NL7905903A - Werkwijze voor het vervaardigen van aluminium strookmateriaal. - Google Patents

Description

#· i - · i vo 81T6

Schweizerisehe Aluminium AG.

Chippis, Zwitserland.

Werkwijze voor het vervaardigen van aluminium strookmateriaal.

De uitvinding leert een werkwijze voor het vervaardigen van strookmateriaal uit aluminium en aluminiumlegeringen, hij voorkeur Al-Mg-Mh legeringen, door middel van strookgietmachines, waarbij de strook weinig aarvormende eigenschappen vertoont, en kan worden ge-5 bruikt bij de vervaardiging van diepgetrokken en uitgestreken, holle voorwerpen, zoals blikken en dergelijke.

De laatste jaren zijn Al-Mg-Mn legeringen in de vorm van een koud gewalste strook, met goed gevolg verwerkt in drahkblikken door dieptrekken en uitstrijken. Een aantal werkwijzen is bekend voor de 10 produktie van aluminiumstrook voor toepassing in der gelijke drankblik-ken. Gewoonlijk wordt aluminium gegoten door bekende werkwijzen, zoals het horizontaal en vertikaal gieten met een direkte koeling of het strookgieten voor een verdere behandeling. Een van deze bekende werkwijzen is geopenbaard in het Amerikaanse octrooischrift 3·7δ7·2Η8 op naam 15 van aanvraagster. De werkwijze omvat het gieten van een Al-Mg-Mn legering, het homogeniseren van deze legering bij een temperatuur tussen 1+55° -C en 620° C gedurende twee tot vierentwintig uur,'het heet walsen vana'f een uitgangstemperatuur van 3^5° C tot 510° C met een totale dik-tevermindering van althans 20$, het vervolgens walsen, uitgaande van 20 een temperatuur van 205° C tot ^30° C met een verkleining van althans 20$, het vervolgens walsen, uitgaande van de temperatuur van minder dan 205° C met een verkleining van althans 20$, het verwarmen van de legering tussen 95° C en 230° C gedurende althans vijf seconden, maar niet langer dan een tijdsduur, bepaald door de vergelijking 25 T(10 + log t) = 12.500, waarbij T graden Kelvin vertegenwoordigt, en t de maximum tijdsduur in minuten.

Hoewel de in het voornoemde octrooischrift geopenbaarde werkwijze met goed gevolg is toegepast voor het maken van metalen stroken voor gebruik bij de vervaardiging van blikken, is gebleken, dat stroken, 30 geproduceerd met deze werkwijze, niet volledig bevredigend zijn, door- 790 5 9 03 2 4 Φ dat het materiaal een grote mate van aarvorming ondergaat.

Een andere "bekende werkwijze voor de produktie van strookmate- riaal is geopenbaard in ’’Light Metal Age, volume 33, 1975, december, biz. 28 - 33· Volgens dit artikel wordt het strookmateriaal vervaar-c J digd met een strookgietwerkwijze, en vervolgens behandeld om zodoende bruikbaar te zijn bij de vervaardiging van blikken. Een grondmoeilijk-heid, die ontstaat bij de vervaardiging van strookmateriaal via strook-gietmachines, zoals beschreven in het voornoemde artikel is, dat de afstand tussen de dendritische armen of de celafketing aan het opper-^ vlak van het strookmateriaal te groot is. Als gevolg van deze grote afstand tussen dendritische armen, vertoont het strookmateriaal een uitgebreide oppervlakteporositeit, die leidt tot scheuren in het uiteindelijk gewalst.e strookmateriaal. Wanneer de afstand tussen de dendritische armen te groot is, is er bovendien het gevaar van oppervlak- 15 . . .....

te-ontmerg.ng, hetgeen kan leiden tot een slechte kwaliteit m de uit eindelijk gewalste strook, hetgeen op zijn beurt moeilijkheden kan veroorzaken bij het trekken en uitstrijken.

Het is derhalve een hoofddoel van de uitvinding een werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van strookmateriaal uit een alu-20 ... .

miniumlegering door middel van een ononderbroken werkzame strook giet-machine, welk materiaal eigenschappen vertoont, die gunstig zijn voor het verder bewerken door koud walsen.

Het is een verder doel van de uitvinding een verbeterde werkwijze te verschaffen voor het koud walsen van een ononderbroken ge-25 goten strookmateriaal voor het zodoende verbeteren van de aarvormende eigenschappen daarvan.

Het is nog een verder doel van de uitvinding de voorgaande werkwijze te verschaffen, die het mogelijk maakt de aluminiumlegerings- strook te gebruiken bij de vervaardiging van blikken en dergelijke.

30 ....

Overeenkomstig de uitvinding kunnen de voorgaande doeleinden met voordelen gemakkelijk worden verkregen.

De onderhavige uitvinding verschaft een legering met een grote sterkte en als hoofdbestanddeel aluminium, in het bijzonder Al-Mg-Mn legeringen, voorzien van verbeterde aarvormende eigenschappen, welke 35 werkwijze wordt gevormd door het ononderbroken gieten van de legerings- 7905903 * 3 smelt in strookvorm op een strookgietmachine voor het zodoende verkrijgen van een onderlinge afstand tussen dendritische armen in het gebied van het oppervlak van de gegoten strook tussen ongeveer 2 en 25 yum, bij voorkeur tussen ongeveer 5 en 15 ƒ urn, en een onderlinge 5 afstand tussen de dendritische armen in het midden van de strook van ongeveer 20 tot 120 yum, bij voorkeur tussen ongeveer 50 en 80 ^um, door het met gietsnelheid ononderbroken heet walsen van de gegoten strook bij een temperatuursbereik tussen 300° C en de niet-evenwicht temperatuur in vaste toestand van de legering tot een totale ver-10 gleining van althans 70%, waardoor de temperatuur van de strook bij het begin van het hete walsen tussen de niet-evenwicht temperatuur in vaste toestand en een temperatuur van ongeveer 150° C beneden de niet-evenwicht temperatuur in de vaste toestand ligt, en de temperatuur van de strook aan het einde van het hete walsen althans 280° C 15 is, door het heet opwinden van de strook, waarbij de gewonden strook aan de lucht kan afkoelen tot kamertemperatuur, door het koud walsen van de afgekoelde strook in een eerste reeks doorvoeren met een totale verkleining van althans 50%, bij voorkeur althans 65%, door het flits-ontharden van de koud gewalste strook gedurende niet langer 20 dan 90 seconden bij een temperatuur tussen ongeveer 350° C en 500° C, en door het koud walsen van de strook in de tweede reeks doorvoeren met een totale verkleining van niet meer dan 75%, bij voorkeur niet meer dan 70%.

