門用鋁板基材料開發(fā)

呂鑫+何正赟

摘 要：人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史是以材料的發(fā)展為基礎(chǔ)的，從石器、銅器到鐵器、高分子材料等，從自然界的單純提取到人工合成，每次材料的顛覆性發(fā)展都預(yù)示著科技的巨大進(jìn)步，極大地改善著人類的生活。1886年發(fā)展的將氧化鋁溶解在冰晶石（Na3AlF6）中電解的方法，使鋁這種在自然界中含量最多的元素以工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。至今各種鋁制品已廣泛進(jìn)入千家萬戶。近一個(gè)世紀(jì)來出于對(duì)自然資源、環(huán)境保護(hù)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、經(jīng)濟(jì)節(jié)能性，易用性等發(fā)展的需要，鋁代鋼、鋁代銅、鋁代木等方面得到諸多的實(shí)際應(yīng)用。文章介紹了一種室內(nèi)門用鋁板帶基材的生產(chǎn)工藝，分析了主要質(zhì)量問題原因，提出了解決方法。

關(guān)鍵詞：門；鋁板帶；表面粗化

文章介紹了一種以5052合金為基板的室內(nèi)門用鋁板帶的生產(chǎn)及主要問題的解決方法。相比于鋼制門，木質(zhì)門具有以下特點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)、輕便、美觀、隔音性好、防潮濕變形、不蟲蛀、抗腐、易清潔、可回收等。

1 產(chǎn)品主要要求

2 工藝路線

本產(chǎn)品與常規(guī)鋁板帶生產(chǎn)工藝路線一致。

熔鑄→鋸銑→加熱→熱軋→冷軋→清洗→退火→分切→拉矯→包裝。

3 試制過程

3.1 合金

根據(jù)產(chǎn)品使用要求可以有多種合金選擇，優(yōu)先采用常見5052合金，后根據(jù)試制結(jié)果進(jìn)行微合金化調(diào)整。

3.2 熔鑄生產(chǎn)

保證優(yōu)質(zhì)冷料比例30-40%，液穴盡可能低，氫含量峰值0.15ml/100g。其余按常規(guī)5052鑄造鋸銑工藝生產(chǎn)。

3.3 熱軋生產(chǎn)

加熱溫度480-500℃，終軋溫度310-330℃，熱軋坯料厚度3.5-4.5mm，其余按常規(guī)熱軋料工藝生產(chǎn)。

3.4 冷軋生產(chǎn)

4-5道次軋制，軋機(jī)保證板形小于30I。退火點(diǎn)280-300℃，使用快速退火。拉矯延伸設(shè)定0.1。其余按常規(guī)工藝生產(chǎn)。

3.5 試制結(jié)果

厚差、寬差、板形、力學(xué)性能值、折彎性能均可達(dá)到要求。主要問題為成品工序或沖壓中表面出現(xiàn)的桔皮狀粗化。

3.6 問題分析及解決

3.6.1 缺陷樣品形貌

平面形貌如圖1，三維立體形貌如圖2。

3.6.2 問題分析

試制中出現(xiàn)的表面粗化實(shí)質(zhì)是材料塑性失穩(wěn)，不能用單純的呂德斯帶解釋，而是比其形成機(jī)理更復(fù)雜的鋸齒屈服現(xiàn)象。鋸齒屈服現(xiàn)象是在1813年即已發(fā)現(xiàn)的金屬材料塑性變形中普遍存在的問題，由于一些鋁合金微觀結(jié)構(gòu)的特性在適合的變形條件下常溫時(shí)即可表現(xiàn)出鋸齒屈服現(xiàn)象（PLC）。近年來由于汽車等用鋁的增多，此問題也成為學(xué)界的研究熱點(diǎn)。對(duì)于此現(xiàn)象的機(jī)理相關(guān)著作中已有大量論述，這里拋開復(fù)雜理論闡述只做簡(jiǎn)述。

鋸齒屈服效應(yīng)是指在一定的應(yīng)變率和溫度范圍內(nèi)，材料中會(huì)出現(xiàn)的一種不規(guī)則的塑性流動(dòng)。其表現(xiàn)為連續(xù)的應(yīng)力-時(shí)間曲線上的鋸齒形起伏和應(yīng)變-時(shí)間曲線上的階梯狀上升。而在空間上這種不規(guī)則的塑性流動(dòng)導(dǎo)致了應(yīng)變局域化現(xiàn)象，表現(xiàn)為在試件表面上出現(xiàn)的靜止的、跳躍的或連續(xù)傳播的局部變形帶。

一般工業(yè)化民用產(chǎn)品生產(chǎn)往往只關(guān)注了材料在基本力學(xué)性能上參數(shù)值，忽視了材料在拉伸試驗(yàn)中屈服的鋸齒狀波動(dòng)，而這種變形中的屈服波動(dòng)反映在實(shí)際生產(chǎn)中的材料上即是表面桔皮狀粗化。

3.6.3 解決方案

解決思路：（1）增加預(yù)變形；（2）避開有害變形條件區(qū)間；（3）通過微合金化配合特定工藝細(xì)化晶粒（最佳<40？滋m，最大<100？滋m）。調(diào)整析出相，改變變形時(shí)溶質(zhì)原子與位錯(cuò)之間關(guān)系。

方法選擇：結(jié)合工廠實(shí)際控制手段和設(shè)備具備的條件、產(chǎn)品使用條件，選擇第3種思路。

4 結(jié)束語

通過第3種方法的改進(jìn)，有效解決了門用鋁板基的表面粗化問題。

參考文獻(xiàn)

[1]王祝堂，田榮璋.鋁合金及其加工手冊(cè)（第一版）[M].長沙：中南工業(yè)大學(xué)出版社，1989.

作者簡(jiǎn)介：呂鑫（1981-），男，山西大同人，助理工程師。

何正 （1989-），男，廣西柳州人，助理工程師。