f env ironm ent protection m aterial used for fast food conta iners.
( 3) 成品退火工艺: 为了提高箔材与轧向成 45& 方向的伸长率, 采用低温长时间成品退火工艺, 退火 的 5套试验方案见表 4。
表 4 箔材成品退火工艺方案
方案 a b c d e
退火温度 /∋ 315~ 335 330~ 350 280~ 300 290~ 310 280~ 300
保温时间 /h 14 ~ 16 8 ~ 10 18 ~ 20 18 ~ 20 24 ~ 26
3 试验结果
用表 5中 6组箔材试样分别进行三腔快餐容器 的冲制试验, 试验结果是:
(下转第 38页 )
38
2010, Vo.l 38,
应当注意的是, 挤压时如果采用两个垫片轮换生产, 还要同时注意两个垫片的公差配合。 2. 2 摩擦条件的优化
为了减少由于金属流动产生的摩擦力引起的大 针表面的拉应力和提高大针的使用寿命, 沿针的长 度上应设计成一定的锥度。如果是随 动针, 锥度以 管材壁厚的负公差为限。另外, 挤压针的工作表面 必须光滑 ( R a= 0 8 m ~ 1 6 m ) 并保持足够的硬 度, 否则易发生划伤、起皮等缺陷。但挤压针工作表 面的硬度也不宜过高, 以免应力集中时发生龟裂而 降低其使用寿命 [ 3] 。
试样
退火
成分
组
工艺
1A a
2A b
3A
c
4B c
5B d
6B e
抗拉强度 / ( N∃ mm- 2 )
纵向 横向 45&
143
134
126
145
140
126
144
143
124
151
149
148
153
148
132
147
143
130
伸长率 /% 纵向 横向 45&
10 11 16 16 21 23 21 22 26 18 18 24 17 23 24 18 22 22
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2010, Vo.l 38, 6
容器用 3003铝合金箔的研制
韩千永
(郑州铝业股份有限公司, 河南 郑州 450051)
摘要: 为了开发出能冲制多腔快餐容器的铝合金箔材, 通过调整 3003铝合金的化学成分, 制定合适 的退火工艺制度, 改进了 3003铝合金 H 24状态箔的工艺性能。用铸轧坯料生产出了 能冲制三腔容器的铝合金箔材, 使 3003铝合金箔 成为替代塑料、泡沫塑料的环保型快餐容器材料。 关键词: 3003铝 合金; 容器箔; 成分; 退火工艺 中图分类号: TG146 21 文献标识码: B 文章编号: 1007- 7235( 2010) 06- 0029- 02
收稿日期: 2010- 02- 21 作者简介: 韩千永 ( 1963- ) , 河南南阳人, 高级工程师 。
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2010, Vo.l 38, 6
mm ∀ 180 mm; 高度 40 mm。 铝箔尺寸要求 (厚 ∀宽 ) 为 0 055 mm ∀ 340 mm。
表 2 1100、3003、8011铝合金 H 24状态 材料力学性能对比
参考文献:
[ 1] 邓小民. 铝合金无缝管生产原理与工艺 [ M ] . 北京: 冶金工业出版社, 2007. [ 2] 邓小民. 铝合金双动挤压机穿孔系统工具的优化设计探讨 [ J] . 轻合金加工技术, 2003, 31: 31- 36. [ 3] 刘静安, 黄凯, 编著. 铝合金挤压工模具技术 [ M ] . 北京: 冶金工业出版社, 2009.
1 铝容器与塑料、泡沫塑料容器性能对比
3003铝合金箔快餐容器使用过程中, 在对食品 卫生、安全以及环保、再生等方面, 具有塑料、泡沫塑 料容器无法比拟的优点 [ 1- 2] , 它们的使用性能对比 见表 1。
目前我国大量的铝箔快餐容器多制成单腔的。 为了符合中国人的饮食习惯, 本试验试图开发制作 多腔快餐容器用的铝合金箔, 图 1 为三腔快餐容器 实物照片。
( 上接第 30页 ) 第 1组箔材冲制容器成品率为 30% 以下, 底部
沿横向破裂; 第 2组箔材冲制容器成品率为 40% 以下, 底部
沿 45&方向破裂; 第 3组箔材冲制容器成品率为 70% ~ 80% , 冲
制过程中润滑油用量大; 第 4 组、5 组、6 组 箔 材冲 制容 器 成品 率各 为
K ey words: 3003 a lum inum alloy; fo il for containers; com pos ition; annea ling process
随着人民 生活水平 的提高和 环保意识 不断加 强, 塑料、泡沫塑料餐盒因其带来 白色污染 !而将逐 步退出市场。铝箔因其具有可回收、无毒、无污染等 优点, 用它制作快餐盒是一种发展趋势。
在综合考虑上述设计原则的基础 上, 根据工厂 生产实际, 结合以前的设计经验, 对随动针及挤压垫 片进行了改进设计, 见图 1~ 2。
6
图 2 空心挤压垫片改进设计前后的图解
图 1 随动针改进设计前后的图解
3 结束语
通过分析生产中随动针及挤压垫片存在的 问题和发生的原因, 对无润滑挤压无缝管材的随动 针及挤压垫片的结构进行了优化设计, 取得了明显 的效果, 挤压管材的内表面质量有大幅度的提高, 同 时, 管材的偏心缺陷明显减少。
表 1 不同材质制作的快餐容器使用性能对比
材质
铝
塑料、泡沫塑料
强度
良
良
保温性能
低
较高
价格
较高
低
对人体危害
无
较高
对环境污染
无
严重
回收价值
高
极低
2试 验
2 1 三腔容器对铝合金箔的要求 三腔容 器尺 寸为: 上 口外 尺 寸, 230 mm ∀ 180
mm; 上口内尺 寸, 210 mm ∀ 160 mm; 底部尺寸 230
为了使铝合金箔具有良好的各向塑性, 能冲制 出质量良好的三腔快餐容器, 我们对 3003铝合金成 分的控制制定了 2套试验方案, 见表 3。
( 4) 力学性能检测 按照 3003 铝合金成分控制方案和退火工艺方 案, 我们对试样经过交叉试验后, 进行了力学性能检 测, 结果见表 5。
表 5 不同的成分、退火工艺制得的 箔材的力学性能检测结果
合金
抗拉强度 / ( N∃ mm- 2 )
伸长率 /%
1100
110~ 160
%3
3003
140~ 170
%9
8011
120~ 170
%8
表 3 3003铝合金成分 (质量分数 /% )控制方案
方案
6 0 15~ 0 3 0 03 ~ 0 08 1 0 ~ 1 2 0 01 ~ 0 02
图 2 铝合金箔冲制时三腔快餐容器时典型破裂样品
2 2 试制过程 ( 1) 试制工艺流程: 熔炼 # 铸轧 ( 7 0 mm ) # 冷
轧 ( 0 6 mm ) # 中间退火 # 箔轧 ( 0 055 mm ) # 分切 # 成品退火。
( 2) 合金选择: 由于 3003铝合金有良好的加工 性能, 它比 1 ∀ ∀ ∀、8011铝 合金具有更高的强度和 伸长率, 因此, 我们选用 3003 铝合金来试制快餐容 器用的箔材。表 2 为 1100、3003、8011铝合 金 H 24 状态材料的力学性能对比。