Лист из алюминиевого сплава для изготовления корпусов банок и способ его изготовления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ПАТЕНТУ ы моую до и опе, разциями предав ба, дл ован ются крон кото ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Сежедюр Сосьете де Трансформасьонде лАлюминиум Пешинэ (Щ(54) ЛИСТ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВАДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСОВ. БАНОКИ СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к листам из алюминиевого сплава, содержащего магний,пригодным для изготовления путем штамповки-вытяжки корпусов банок, и к способуполучения указанных листов. Цель изобреИзобретение относится к листам из алюминиевых сплавов, содержащих магний, пригодным для изготовления путем штамповки-вытяжки корпусов банок, и к способу получения указанных листов.Цель изобретения -повышение качества поверхности банок.Известно, что можно непрерывно отливать алюминиевые сплавы непосредственно в форме полос в ленточных машинах или в вальцах. Эти полосы могут достигать ширины 2 м и имеют, обычно, толщину порядка 5-30 мм. Преимуществом этого типа отливки по сравнению с отливкой пластин боль 5)1 С 22 С 21/06, С 22 Р 1/04 тения - повышение качества поверхности банок, листы имеют на 10-25 О их поверхности равномерно распределенные частицы;образованные аморфными оксидами алюминия и кристаллическими оксидами магния и алюминия, имеющие форму плоских дисков толщиной менее 5 мм и со средним диаметром, широко варьирующимся около средней величины порядка 2 - 15 мм, Полосу, поступающую от разливочной машины, саму по себе или.после, по меньшей мере, одного пропуска через валки подвергают химическому травлению для уменьшения ее толщины не более чем на 2 мм, подвергают дополнительной очистке и закаливают на воздухе при 330-450 С в течение, по мень- Я шей мере, 30 мин. Изобретение находит свое применение при изготовлении корпусов банок для газированных или негазированнцх напитков из листов, которые не заедаются, в частности при вытяжке.2 с.п. ф-лы. шой толщины является исключение большго числа пропусков через валки.Полученные таким образом полосгут иметь меньшую толщину, доходящнескольких микрон, посредством серираций холодной или горячей прокаткиделенных или неразделенных операзакаливания, В частности, когда ониназначены для изготовления корпуснок, использующихся, напримерхранения газированных или негазирных напитков; зти полосы преобразулисты толщиной в несколько сотен мив которых вырезаются круглые диски, 1720494рые при комбинированном действии пуансона и матрицы преобразуются путем штамповки в стаканчик, который после вытяжки, предназначенной для утончения его стенок, может использоваться в качестве корпуса банки.Изменение формы в результате перехода от плоского диска к корпусу банки требует приложения значительных усилий и сопровождается, в частности, при вытяжке явлением заедания или "даИпд", которое можно определить, как сцепление мягкого металла с твердым металлом. В данном случае частицы алюминия вырываются из поверхности листа и сцепляются с поверхностью инструмента вытяжки иэ карбида вольфрама. Эти сильно деформированные и, следовательно, твердые частицы вызывают появление царапин на корпусе банки, что уменьшает ее механическую прочность, может даже привести к ее излому и, в любом случае, нарушить ее эстетический вид.Для исключения этого эаедания и придания корпусам банок соответствующего эстетического вида рекомендовано несколько технических решений,Известен лист, в котором используется сплав типа 3004 по стандарту Алюминиевой Ассоциации, т.е. сплав состава, : 9 0,3; Ге 0,5; Са 0,25; Мп 1 - 1,5; М 9 0,8-1,3; Еп 0,25, А 1 остальное, свидетельствующий о том, что непрерывная разливка между цилиндрами приводит к образованию частиц А 1-Мп с размерами, меньше 2 мм, которые являются слишком малыми для окаэывания эффекта очистки инструмента и, следовательно, способствуют его загрязнению. Когда обрабатывают такой сплав, полученный обычным способом отливки, эти частицц имеют размер 15-20 мм, в этом случае ие происходит загрязнения. Тем не менее, желая воспользоваться преимуществами непрерывной разливки между цилиндрами, в частности относительной однородности микроструктуры, рекомендуется для увеличения размера этих частиц изменить состав сплава 3004, перейдя к содержанию марганца порядка 2 31Известен также лист, в котором тоже отмечается явление заедания на листах 3004.и ЗООЗ и допускается также, что для его исключения следует увеличить размер частиц А 1-Мп и А 1-Мп-Ге. Однако для достижения этого в нем рекомвндуетсв не изменение на уровне состава, а термическая обработка, осуществленная, предпочтительно, при температуре 620 С в интервале времени 16-24 ч и которая может Осуществляться либо на сырой отлитой полосе, либо на полосе, уже подвергшейсяпервой серии пропусков через валки.Известен лист, в котором также предлагается изменение состава использованного5 сплава, которое относится уже не к марганцу, а к кремнию, содержание которого увеличивается до достижения диапазона0,3-0,6 масКроме того, рекомендуется совершенно10 другое техническое решение, заключающееся в механической очистке поверхности полосы и,в ее изменении путем нагрева ввоздухе.