Bij de voorkeursuitvoeringsvorm wordt de onderhavige, gegoten 25 strook gegoten op een strookgietmachine, voorzien van een aantal ononderbroken, bewegende koelblokken, zoals op dit gebied bekend is, zodat de gegoten strook na het begin van het stollen op een temperatuur wordt gehouden tussen 1*00° C en de vloeitemperatuur van de legering gedurende twee tot vijftien minuten, bij voorkeur boven 500°C 30 gedurende bij voorkeur 10 tot 50 seconden. Door het regelen van de mate van stollen, wordt de gewenste afstand tussen dendritische armen, alsmede de optimum verdeling van onoplosbare heteroginiteiten, bereikt. Bovendien kunnen door het regelen van de koelsnelheid, homo-geniseerbehandelingen, nodig bij gebruikelijke werkwijzen, worden 35 weggelaten dankzij de regelmatigheid van de samenstelling van de ge- 790 5 9 03 q k goten strook.

De uitvinding ligt in een verbeterde werkwijze voor het gieten van aluminium en aluminiumlegeringen, en in het bijzonder Al-Mg-Mn legeringen, waarbij de totale concentratie van magnesium en mangaan 5 van 2,0 tot 3,3# is, de verhouding van magnesium tot mangaan van T,U : 1 tot k,h : 1 is, en de totale concentratie van de andere leger ingelement en en verontreinigingen maximaal 1,5# is.

De onderhavige werkwijze vermindert de kosten van het vervaardigen van een aluminiumstrook door het opheffen van het blokgieten, een daarop volgende homogèniseerbehandeling en de aanvullende kosten van het heet walsen van de grote giet blokken.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin schematisch de strookgietmachine is weergegeven die wordt gebruikt bij de onderhavige werkwijze.

15 . ...

J Zoals hiervoor vermeld, omvat de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een heet gewalste aluminiumstrook door een strookgietmachine, welke werkwijze is gekenmerkt door een de voorkeur ver-dienènde afstand tussen dendritische armen, en een verdeling van onoplosbare' heterogeniteiten, welke structuren in het bijzonder gewenst on ..

u zijn, wanneer de strook verder moet worden behandeld door daarop volgend koud walsen. De uitvinding omvat verder een verbeterde koudwals-werkwijze voor het verder behandelen van de heet gewalste strook, welke koudwalswerkwijze de aarvormende eigenschappen van de strook verbetert, waardoor het strookmateriaal dus in het bijzonder geschikt wordt gemaakt ^ voor gebruik bij de vervaardiging van diepgetrokken en uitgestreken voorwerpen, zoals blikken en dergelijke.

De tekening toont schematisch de strookgietmachine, gebruikt bij de onderhavige werkwijze. De details van de strookgietmachine kunnen worden gevonden in de Amerikaanse octrooischriften 3.709*281, ^ 3.7^.5^5, 3.759.313, 3.77^-.670 en 3-835.917· Onder verwijzing naar de tekening worden twee stellen koelblokken gebruikt, en in tegengestelde richtingen gedraaid voor het vormen van een gietholte, waarin de aluminium legering wordt gebracht door een thermisch geïsoleerd mondstuk-stelsel, niet weergegeven. Het vloeibare metaal wordt bij aanraking 35 met de koelblokken gekoeld en stolt. De strook metaal beweegt gedurende 7905903 5 deze koel- en stolfaze samen met de koelblokken, totdat de strook uit de gietholte komt, waar de koelblokken van de gegoten strook worden af gekeven, en "beginnen aan de terugkeerbaan naar een koeler, waar de koelblokken worden gekoeld voor terugkeer naar de gietholte.

5 Gebleken is, dat door het regelen van de koelsnelheid en zodoende de mate van stollen van de gegoten strook, wanneer deze door de gietholte gaat, de gewenste dendritisehe en het erogenit eits structuur kan worden verkregen. Bij het koelen van de aluminiumlegering vanuit de vloeibare toestand, zijn twee belangrijke temperatuurbereiken aanwe-10 zig. Het eerste temperatuurbereik is de temperatuur tussen de vloeibare en de vaste toestand van de aluminium legering. Het tweede temperatuurbereik ligt tussen de vaste toestand en een temperatuur van 100° C beneden de vaste toestand. De tijdsduur voor het afkoelen door het temperatuurbereik vanuit de vloeibare naar de vaste toestand regelt 15 de gemiddelde secundaire afstand tussen dendritisehe armen. Hierbij heft de tijd, die nodig is voor het afkoelen in het bereik vanaf de temperatuur in de vaste toestand naar een punt 100° C. beneden de temperatuur in de vaste toestand, in grote mate onregelmatigheden op in de gegoten strook door het regelen van de ronding van de heteroge-20 niteiten in de gegoten structuur, het in evenwicht brengen of verdelen van de heterogeniteit en, en de omvorming van niet-evenwichtfazen in evenwichtfazen.

