La fabricación de láminas de aluminio implica la transformación del aluminio y sus aleaciones a través de las etapas de fusión, colada, preparación previa al laminado, laminado plano, tratamiento térmico y acabado. Esto crea láminas individuales o materiales laminados con una sección transversal rectangular.
El espesor de las placas puede alcanzar hasta 200 mm, con categorías que incluyen placas delgadas, placas gruesas (5-80 mm) y placas extra gruesas. El ancho de la hoja generalmente varía de 1 a 5 m, con longitudes de 2 a 10 m.
Las tiras normalmente no tienen más de 2 mm de espesor y no más de 600 mm de ancho y se suministran en rollos.
Las láminas y tiras de aluminio y aleaciones de aluminio se suministran en estados laminados en caliente, estados recocidos, varios grados de estados blandos y varios estados tratados térmicamente.
Hay dos métodos para producir láminas de aluminio y aleaciones de aluminio: método de bloques y método de tiras.
El método de bloques implica cortar la placa laminada en caliente en múltiples bloques y luego laminarlos en frío individualmente hasta obtener productos terminados. El método de la tira implica enrollar el tablero hasta un cierto grosor y longitud y luego enrollarlo a medida que se enrolla.
Una vez que alcanza su espesor final, se corta en láminas individuales de aluminio. Este método presenta mayor productividad y produce productos de mejor calidad.
El proceso de producción de láminas y tiras de aleación de aluminio se puede dividir en pasos como preparación previa al laminado, laminado en caliente, laminado en frío, tratamiento térmico y acabado.
La preparación de precalentamiento incluye principalmente inspección de calidad de la fundición, calentamiento uniforme, aserrado, fresado, embalaje de aluminio y calentamiento. Utilizar una fundición de calidad es un requisito previo para garantizar la calidad del producto terminado.
La mayoría de las piezas fundidas utilizadas en la producción moderna de láminas de aleación de aluminio se producen mediante el método de fundición semicontinua. Estas piezas fundidas son grandes, con dendritas internas finamente estructuradas.
Durante la fundición semicontinua, la velocidad de enfriamiento es muy alta, lo que dificulta el proceso de difusión en fase sólida y provoca una composición química y una microestructura irregulares, como la segregación dentro del cristal, lo que reduce la plasticidad.
Por lo tanto, algunas aleaciones de aluminio, especialmente las piezas fundidas de aleaciones de aluminio duras, requieren un tratamiento de homogeneización para eliminar o reducir la composición y estructura desiguales al tiempo que se alivian las tensiones de la fundición.
La temperatura de homogeneización de las aleaciones de aluminio debe ser de 10 a 15 °C por debajo de la temperatura eutéctica del punto de fusión más bajo de la aleación, y mantenerla durante 12 a 24 horas puede eliminar esencialmente las irregularidades en la composición y estructura.
Para piezas fundidas de aleación de aluminio duro, la temperatura de homogeneización es de 480 a 495 °C y se mantiene durante 12 a 15 horas. Para las aleaciones Al-Zn-Mg-Cu, la temperatura es de 450-465°C, mantenida durante 24 horas.
Cuando la superficie del lingote presenta defectos como precipitados de segregación, inclusiones, cicatrices y grietas se debe realizar una molienda. Este es un factor crucial para garantizar la buena calidad superficial del producto terminado. La cantidad de fresado depende de la profundidad de los defectos, generalmente de 4 a 10 mm.
El recubrimiento es un proceso único en la producción de láminas y tiras de aleación de aluminio. Consiste en colocar láminas de revestimiento en la parte superior e inferior de la pieza fundida y combinarlas en un solo cuerpo mediante laminación en caliente.
El propósito del recubrimiento es aumentar la resistencia a la corrosión de láminas y tiras de aleación de aluminio, proteger el metal base de la corrosión y mejorar el rendimiento tecnológico. La lámina de recubrimiento debe tener una composición química adecuada y un espesor adecuado.
Para las chapas duras a base de aluminio se utiliza como chapa de recubrimiento aluminio puro con un contenido de cobre y zinc inferior al 1%. Cuando la base es aluminio superduro, se utiliza como lámina de revestimiento una aleación de Al-Zn con un contenido de zinc del 1 al 3%.
Dependiendo del espesor de la hoja y de la aplicación, la capa de recubrimiento de la hoja terminada es del 2%, 4% y 8% del espesor de la hoja.
El recubrimiento para mejorar la procesabilidad se denomina recubrimiento de proceso y tiene como objetivo evitar el agrietamiento de la superficie cuando se abre la pieza fundida. La capa de recubrimiento es del 0,5 al 1,5% del espesor de la lámina terminada.
El objetivo del calentamiento de la pieza fundida es aumentar su plasticidad y reducir la resistencia a la deformación, facilitando la laminación en caliente.
La temperatura de calentamiento de la pieza fundida se determina basándose en el diagrama de fases de la aleación y el gráfico de plasticidad. La temperatura de calentamiento debe permitir que el laminado en caliente comience a la temperatura más alta permitida.
