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２００２Ｖｏ１．３０，№１ 轻合金加工技术 ２１ 防盗盖用３００３－Ｈ１６铝合金板带生产工艺研究 王琦，郭瑞， 高作文 （东北轻合金有限责任公司，黑龙江咭尔滨１５００６０】 摘要：研究了防盗盖用３００３一ＨＩ６铝台金板带材的生产工艺。着重从材料的织构起源及织构发展强弱程度的角度分析 了再结晶退火和玲变形程度耐不同厚度板带材各向异性和力学性能的影响。 关键词：防盔盖；３００３铝台金；制耳率；再结晶织构；变形织构 中圈分类号：＇１３３９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－７２３５（２００２）０１—００２１—０４ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ３００３－Ｈ１６ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｌｌｏｙ Ｓｈｅｅｔ ｆｏｒ Ｌｉｄ ＷＡＮＧ Ｑｉ，ＧＵＯ Ｒｕｉ，ＧＡＯ Ｚｕｏ—ｗｅｎ ｏｒｔｈｅａｓｔ Ｕｇｈｔ Ａｌｌｏｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．．Ｈａｒｂｉｎ ｉｓｏｏ￣Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ３００３一ＨＩ６ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｈｅｅｔ ｆｏｒ ｌｉｄ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄＴｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｒｅｅｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ａｎｎｅａｌ ａｎｄ ｃｏｌｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｏｎ ｔｈｅ ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｓｈｅｅｔｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｅｒｅ ｎ１ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ丑ｓ ｖｉｅｗｅｄ ｆｒｏｍ ｔｅｘｔｕｒｅ ８ｏｌｌｔｅｅ ａｎｄ ｔｅｘｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＫｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｉｄ；３００３ ａｌｌｏｙ；ｅａｒｉｎｇ ｒａｔｅ；ｒｅｃｒｙｓｔｌｌｉａｎｅ ｔｅｘｔｕｒｅ；ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｔｅｘｔｕｒｅ 采用螺纹式铝盖封瓶出现在２０世纪３Ｏ年代。由 于其良好的密封性及防伪功能，被广泛用于含气的碳 酸饮料、普通饮料、酒类、食品和药品等瓶子的封口。不 同用途的瓶盖对铝材的状态和材质有不同的要求。由 于ＡＩ—Ｍｎ系的３００３合金具有耐蚀性良好，抗拉强度 高，成形性好等优点，被作为含碳酸等饮料瓶盖的首选 材料。 本文研究３００３一Ｈ１６板带材的生产工艺，确定工艺 参数，以满足各种性能指标要求。 铸锭加热，开轧温度４８０－－５２０℃，加热时间２４ ｈ；终 轧温度控制在３００℃以上；热轧至９．０ｏ ｌＴｉｍ热上卷 １．３冷轧 （１）冷轧工艺采用３种试验方案，见表２。 表２冷轧工艺试验方案 １ ９ ０里 ５鲤 ０３５旦０。２ ｍｍ ２ ９０ 轧－１ ｏ！！ ０旦０３５± ０ ３５坚ｎ２２ｍｍ ３ ９ｏ里 ！ １ ６塑ｎ３５塑 ３５盟０２２ｍｍ ｌ试验方案 （２）中问退火制度为４２０℃１０ｈ。 