De snelheid van koelen, wanneer de gegoten strook door de gietholte van de in de tekening weergegeven strookgietmachine gaat, wordt 25 geregeld door het regelen van verschillende werkwijzen- en produkt- parameters. Deze parameters bevatten het gegoten materiaal, de stssokaf— meting, en materiaal van de koelblokken, de lengte van de gietholte, de gietsnelheid, en de doeltreffendheid van het koelstelsel van de koelblokken.

30 Het is een verrassend voordeel van de onderhavige werkwijze, dat deze aanzienlijk verbeterde fysische eigenschappen geeft aan het verwerkte aluminiummateriaal, gekenmerkt door verbeterde sterkte- en aarvormende eigenschappen. Deze eigenschappen worden hierna gedetailleerd besproken.

35 Als voorbeeld van het voorgaande bevatten gebruikelijke materia- 790 5 9 03 6 len, die thans worden gebruikt bij de vervaardiging van strookmateriaal, aluminiumlegering 300U. De legering 3004, die de volgende samenstelling heeft, bleek bijzonder geschikt te zijn voor gebruik bij de onderhavige werkwijze: magnesium van 0,8 tot 1,3$, mangaan van 1,0 tot 1,5#» ijzer tot 0,7#, silicium tot 0,3#, koper tot 0,25#, zink tot 0,25#, en de rest in hoofdzaak aluminium. De onderhavige werkwijze bereikt betere eigenschappen in de legering 3004, dan verkregen met gebruikelijke werkwijzen. Een bijzonder voordeel van het overeenkomstig de uitvinding verwerkte materiaal is zijn betere sterkte en verbeterde aarvormende 10 eigenschappen ten opzichte van hetzelfde materiaal, dat op gebruikelijke wijze is verwerkt.

Andere legeringen, die bijzonder geschikt zijn voor gebruik bij de onderhavige werkwijze zijn gekenmerkt door een totale concentratie van magnesium en mangaan tussen 2,0 en 3,3#, waarbij de verhouding van magnesium tot mangaan tussen 1,4 : 1 en 4,4 : 1 wordt gehouden, en de totale concentratie van andere legeringselementen op maximum 1,5# wordt gehouden. Gebleken is, dat wanneer deze legeringen overeenkomstig de uitvinding worden verwerkt, zij betere aarvormende eigenschappen vertonen, alsmede dieptrekeigenschappen, die althans even goed zijn 20 als gebruikelijke Al-Mg-Mn legeringen ondanks de hoge concentratie van de vaste oplossing-versterkingselementen magnesium en mangaan.

Het verdient de voorkeur, dat de totale magnesium- en.mangaanconcentratie tussen 2,3 en 3,0# ligt, hetgeen dus tot gevolg heeft, dat de samengestelde vaste oplossing-versterkende invloed van magnesium en mangaan -samen die van de magnesiumtoevoeging benadert in de 5000 reeks aluminiumlegering. Bovendien verdient het de voorkeur, dat. de verhouding van magnesium tot mangaan in het bereik wordt gehouden ran 1,8 : 1 tot 3,0 : 1. De voorkeur verdienende, aanvullende legeringselementen bevatten koper tot 0,3#, silicium tussen 0,1 en 0,5#, ijzer tussen 30 0,1 en 0,65#, titaan en/of vanadium tot 0,15#, waarbij het totaal van aanvullende legeringselementen en verontreinigingen de 1,5# niet overschrijdt.

Het verrassende voordeel van de uitvinding is, dat deze het mogelijk maakt strookmateriaal te vervaardigen uit legeringen, die een 35 . .

hoge concentratie bevatten van vaste oplossing-versterkingselementen 790 5 9 03 τ met handhaving van uitstekende dieptrekeigenschappen, alsmede het verbeteren van de aarvormende eigenschappen daarvan. Het is een bijzonder voordeel, dat overeenkomstig de uitvinding verwerkt materiaal betere aarvormende, sterkte- en dieptrekeigenschappen vertoont ten 5 opzichte van hetzelfde materiaal, dat op gebruikelijke wijze is ver werkt .

Overeenkomstig de onderhavige werkwijze, worden de gebruikte aluminiumlegeringen ononderbroken gegoten in strookvorm op een strook-gietmachine, voorzien van ononderbroken bewegende koelblokken, zodat de 1Q afstand tussen de dendritische armen in het gebied van de gegoten strook tussen 2 en 25 ƒ urn ligt, bij voorkeur tussen 5 en 15 /Um, waarbij de afstand tussen de dendritische armen in het middengebied van de strook tussen 20 en 120 ^um ligt , bij voorkeur tussen 50 en 80 jV.m. Teneinde de voornoemde, de voorkeur verdienende dendritische struc-15 tuur te bereiken, alsmede regelmatigheid in de samenstelling van de ge goten strook in de daarin gebruikte legeringen, is het overeenkomstig de onderhavige werkwijze gunstig gebleken, de gegoten strook na het be -gin van het stollen tot aan het begin van het heet walsen op een temperatuur te houden tussen ^00° C en de temperatuur van de vloeibare faze 20 van de gegoten legering gedurende 2 tot 15 minuten, bij voorkeur boven 500° C gedurende bij voorkeur 10 tot 50 seconden. Door het regelen van de koelsnelheid bij het begin van het stollen van de gegoten strook, kan de gewenste afstand tussen de dendritische armen gemakkelijk worden verkregen. Ook is gebleken, dat als gevolg van de betrekkelijk lang-25 zame koelsnelheid, bereikt door de onderhavige werkwijze, er een opti mum verdeling is van onoplosbare heterogeniteiten in de gegoten strook, een kenmerk, dat gunstig is in verband met een daarop volgend koud walsen. Als gevolg van de betrekkelijk lange tijd, die de gestolde strook op hoge temperaturen is, bevordert de in de gegoten strook vervatte warm-30 te door diffusie geregelde werkingen in de structuur, hetgeen het - opheffen tot gevolg heeft van onregelmatigheden door bolvorming en ronding van de heterogeniteit en, het in evenwicht brengen van de miero-afscheiding, d.w.z. kernvorming, en omvorming van niet-evenwicht-fazen in evenwicht fazen. Door de onderhavige strookgietwerkwijze, 35 kan dus de gebruikelijke hcmogeniseerbehandeling, nodig bij gebruike- 790 5 9 03 8 lijke -werkwijzen, worden opgeheven.