Para lingotes de aluminio puro y de aleación de aluminio de baja aleación, la temperatura de calentamiento es de 500 ℃ o más; para lingotes de aleación de aluminio duro es 390-430 ℃; y para las aleaciones de aluminio superduras, es de 370 a 410 ℃.
El tiempo de calentamiento tiene como objetivo conseguir una temperatura uniforme en toda la sección transversal de la pieza fundida. Un tiempo de calentamiento demasiado largo da como resultado una capa de óxido muy gruesa sobre la superficie de la pieza fundida, lo que no favorece la combinación de la lámina de revestimiento y el lingote. La pieza fundida se calienta en un horno de calentamiento continuo con circulación de aire.
La laminación en caliente de piezas fundidas de aleaciones de aluminio consiste en suministrar palanquillas para laminar en frío o producir directamente láminas gruesas laminadas en caliente.
Dependiendo de la escala de producción, existen tres métodos de laminación en caliente de piezas fundidas de aleaciones de aluminio:
(1) Laminación en caliente de un solo marco
Que completa todo el proceso desde el inicio de la palanquilla hasta la finalización del laminado en caliente en una máquina de laminación en caliente.
Se utilizan piezas fundidas de gran tamaño para mejorar la eficiencia de la producción y se utilizan laminadores reversibles. Se utilizan molinos de cuatro rodillos para aumentar el ancho de la placa y mejorar la forma de la misma. Con el laminado en caliente de estructura única, la caída de temperatura de la pieza laminada es grande, el espesor de laminación final es grande (6-8 mm), el peso de la bobina es relativamente liviano y la calidad y eficiencia de producción de la pieza laminada no son ideal.
(2) Laminación en caliente de doble soporte
Este proceso comienza con un molino reversible que realiza la formación inicial de la palanquilla y el laminado desbaste en caliente del lingote, antes de que la pieza se transfiera a un segundo molino reversible de cuatro alturas para el laminado final en caliente. Como el laminación en desbaste y la laminación de acabado son ahora tareas separadas, no sólo se mejora la capacidad de producción y la eficiencia, sino que también mejora la calidad de los productos laminados. El espesor final de laminación puede alcanzar los 2 mm.
(3) Laminación en caliente semicontinua
Esto implica entre 1 y 2 trenes de laminación reversibles para la formación de palanquillas y el laminado en desbaste en caliente, antes de que la pieza se traslade a entre 3 y 6 trenes de laminación en tándem de cuatro alturas para el laminado de acabado en caliente, donde cada plataforma realiza una sola pasada. Como los lingotes grandes se laminan a alta velocidad, no solo la escala de producción es grande, sino que el intervalo de laminación también es corto, por lo que la temperatura de laminación final es alta, lo que produce bobinas recocidas de mejor calidad.
El sistema de proceso de laminación en caliente incluye parámetros como reducción de paso, temperatura de laminación, velocidad de laminación y lubricación y enfriamiento. Una mayor reducción de pasada es beneficiosa para que la deformación penetre en la pieza de trabajo, reduciendo la probabilidad de que se agrieten los bordes y se enrollen. Sin embargo, la reducción de pasadas está limitada por las condiciones de la broca rodante.
Además, durante la etapa de formación del tocho, tanto la reducción del paso como la velocidad de laminación no deben ser excesivas para asegurar una transición suave desde la estructura del lingote fundido a la estructura deformada.
Al laminar lingotes recubiertos de aluminio, para asegurar una buena unión entre la placa de recubrimiento y el lingote, la reducción de la primera pasada debe controlarse dentro del rango del 2% al 4%. El laminado de bordes puede mejorar el estado de tensión en el borde de la pieza de trabajo, reduciendo las grietas en los bordes.
Implementar un recubrimiento en el costado del lingote y enrollar los bordes puede eliminar las grietas en los bordes durante el laminado en caliente de aleaciones de aluminio. En las últimas etapas del laminado, a medida que aumenta la longitud de la pieza, también se debe aumentar proporcionalmente la velocidad de laminado.
Para lograr una calidad de laminación plana y suave y reducir la fuerza de laminación, es fundamental una lubricación adecuada durante la laminación en caliente. La lubricación para el laminado en caliente de aleaciones de aluminio generalmente emplea emulsiones a base de agua.
La emulsión se elabora a partir de una mezcla de agente emulsionante y agua, con una concentración de % a %, ligeramente inferior en la laminación de aleaciones duras. El agente emulsionante se compone de aceite de transformador, ácido oleico y trietanolamina.
Para obtener una buena planitud en bobinas laminadas en caliente, es esencial controlar la forma de la separación del rollo a 546 grados, lo que se logra mediante el uso de doblado hidráulico del rollo, enfriamiento del cuerpo del rollo seccional y control de la convexidad del rollo original (ver rollo de control). forma), junto con el ajuste apropiado del programa y la velocidad de laminación.
La emulsión pulverizada sobre el rodillo, además de lubricar, también tiene una función refrescante. La presión en la boquilla rociadora debe ser de alrededor de , con un caudal de 56 L/(cm•s).