ｌ·１铸造 采用半连续铸造法生产３００３铝合金方锭，化学成分 １４检测项目 （１）检测项目及目标值见表３按《内控技术标准》控制。铸锭均匀化热处理制度６２０℃ Ｉ２ｈ。铸锭每面铣面厚度为５ １Ｏｍｍ。化学成分见表１。 ！ 塞 竺测项目及目标值 ！竺 ≥１３７ ≥１％ 堡 参考值 参考值 表１ ３００３铝台金中各元素的质量分数硼 一 ％ ５６—２００ （２）制耳率ｅ的测试方法。制耳率ｅ是描述材料各 ≤ｎｍ≤０【ｓ奇量 国标ｏ￣３０＂ ２０【肛Ｉ＿５≤０ ７≤０ ≤０Ｉ１１ ０ｍ＿０ ０３ 向异性的重要指标，通常有两种测试方法，一种是在试 的要求测试，为ｅｔ；另一种是在生产条件下，按使用厂家 兰堕 ！ １．２热轧 ： ： ： ！： ！兰 三 ！！堡 三 ！兰 垒里 验室条件下，按ＧＢ５１５２—８５（６－色金属冲杯试验方法》 的常规方法测试、为ｅ：。 收稿日期：２００１—０８—１５ 作者简介：王琦（１９６０一），男，黑龙江咯尔滨人 Ｉ程师 维普资讯 http://www.cqvip.com
轻台金加工技术 ２００２．Ｖｏ１．３０，Ｎｏ １ ｅｌ＝（＾，＾０以ｘ １００％ 式中，＾ 为平均制耳峰高；＾Ｔ为平均制耳谷高。 ｅＦ∞一 Ｈ×ｌｉＸ）％ 式中，Ｄ为平均凸缘峰直径；劝平均凸缘谷直径； 为 带凸缘冲盖高度。 ｅ的目标值为参考值 和ｅ：的冲盖情况示意图如 图１。 ： ／ｌ一ｒ＼ 图１冲盖情况示意图 （ａ）按公式ｅ－冲盖；（ｂ）按公式 冲盖 ２试验结果 （１）常温力学性能试验结果如表４所示。 表４常温力学性能 （２）材料经２００ ｏＣ１５ｒａｉｎ处理后的力学性能如表 ５所示 表５低温热处理后材料的力学性能 洼：进口料表面滦壤，并经２ｏｏ １５ ｎ烤潦处理 ｛３）材料经２００ １５ｍｉｎ热处理后的制耳情况如 表６所示。 （４）偏振光下的显微组织和 射线照片见图２。 表６低温热处理后材料的制耳情况 （５）防盗盖冲制实物俯视图见图３。 （６）不同冷变形程度对材料纵向力学性能的影响 如图４所示。 ３分析及讨论 （１）工艺分析 防盗盖制品要求其材质在满足强度要求的前提 下，必须各项异性小，成形性好，内部晶粒细小，深冲时 不产生桔皮状表面，以保证盖材的成形质量。本研究在 指定化学成分和热轧温度的情况下，侧重研究不同厚 度板带材中间退火和冷变形量对各向异性的影响，也 就是如何解决退火过程中形成的立方织构和轧制过程 中形成的变形织构对产品各向异性的影响问题。 以往的研究表明．各向异性材料的性能及其变化 程度取决于各向异性的织构起源。以及这种织构发展 的强弱程度，即取决于变形织构和立方织构之间是否 相对均衡 。再结晶退火产生立方织构，产生立方织构 的板材在深冲过程中易沿＜１００＞方向产生塑性变形，从 而出现与轧制方向０￣ｚｇ０￣方向的４个制耳。而在轧制过 程中产生的变形织构，在板材深冲过程中，在应力作用 下沿凸缘处与轧向成４５。方向上产生附加应变，优先发 生屈服流动形成制耳。 从偏光组织照片和 射线照片（图２）可以看出， 方案１、方案３试料有纤维状组织和中间退火后再结晶 组织，其纤维状组织略强于再结晶组织；方案２与进口 料晶粒大小比较均匀，纤维状组织和再结晶组织同时 存在。方案１、方案３试料在冲制过程中易产生４５。制 耳；方案２和进口试料在冲制过程中有同时产生 一 ９０＂－４５。制耳的倾向。 方案１在０．３５ ｍｍ厚中间退火后，形成较强４５。制 耳。分析认为是Ａｌ—Ｍｎ合金本身或热轧坯料形成的立 方织构数量不够，或是退火前冷加工率过大，在（１１０） 晶面＜１１２＞品向上形成大量变形织构，退火中变形织构 转变为立方织构较为困难，或是在微观上形成多数立 方晶胞但宏观晶粒取向仍呈变形织构趋势。而在随后 实施的冷变形量加重了４５。制耳倾向，见表６和图３。 板面涂漆烘烤后冲杯测定制耳率，会因强度降低、塑性 提高、表面摩擦力减小等因素而减小。方案２是在１ ０ ｍｍ厚时进行第一次中间退火，在０．３５ ｍｍ时进行第二 次中间退火，成品获得了极为理想的优于进口料的制 耳率，见表６和图３。由于从０．３５ ｍｍ冷轧到０．２２ｍｍ 维普资讯 http://www.cqvip.com