De onderhavige werkwijze omvat een reeks hete walsstappen, die vallen binnen kritische temperatuurgrenzen. Overeenkomstig de onderhavige werkwijze, wordt de gegoten strook ononderbroken met de gietsnelheid 5 heet gewalst', waarbij aanvullende verwarming daaraan wordt geleverd, indien gewenst, in een temperatuurbereik tussen 300° C en de niet-evenwichttemperatuur in vaste toestand van de legering met een totale dikteverkleining van althans J0%, waarbij de temperatuur van de strook bij het begin van het hete walsen tussen de niet-evenwichttemperatuur 10 ia vaste toestand ligt en een temperatuur 150° C beneden de niet-evenwicht temperatuur in vaste toestand, en de temperatuur van de strook aan het einde van het hete walsen, althans 280° C is. Gebleken is, dat voor het tot een minimum beperken van ongewenste eigenschappen, in het' bijzonder bovenmatige aarvorming, die het gevolg kan zijn van het 15 direkt verwerken van de gegoten strook in gerede produkten, zoals blikken en dergelijke, bijzonder aandacht moet worden gegeven voor het verzekeren, dat het heet bewerken plaats vindt bij een voldoende hoge temperatuur, bij voorkeur boven C en in het ideale geval rond ^90° C.’

Alleen het heet bewerken overeenkomstig de onderhavige werkwijze bij 20 de vereiste temperatuur en met de vereiste mate van vorming, verzekert een juist bewerken van het strookmateriaal voor het zodoende kunnen opheffen van een homogeniseren van de strook zonder de kwaliteit van het eindprodukt nadelig te beïnvloeden. Zoals reeds opgemerkt, kan alleen een mate van heet vormen van althans 70% dezelfde gunstige eigen-25 schappen verzekeren in het eindprodukt, d.w.z. strookmateriaal, als kunnen worden bereikt met gebruikelijke werkwijzen.

Een van de essentiële stappen in de onderhavige werkwijze is het heet opwinden van de gegoten strook, nadat deze heet is bewerkt, en het aan de lucht tot kamertemperatuur afkoelen van de heet gewalste winding.

30 Zoals reeds hiervoor opgemerkt, moet de temperatuur van de strook bij het begin van het hete walsen althans 280° C zijn, en bij voorkeur althans 300° C. Gebleken is, dat wanneer de hete strook wordt opgewonden en kan af koelen aan de lucht tot kamertemperatuur, de in de windingen opgeslagen warmte het neerslaan toelaat van de tussenmetallische 35 fazen, die langzaam neerslaan, en tegelijkertijd een weekworden tot 790 5 9 03 9 * stand brengt van de strook, hetgeen gunstig is voor een daaropvolgend koud -walsen. Bovendien vindt een zekere mate van herkristallisa-tie plaats tijdens deze faze van de werkwijze, hetgeen als gevolg van een vermindering in de mate van walstextuur, een gunstige uitwerking 5 heeft bij het verminderen van de aarvorming onder k5° ten opzichte van de walsrichting wanneer de strook verder wordt verwerkt in blikken' en dergelijke.

De gewonden strook, gegoten overeenkomstig de onderhavige werkwijze, heeft, zoals hiervoor beschreven, een afmeting, die is gekozen 10 voor het verschaffen van de gerede afketing na het aangepast walsen.

Het koud walsen kan op een willekeurig bekende wijze worden uitgevoerd.

Overeenkomstig de onderhavige werkwijze is het bijzonder voordelig gebleken, een tussentijdse flitsontharding in te voeren bij 350° C tot 500° C gedurende het koud walsen, waarbij tijdens het koud walsen tot de einddikte na het tussentijds ontharden, een verkleining wordt uitgevoerd van ten hoogste 75%, bij voorkeur ten hoogste 70%. De werkwijze omvat de volgende stappen : A. het koud walsen in een eerste reeks doorvoeren met een 20 totale verkleining van althans 50%, bij voorkeur althans 65%.

B. het onderwerpen van de koud gewalste strook aan een korte flitsontharding bij : temperatuur tussen 350° C en 500° C gedurende niet langer dan 90 seconden, en C. het koud walsen in een tweede reeks doorvoeren met een to- ^5 tale verkleining van ten hoogste 75%, bij voorkeur ten hoogste 70%.

Gebleken is, dat dankzij het kortstondige flitsontharden, in het bijzonder bij een strook, vervaardigd met het hiervoor beschreven strookgieten, de mate van aarvormingr^5° ten opzichte van de walsrichting 30 in de gerede strook aanzienlijk is verminderd. Een afneming in de mate van aarvorming gedurende het daaropvolgende trekken en uitstrijken is bijzonder voordelig, doordat het uitstrijken symmetrisch kan plaats vinden en niet wordt beïnvloed door asymmetrie als gevolg van bovenmatige aarvorming.