La laminación en frío permite la producción de bobinas con una planitud superior, una superficie más lisa, un espesor más delgado y uniforme y una mejor estructura y propiedades en comparación con las bobinas laminadas en caliente.
La laminación en frío se puede realizar en un laminador de una sola columna o en un laminador en tándem. Actualmente, los laminadores no reversibles de un solo soporte y cuatro alturas son los más utilizados, con velocidades de laminación de 520 m/s, o hasta 2.540 m/s para laminación en tándem.
Se implementa un control automático integral a través de sistemas informáticos como el control automático de planitud (AFC), el control automático de calibre (AGC), el control automático de tensión (ATC) y la regulación automática de velocidad (ASR), produciendo así productos de alta calidad con desviaciones de espesor reducidas. a ±3~5μm y planitud inferior a 10 unidades I.
Bajo condiciones donde las capacidades del equipo lo permiten, la lubricación y el enfriamiento son efectivos y la pieza de trabajo no se agrieta en los bordes y puede lograr una buena superficie, el laminado en frío debe apuntar a una alta reducción de paso.
Para aluminio puro y aleaciones blandas, la reducción de paso permitida es del 50% al 70%, generalmente del 40% al 50%; para las aleaciones duras, es alrededor del 40%, generalmente inferior al 30%. La reducción de la pasada debería hacer que la fuerza de laminación sea básicamente la misma en cada pasada, asegurando que las bobinas laminadas tengan un espesor uniforme y una buena planitud.
En condiciones en las que no se producen grietas en los bordes, la tasa de reducción total del laminado en frío para aluminio puro y aleaciones blandas puede alcanzar más del 95%, y las aleaciones duras pueden alcanzar entre el 90% y el 92%.
Para evitar grietas en los bordes y roturas del alma, las aleaciones con baja plasticidad requieren un recocido previo con laminación en caliente y de 1 a 2 recocidos intermedios durante el laminado en frío.
El espesor del último recocido intermedio, o la tasa de reducción total de la última pasada de laminado en frío, tiene un papel crucial y un impacto en el rendimiento del producto final.
La tensión sobre las piezas rodantes durante el laminado afecta su espesor, planitud y uniformidad. La tensión debe ser menor que el límite elástico de los rollos, y su magnitud depende de la plasticidad y la tendencia a agrietarse en los bordes de los rollos.
Durante las etapas de aceleración, velocidad constante y desaceleración del rodamiento, se deben minimizar las fluctuaciones de voltaje.
La función de la lubricación del proceso durante el laminado en frío (ver Lubricación del proceso de laminado en frío) y el enfriamiento es reducir la fricción, disminuir la presión de laminado, mejorar la calidad de la superficie de las piezas rodantes, enfriar los rodillos y el laminador de piezas y controlar el perfil del rodillo (ver Perfil del rodillo). Control). ). Los lubricantes refrigerantes deben tener propiedades lubricantes, de lavado y refrescantes simultáneamente.
Para velocidades de laminación inferiores a 5 m/s, se puede utilizar una emulsión base agua con una concentración del 2% al 8%; Para el laminado a alta velocidad se utiliza aceite de laminado compuesto de aceite base y aditivos, lo que se conoce como lubricación con aceite completo.
Ya sea en emulsión o en aceite completo, ambos deben filtrarse durante el proceso de reciclaje para eliminar las cenizas de aluminio y alúmina lavadas de las piezas y los rodillos.
En el lubricante refrigerante filtrado, las impurezas deben ser inferiores a 0,5 g/l y el tamaño de partícula de las impurezas debe ser inferior a ~μm.
Tratamiento térmico: además de los productos laminados en caliente y endurecidos en frío, las placas y tiras de aleación de aluminio deben someterse a un tratamiento de recocido o enfriamiento y envejecimiento por separado según sea necesario (consulte Tratamiento térmico de materiales de aleaciones no ferrosas).
El acabado se refiere al procesamiento y disposición de placas y tiras antes de la entrega, después del laminado y el tratamiento térmico final, incluido el corte final, enderezamiento, pulido, embalaje, etc. Estos pasos pueden completarse en una línea de producción o realizarse por separado.
El corte final incluye corte transversal y corte longitudinal. El corte transversal corta la tira laminada en láminas, mientras que el corte longitudinal divide la tira laminada ancha en varias bobinas estrechas.
El recorte también elimina los bordes delanteros y traseros con discrepancias de tamaño y piezas con una calidad superficial deficiente.
El enderezamiento puede reducir o eliminar las tensiones internas en placas y tiras después de la laminación o tratamiento térmico y las irregularidades provocadas por este. El alisado incluye el alisado con rodillo, el alisado por tensión y el pulido.
El enderezamiento por tensión se divide en enderezamiento por tensión de placa y enderezamiento por tensión de tira. Mediante repetidos dobleces, estiramientos o adelgazamientos, las placas y tiras se someten a una deformación plástica del 1% al 2% para lograr el objetivo de enderezarse.