２０｛）２Ｖｏ１．３０， １ 轻合金加工技术 ■ （ｂ Ｊ ｄ１ 囤２偏光组织【左）与 射线照片（右） （ａ）一方寨１试料； （ｂ）－方案２试料；（ｃ）一方寨３试料；（ｄ）一进口料 的工艺是相同的，那么在１ ０ ｍｍ厚退火和两次退火之 间的冷变形量改变了（与方案１相比）织构组成，形成 ｒ＿有利于进一步冷加工并形成极小异向性的０＂－４５ （２）工艺因素对力学性能的影响 资料表明 ，纯铝Ｈ１６状态定义为材料经再结晶 退火后，应施加５５％左右的冷变形量。对于３００３合金， ９０＂制耳 由于两次退火之间的冷加工率太小，二次退 火的晶粒尺寸较大，冲杯表面产生“桔皮”现象，不能 满足用户要求 方案３是在厚度为１ ６ＩＩｌＩＴＩ时进行第一 次中间退火．在０．３５ｍｎ·厚时进行笫二次中间遢火，提 高ｒ两次退火之问的冷加 】二率， ｝ 桶啪“桔皮”状表面 消失，制耳串较小 见表６和 ３。满足使用要求。但和 方案】丰ｆｆｔ－Ｌ：ｔｇ，Ｊｊｔ￣ｒ一次中间退火，生产成夸升高 试验表明采用５５％的冷变形量其力学性能无珐达到规 定值（见 ４）。根据试验结果采用３７％的冷变形量可 以保证规定的力学性能（见表４）。造成Ｈ１６状态冷加 率偏低的原因 分析认为可能与化学成分、均匀化处 理ｌ一艺 热轧温度等工艺因素有关。本文在这方面未做 试验一 （３】］ 艺条件对制耳率的影响 维普资讯 http://www.cqvip.com
轻合金加工技术 ２００２．Ｖｏ１．３０，№１ ◇ ９ 图３防盗盖实物俯视图｛ＲＤ为轧制方向） （ａ）一方案ｌｌ￣＇ｎＩ－；（ｂ）一方案２试料；（ｃ）一方案３试料；（ｄ）—进口料 后者的制耳小于前者。这主要是在冲盖机上的冲制速 度快，在深冲过程中铝板还没有来得及充分流动即已 成形的缘故。 分析结果表明：方案ｌ产生较强的４５。方向制耳， 各向异性大，在冲制时制耳率大，此方案不宜采纳。方 案２的制耳率小，各向异性小，但在冲制过程中易产生 “桔皮”表面，不能满足用户要求。方案３虽然成本较 高、生产效率低，但其力学性能满足目标值，制耳率较 低，在生产中可以采纳。 ４结论 ｓ 经研究得出以下结论： （１）经４２０℃１０ ｈ中间退火后，采用３７％的冷变 形量生产的３００３铝合金板带，力学性能满足目标值， 图４变形程度对纵向力学性能的影响 厚度０ ２２ ＮＩＮＩ的ＨＩ６状态铝板在试验室条件下冲 但其制耳率大，不符合冲制碳酸饮料瓶盖的要求。 （２）在１．０Ｉｌｌｌｉｌ厚经４２０℃１０ｈ退火后，在０．３５ ｈｉｍ 厚进行第二次退火，最后采用３７％的冷变形量，生产的 制很难成形，这主要是一方面抗拉强度高，塑性较低； 另一方面是冲制的压边装置与铝板的摩擦力较大，冲 制试验时不能准确地调整压边力，因此难以成形。而ｅ 和ｅ ２是在铝板经一次涂漆，经２００℃１５ｒａｉｎ烘烤后，分 别在实验室和冲盖机上冲压成盖，经测试得出的。涂漆 后铝板抗拉强度、屈服强度下降，塑性提高，增加了铝 板的成形能力。表面涂漆减小了摩擦因数，也增加了铝 板的成形能力。 ３００３铝合金板带，制耳率低，但晶粒粗大，冲压表面产 生“桔皮”状，不能满足使用要求。 （３）在１．６ｍｍ厚４２０℃７１０ ｈ退火后．在０．３５ｍｉｌｌ 厚进行第二次４２０℃１０ｈ退火，最后采用３７％的冷变 形量生产的３００３铝合金板带，力学性能满足目标值， 制耳率较低，能满足用户要求。所以，在实际生产中可 以采纳此工艺。 试验发现，在冲杯试验机和冲盖机上，采用相同铝 板所得到的冲盖异向性是不一样的；从形成的制耳看， 参考文献： Ｌ １］ 沈健，张新明．深冲用铝板的织拘和各向异性［Ｊ］．轻合金加工技术，Ｉ９９４，１０（７）：２７—３３． ［２］ 洪永先美、苏、中三国变形铝合金处理状态说明与分析［Ｊ 轻金属，１９８８，（１Ｉ）：４４， （上接第２０页） 参考文献： 【Ｉ】 Ｉ：家祥墙金机被的力学行为［Ｍｌ北京：－科学出版社，１９９９． Ｉ ］ 柬学道铝箔轧机二雏微足度可控辊系理论与实验研完ｆＤ】ｆ博士论文】．泰皇岛：燕山走学，２０００，２１—２５． 【３］王凤 ￡，单小平，张德臣连轧机Ｉ作辊轴向力有限元￣４ＹｒｌＪ］鞍山钢铁学院学报 １９９８，２１（２｝：６－８，