35 Gebleken is, dat het tussentijdse flitsontharden overeenkomstig 790 5 9 03 * 10 de onderhavige werkwijze, heter is in vergelijking met' het gebruikelijke ontharden, dat het langzaam opwarmen, het langzaam af koelen en lange aanhoudtijden omvat. Gebleken is, dat het korte flitsontharden A) de wals textuur vermindert in de koud gewalste strook in grotere mate dan 5 tot stand gebracht met het gebruikelijke ontharden, en B) tegelijkertijd een kleiner sterkteverlies tot gevolg heeft dan optreedt bij het gebruikelijke verwerken. Als gevolg van het hiervoor beschreven kenmerk A, wordt de tweede reeks koud walsdoorvoeren, welke reeks de strook op de uiteindelijke afmeting brengt, uitgevoerd met minder uitgespro-10 ken walst extuur, en kan als gevolg van het kenmerk B'worden uitgevoerd met minder hard bewerken, hetgeen dus een algemeen minder uitgesproken walstextuur tot gevolg heeft. Zoals algemeen bekend, heeft een kleinere mate van. walst extuur een kleinere mate van aarvorming tot gevolg onder ^5° ten opzichte van de walsrichting. Overeenkomstig de onderhavige 15 werkwijze, zijn de tijdsduur en de temperatuur van het tussentijdse flitsonthar den onderling afhankelijk. Dit kan worden vastgesteld over-eenkomstig de vergelijking Int = ^ - C, waarin t de tijd is in seconden, T de temperatuurin graden Kelvin en A en C constanten zijn. De onderlinge afhankelijkheid tussen de tijdsduur en de temperatuur is zodanig, 20 dat hoe hoger de temperatuur is van het flit sont harden, hoe korter de tijdsduur is, die nodig is. Bij de voorkeursuitvoeringsvorm is de duur van het tussentijdse flitsontharden bij voorkeur ten hoogste 90 seconden, met inbegrip van het opwarmen,, het op temperatuur houden en het afkoelen. Het verdient de voorkeur, dat bij het uitvoeren van het 25 tussentijdse ontharden bij de onderhavige werkwijze, het opwarmen niet langer duurt dan 30 seconden, en bij voorkeur 1* tot 15 seconden, het op temperatuur houden van de strook bij voorkeur tussen 3 en 30 seconden duurt, en de strook tot kamertemperatuur wordt afgekoeld binnen 25 seconden.

30 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

Voorbeeld I.

Zoals reeds opgemerkt, bestaan er bij het afkoelen vanuit de vloeibare toestand twee belangrijke tamperatuurbereiken, te weten de 35 temperatuur tussen de vloeibare toestand en de vaste toestand &Ττ^, 790 5 9 03 β 11 ν en liet temperatuurbereik tussen de vaste toestand en een temperatuur 100° C beneden de vaste toestand, Δ 100°C' De die nodig is voor bet afkoelen door bet bereik Δ T^/g regelt de gemiddelde afstand tussen dendritiscbe armen, waarbij de tijd, doorgebracbt in bet 5 gebied Δ Tg/g -jqq° q de ronding regelt van de heterogeniteiten in de gegoten structuur, bet in evenwicht brengen van de microstructuur en de omvorming van niet-evenwicbt fazen in evenwicht fazen.

Aluminium legering 3004 werd verschaft en zowel gegoten overeenkomstig de onderhavige strook gietwerkwijze, als het gebruikelijke 10 gieten met direkt koelen. Overeenkomstig de onderhavige werkwijze, werd de strook gegoten op een gietmachine, soortgelijk aan die, welke is weergegeven in de tekening, waarbij de gietsnelheid 3 meter per minuut was. De temperatuur van de strook bij het begin van het stollen was 650^ C, welke temperatuur daalde tot 500^ C na 35 seconden en een 15 temperatuur van 400° C bereikte na 6 minuten. De celafmeting van de . gegoten strook is weergegeven in tabel I, waarbij de tijdsduren, door— gebracht in elk der temperatuurbereiken, weergegeven in tabel I, ruw werd geschat uit de meting van de celafmeting. Een andere smelt van legering 3004 werd met de-gebruikelijke gietwerkwijze met direkt 20 koelen gegoten. Het oppervlak van de direkt gekoelde, gegoten blokken werd gescalpeerd voor het verwijderen van onregelmatigheden in de samenstelling van het buitenoppervlak van het gietblok. Zoals reeds opgemerkt, geeft de volgende tabel I de afstand tussen dendritiscbe armen weer, verkregen op het oppervlak en in het midden van de gegoten legering 25 voor zowel de onderhavige werkwijze als de gebruikelijke gietwerkwijze met direkt koelen. De Δ en A ^g/g -j qo°c waar^eri· zijn berekend uit de meting van de afstand tussen dendritische armen.

790 5 9 03 12

Jr'

TABEL I

Monster Celaiketing TL/S oQ

(m) (a) --

Oppervlak van strook, gegoten overeenkomstig onderhavige werkwijze 15 5 120

Midden van deze strook 50 20 120

Oppervlak gegoten strook met direkte koeling, gescalpeerd 30 25 5 c- Midden van deze strook 70 80 15

Zoals is te zien in tabel I, verblijft de strook, gegoten overeenkomstig de onderhavige werkwijze, langer in het temperatuur bereik, waardoor diffusie-geregelde omvormingen mogelijk zijn, dan het geval is met het gebruikelijke gieten met direkt koelen. Om deze reden 10 schreden de betrokken omvormingen veel verder voort in de structuur van de onderhavige strook dan in de structuur, vervaardigd door het gebruikelijke gieten met direkt koelen. Bovendien had de strook, gegoten overeenkomstig de onderhavige werkwijze, een grotere mate van homogenisering ondergaan dan de strook, verkregen door gieten met direkt koelen. 15 In het bijzonder aan het oppervlak van de gegoten strook, zijn de door diffusie geregelde omvormingen, die het in evenwicht brengen beïnvloeden van concentratieverschillen, bijzonder voordelig, omdat hoe sneller deze omvormingen voortschrijden, hoe fijner de afstand tussen dendri-tische armen is. Dit onderscheidt de uiteindelijke afstand tussen den-20 dritische armen van de onderhavige strook van de grovere structuur, ver kregen door het gieten met direkt koelen.

Voorbeeld II.

Twee Al-Mg-Mn legeringen werden verschaft met de in de volgende tabel II weergegeven samenstellingen.

25 TABEL II

Mg Mn Cu Si Fe Al A Q,9Q % 0.,S6% 0,90? 0,18$ 0,58$ Rest B 1,86? 0,66$ Q,0k$ 0,23$ 0,39$ Hest 790 5 9 03 13 %

Twee monsters van de twee legeringen A en B werden gegoten als een 20 mm. dikke strook in een strookgietmachine, heet gewalst in twee doorvoeren in lijn met de gietmachine, en dan heet opgewonden overeenkomstig de onderhavige werkwijze. De eerste doorvoer werd gemaakt 5 met een begintemperatuur van 550° C tot een eindtemperatuur van 440° C

en een dikteverkleining van de strook vanaf 20 mm. tot 6 mm. De tweede doorvoer werd gemaakt met een ‘begintemperatuur van 300° C tot een eindtemperatuur van 320° C met een dikteverkleining vanaf 6 mm. tot 3 mm.

De volgende tabel III geeft de breeksterkte en de uiteindelijke trek-10 sterkte weer voor de heet gewalste strook voor de twee legeringen A en B.

TABEL III

~ 0,2 Uit eindelijke

Breeksterkte Treksterkte_ 15 A 130 MPa 210 MPa B 140 MPa 220 MPa

De strook A werd vervolgens koud gewalst met een verkleining van 3 mm. tot 1,05 mm., waarbij de strook B koud werd gewalst met een verkleining van 3 mm. tot 0,65 mm. Aan beide stroken werd een tussen-20 tijdse ontharding gegeven op 425° C voorafgaande aan het koud walsen tot een eindafmeting van 0,34 mm. Een monster van elke legering A en B werd onderworpen aan een gebruikelijk tussentijds ontharden, waarbij de opwarmtijd ongeveer 10 uur was en de strook gedurende een uur op 425° C werd gehouden met een afkoeltijd van drie uur. De tweede mon-25 sters van elke legering werden in een flits onthard overeenkomstig de onderhavige werkwijze. De legeringsstroken werden gedurende 10 seconden op 425° C gehouden met een opwarmtijd van 15 seconden en een afkoeltijd van 15 seconden. Beide onthardingsbehandelingen, zoals hiervoor uiteengezet, geven een volledig herkristalliseren van de 30 strook. De volgende tabel IV geeft de 0,2% breeksterkte en de aarvor- mende waarden, verkregen voor elk der monsters na het ontharden en voorafgaande aan het koud walsen tot de einddikte van 0,34 mm.

790 5 9 03 1¼

TABEL· IV

m 0,2 Breeksterkte

Tussen- —2- tijds Voor het koud Ha het koud ontharden walsen tot walsen tot Aar- · __ 0,3¼ mm. 0,3¼ mm. vorming A a) 7Ï” MPa 2βΐ MPa 3,0# 5 . h) 87 MPa 27¼ MPa 2^# B a) 88 MPa 266 MPa 1,8% b) 10¼ MPa 278 MPa 1,2#

In tabel IV is duidelijk te zien, dat het korte flitsontharden overeenkomstig de onderhavige werkwijze lagere aarvormende waarden 10 geeft ondanks een grotere sterkte dan het gebruikelijke ontharden.

Voorbeeld III

De koudwalsdoorvoeren werden zodanig gekozen, dat na de flits-onthardingsbehandeling, dezelfde eindsterkte werd verkregen als na het gebruikelijke tussentijdse ontharden voor het aantonen, dat de ver-15 mindering in de aarvorming door de onderhavige werkwijze, zeer opvallend is. Voor het nader aangeven van dit punt, werd de stroom'A koud-gewalst van 3 mm. tot 0,8 mm., en de strook B van 3 mm. tot 0,5 mm. Beide stroken werdén vervolgens onderworpen aan de hiervoor beschreven, onderhavige flitsonthardingsbehandeling. De stroken A en B werden 20 vervolgens koud gewalst tot een einddikte van 0,3¼ mm. De resultaten, zoals weergegeven in tabel V tonen aan, dat wanneer de koudwalsdoorvoeren worden gekozen voor het verkrijgen van dezelfde breeksterkte als verkregen .met het gebruikelijk verwerken, zoals uiteengezet in voorbeeld II, tabel I, de verbetering in de aarvormende waarden van 25 het overeenkomstig de uitvinding verwerkte materiaal, nog duidelijker is.

TABEL· V

0,2 Breeksterkte (Ha koud walsen tot 0,3¼ mm.) Aardvorming A 26l MPa 1,9# 30 B 266 MPa 0,9#

Voorbeeld IV.

Drie monsters van dezelfde legering, aangeduid legering B in tabel II van voorbeeld II, werden overeenkomstig voorbeeld II verwerkt voor het vervaardigen van een 3 mm. dikke, heetgewalste strook.

790 5 9 03 15

De strook werd vervolgens koudgewalst met een verkleining van 3 ma. tot 0,65 mm. Elk monster werd vervolgens onthard onder gebruikmaking van drie verschillende behandelingen, waarna elk monster koud werd gewalst tot een 85$ verkleining tot de einddikte. Een monster werd be-5 handel^ bij 350° C gedurende 20 seconden, het tweede werd behandeld bij 1*25° C gedurende 20 seconden en het derde werd behandeld bij 425°C gedurende een uur. De volgende tabel VI geeft de 0,2$ breeksterkte en de treksterkte weer van het materiaal voor de drie verschillende ont-- hardingsbehandelingen.

10 TABEL· VI.

Tussentijds ontharden 2$ Uiteindelijke

Tussentijds ontharden Breeksteri.1;e Treksterkte 350° C/20 s 336 MPa 341 MPa 425° C/20 s 331 MPa 339 MPa 425° C/1 h 334 MPa 340 MPa 15 Tenslotte werd voor het nabootsen voor het lakken in een oven, d.w.z. wanneer materiaal voor bliklichamen wordt bekleed met een po-lymeerlaag voor het voorkomen van een direkte aanraking tussen de leger inghouder en het daarin opgenomen materiaal, elk monster van het materiaal een behandelinggegeven bij een temperatuur van 190° C ge-20 durende 8 minuten, hetgeen kenmerkend is voor het bakken van de poly- meerbekleding. Deze warmtebehandeling heeft de neiging een gedeeltelijk weekworden te verschaffen van de legering. De sterkteverliezen na deze behandeling zijn weergegeven in de volgende tabel VII, samen met details van het betrokken tussentijdse ontharden.

25 TABEL VII.

Tussentijds Verlies van 0,2$ Verlies van uiteindelijke

Ontharden breeksterkte treksterkte._ 350° C/20 s 18 MPa 0 MPa 425° C/20 s 40 MPa 15 MPa 425° C/1 h 55 MPa 40 MPa 30 Zoals is te zien in tabel VII, geven de korte warmtebehandelingen overeenkomstig de onderhavige werkwijze een veel kleiner sterkteverlies dan het gebruikelijke tussentijdse ontharden bij 45° C.

De uitvinding kan in andere vormen gestalte worden gegeven of op andere manieren worden uitgevoerd, zonder buiten het kader of essentiële 790 5 9 03 16 kenmerken van de uitvinding te treden. De onderhavige uitvoeringsvorm moet derhalve in alle opzichten als illustratief worden "beschouwd, en niet als "beperkend, waarbij de omvang van de uitvinding wordt aangegeven door de conclusies, waarbij alle als equivalenten aan te 5 duiden veranderingen eveneens worden omvat.

\ 790 5 9 03

Claims (27)

1. Veeltrapswerkwij ze voor het vervaardigen van aluminium strook-materiaal met een grote sterkte, een verbeterde vervormbaarheid en een kleine aarvorming uit een aluminiumsmelt, gekenmerkt door bet ononderbroken gieten van de aluminiumsmelt in strookvorm voor het zodoen- 5 de verkrijgen van een de voorkeur verdienende afstand tussen dendri- tische armen, het ononderbroken met de gietsnelheid heet -walsen van de gegoten strook bij een temperatuurbereik tussen 300° C en de niet-evenwichttemperatuur in de vaste toestand van de legering tot een totale verkleining van althans 70fa, en het heet opvinden van de heet . 10 gewalste strook, waarbij de gewonden strook kan afkoelen aan de lucht tot kamertemperatuur voorafgaande aan een verdere bewerking.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de, de voorkeur verdienende afstand tussen dendritische armen in het gebied van het oppervlak, van de gegoten strook tussen ongeveer 2 en 25 ^um ligt, en in 15 het midden van de strook tussen ongeveer 20 en 120 ^um.

3· Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de, de voorkeur verdienende afstand tussen dendritische armen in het gebied van het oppervlak van de gegoten strook tussen ongeveer 5 en 15 yUm ligt, en in het midden van de strook tussen ongeveer 50 en 80 ^um . 20 h. Werkwijze volgens conclusie 1 gekenmerkt door de stap van het na het begin van het stollen houden van de gietstrook met gietsnelheid op een temperatuur tussen h00° C en de temperatuur in vloeibare toestand van de legering gedurende ongeveer 2 tot 15 minuten, voorafgaande aan het heetwalsen voor het zodoende verkrijgen van de, de voor-25 keur verdienende afstand tussen dendritische armen.

5· Werkwijze volgens conclusie 1 gekenmerkt door de stap van het na het begin van het stollen houden van de gietstrook met gietsnelheid op een temperatuur tussen 500° C en de temperatuur van de vloeibare toestand van de legering gedurende ongeveer 10 tot 50 seconden, voor-30 afgaande aan het heetwalsen voor het zodoende verkrijgen van de, de voorkeur verdienende afstand..tussen dendritische armen.

6. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de temperatuur van de strook bij het begin van het heetwalsen tussen de niet- 7905903 18. evenvichttemperatuur in de vaste toestand en een temperatuur van ongeveer 150° C beneden de niet-evenwichttemperatuur in de vaste toestand ligt, waarbij de temperatuur van de strook aan het einde van het heet-walsen althans 280° C is. 5 7· Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het ononder broken heetwalsen van de gegoten strook met gietsnelheid, plaats vindt bij een.temperatuur boven Uh0° C.

8. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het ononderbroken heetwalsen van de gietstrook met gietsnelheid plaats vindt bij 10 een temperatuur boven ^90° C.

9· Werkwijze volgens conclusie 6 met het kenmerk, dat de temperatuur van de strook aan het einde van het heet walsen bij voorkeur althans 300° C is.

10. Werkwijze volgens conclusie 1 gekenmerkt door de stappen van het . 15 koud walsen van de afgekoelde heetgewalste strook in een eerste reeks doorvoeren tot een strook met een tussenafmeting, door het flitsont-harden van de 'koudgewalste strook gedurende niet langer dan 90 seconden bij een temperatuur tussen ongeveer 350° C en ongeveer 500° C, en door het koudwalsen van de ontharde strook in een tweede reeks door-20 voeren tot de eindafmeting.

11. Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat het koud walsen tot de tussenafmeting althans een verkleining van 50$ in dikte omvat.

12. Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat het koudwalsen 25 tot de eindafmeting een totale verkleining van althans 65$ omvat.

13. Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat het koudwalsen tot de eindafmeting een totale verkleining omvat van ten hoogste 75$. ïk. Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat het koudwalsen van de strook tot de eindafmeting een totale verkleining omvat 30 van ten hoogste 70$.

15. Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat het flits-ontharden een opwarmtijd omvat van ten hoogste 30 seconden, het op temperatuur houden van de strook gedurende ongeveer 3 tot 30 seconden, en het tot kamertemperatuur afkoelen van de strook binnen 25 seconden.

16. Werkwijze volgens conclusie 15 met het kenmerk, dat de opwarm- 790 59 03 tijd "bij voorkeur tussen k en 15 seconden ligt.

17· Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat het koudwalsen tot de eindafmeting een totale verkleining tussen 65 en 70$.omvat.

18. Werkwijze voor het vervaardigen van aluminiumstrookmateriaal met 5 een grote sterkte, een verbeterde vervormbaarheid en weinig aarvorming uit heet gewalst aluminiumstrookmat eriaal, gekenmerkt door het koudwalsen van de heetgevalste strook in een eerste reeks doorvoeren tot een tussenafmeting, door het flitsontharden van de koudgewalste strook strook gedurende niet langer dan 90 seconden hij een tempera-10 tuur tussen ongeveer 350° C en 500° C en door het koud walsen van de in een flits ontharde strook in een tweede reeks doorvoeren tot de eindafmeting.

19· Werkwijze volgens conclusie 18 met het kenmerk, dat het koudwalsen tot de'tussenafmeting een verkleining in dikte van althans 50$ omvat.

20. Werkwijze volgens conclusie 18 met het kenmerk, dat het koud walsen tot de eindafmeting een totale verkleining van althans 65$ omvat.

21. Werkwijze volgens conclusie 18 met het kenmerk, dat het koudwalsen tot de eindafmeting een totale verkleining omvat van ten hoogste 75$.

22. Werkwijze volgens conclusie 18 met het kenmerk, dat het koudwalsen van de strook tot de eindafmeting een totale verkleining omvat van ten hoogste 70$.

23. Werkwijze volgens conclusie 18 met het kenmerk, dat het flitsontharden een opwarmtijd omvat van ten hoogste 30 seconden, het op tem-25 peratuur houden van de strook tussen ongeveer 3 en 30 seconden en het tot kamertemperatuur koelen van de strook binnen 25 seconden. 2¼. Werkwijze volgens conclusie 23 met het kenmerk, dat de opwarmtijd bij voorkeur tussen k en 15 seconden ligt.

25- Werkwijze volgens conclusie 18 met het kenmerk, dat het koud-30 walsen tot de eindafmeting een totale verkleining tussen 65$ en 70$ omvat.

26. Veeltrapswerkwijze voor het vervaardigen van aluminiumstrookmat e-riaal met een grote sterkte, een verbeterde vervormbaarheid en weinig aarvorming uit een aluminiumsmelt, gekenmerkt door het ononderbroken 35 gieten van de aluminiumsmelt in strcokvorm, door het na het "begin 790 5 9 03 van het stollen houden van de giet strook met gietsnelheid op een temperatuur tussen U00° C en de temperatuur in vloeibare toestand van de legering gedurende ongeveer 2 tot 15 minuten voor het zodoende verkrijgen van een de voorkeur verdienende afstand tussen dendritische armen, 5 door het ononderbroken heet vals en van de gegoten strook met gietsnelheid op een temperatuurbereik tussen 300° C en de niet-evenvichttemperatuur in de vaste toestand van de legering tot een totale verkleining van althans JOl, vaarbij de temperatuur van de strook bij het begin van het heetvalsen tussen de niet-evenvichttemperatuur in de vaste toestand 10 en een temperatuur van ongeveer 150° C beneden de niet-evenvichttempera tuur in de vaste toestand ligt, en de temperatuur van de strook aan het einde van het heetvalsen althans 280° C is, door het direkt heet opvinden van de heetgevalste strook* vaarbij de opgevonden strook kan afkoelen aan de lucht tot kamertemperatuur, door het koudvalsen van de 15 afgekoelde heetgevalste strook in een eerste reeks doorvoeren tot een tussenafmeting met althans een 50$ verkleining in dikte, door het flitsontharden van de koudgevalste strook gedurende niet langer dan 90 seconden bij een temperatuur tussen ongeveer 350° C en 500° C, en door het koud walsen van de ontharde strook in de tveede reeks door-20 voeren tot een eindafmeting met een totale verkleining van althans 65$.

27. Werkwijze volgens conclusie 26 met het kenmerk, dat de, de voor-keur verdienende afstand tussen dendritische armen in het gebied van het oppervlak van de gegoten strook tussen 2 en 25 ^um ligt, en in het 25 midden van de strook tussen ongeveer 20 en 120 ^um.

28. Werkwijze volgens conclusie 27 met het kenmerk, dat de giet strook op de gietsnelheid, wordt gehouden op een temperatuur tussen 500° C en de temperatuur van de vloeibare toestand van de legering gedurende ongeveer 10 tot 50 seconden.

29. Werkwijze volgens conclusie 28 met het kenmerk, dat de tempera tuur van de strook aan het einde van het heetvalsen bij voorkeur althans 300° C is.

30. Werkwijze volgens conclusie 29 met het kenmerk, dat het flits-ontharden een opwarmtijd omvat van ten hoogste 30 seconden, het op 35 temperatuur houden van de strook tussen ongeveer 3 en 30 seconden, en 790 5 9 03 het tot kamertemperatuur koelen van de strook binnen 25 seconden.

31. Werkwijze volgens conclusie 30 met het kenmerk, dat het koud-walsen tot de eindafmeting een totale verkleining omvat tussen ongeveer 65% en J0%. 7905903