Хотя такие способы приводят к значи 15 тельному уменьшению явления заедания,тем не менее они не позволяют полностьюего исключить,Поэтому необходимо чтобы подвергшиеся штамповке - вытяжке листы имели осо 20 бое состояние поверхности и чтобы этосостояние могло достигаться с использованием алюминиевых сплавов очень разногосостава, имеющих, однако, одно общее положение, а именно наличие магния.25 Это особое состояние отличается тем,что листы имеют на 10 - 250 их поверхности,равномерно распределенные частицы, образованные аморфными оксидами алюминия и кристаллическими оксидами магния и30 алюминия, имеющими форму плоских дисков толщиной менее 5 мм и со среднимдиаметром, широко варьирующимся околосредней величины порядка 2 - 15 мм.Так, согласно изобретению, способ 35 ность к штамповке - вытяжке, сама по себесвязанная с наличием частиц относительнобольших размеров,Эти частицы не распределяются во всеймассе листа, а распределяются только на40 поверхности и, кроме того, только на участке этой поверхности, Они не состоят из соединений типа А 1 - Мп или А 1 - Мп - Ре, состоятиз окислов магния и алюминия одновременно аморфных и кристаллических, имеют осо 45 бую форму, которая является формойплоских дисков с ограниченной толщинойпорядка 5. мм и со средним диаметром, широко варьирующимся около средней величины порядка 2-15 мм,50 Частицы особенно распознаются прирассмотрении листа в электронный микроскоп, в котором они появляются в формекрупных скоплений черного цвета, равномерно распределенных в более светлой мат 55 рице и микровнализ которых показывает,что они, в основном, состоят из аморфных икристаллических окислов алюминия и магния,Для получения этих частиц необходимо,чтобы исходный сплав содержал магний.50 Однако отлично подходят такие небольшие содержания, как 0,1 мас.5 так же, как и содержания, доходящие до 5, не мешают достижению результата.Изобретение может применяться для сплавов, содержащих также до 2 марганца и/или 1,5 кремния, к которым может добавляться, по меньшей мере, один из следующих элементов: Со, Еп, Сг, Ге, соответственно до содержания, равного,мас. : 0,5;0,5; 0,5; 0,7, и также элементы рафинирования, такие как Т 1 и В до 0,1 мас. О каждый,Таким образом, один лист из алюминиевого сплава, маркированный по стандартам Алюминиевой Ассоциации позицией 3004, т,е. содержащий, мас.7 ь: Мд 0,8-1,3; Мп 1,0 - 1,5; 33 0,3; Ре 0,7; Сц 0,25; Еп 0,25, имеющий поверхность согласно изобретению, позволяет получать с использованием одного и того же инструмента более 200000 банок без излома и царапин.Таким образом, сплав, обозначенный позицией 5182, т.е. содержащий, мас. Оо: Мд 4,0-5,0; В 0,20; Сц 0,15; Еп 0,25; Ге 0,35, и имеющий заявленную структуру, также позволили изготовить много банок без нарушений.Листы из алюминиевых сплавов, содержащие магний, которые пригодны к штамповке - вытяжке, имеют огромное преимущество по отношению к листам из марганцевых сплавов в плане лучшей прочности при растяжении и позволяют предусматривать уменьшение толщины и, таким образом, снизить себестоимость банок,Способ получения указанных листов отличается тем, что полосу, поступающую от разливочной машины, саму по себе или после, по меньшей мере, одного пропуска через валки подвергают химическому травлению для уменьшения ее толщины не более чем на 2 мм и это до закаливания на воздухе при 330 - 450 С в течение, по меньшей мере, 30 мин.Предпочтительно, условия травления выбираются таким образом, чтобы получить уменьшение толщины на 0,8 - 1 мм.Известно травление едким натром алюминиевых полос, полученных при непрерывной разливке. Целью этого травления, в основном, является устранение неравномерностей полосы, выражающихся в сегрегациях, порах и других аналогичных дефектах и приводящих к неблагоприятным последствиям состояния металлических полос, особенно, когда они преобразуются в последующем в листы, полосы или пластины небольшой толщины. Это предполагает относительно сильное травление, так как снимается количество материала порядка 5 10 15 20 25 30 35 40 45 10 - 100 г/м, что соответствует толщине 3,7237 мм, Следовательно, этот тип травления не имеет ничего общего с предлагаемым типом травления и, кроме того, совершенно не ставит целью исключение эаедания при вытяжке корпусов банок.Действительно, небольшое травление позволяет обнаружить на поверхности полосы твердые зоны, которые после закаливания на воздухе при 330-450 С в течение по меньшей мере 30 мин приводят к образованию вышеописанных частиц, При этом происходит уменьшение коэффициента трения вследствие повышения твердости поверхности, уменьшение сцепления между инструментом и сплавом, постоянная очистка вытяжного кольца, что делает металл стойким к заеданиям или самоочищающимся.Травление может осуществляться с помощью любого агента травления, но, предпочтительно, с помощью раствора, содержащего 0,1 - 10 г/л КаОН, в который погружается полоса на соответствующий срок таким образом, чтобы не снять толщину металла, превышающую 2 мм, Эта продолжительность зависит от состава использованного сплава и от операций прокатки, которым подвергается полоса, Травление может осуществляться при температуре окружающей среды, т.е, при температуре около 20 С, но для сокращения продолжительности обработки можно также осуществлять травление при любой температуре ниже 100 С, Предпочтительно работают в интервале 70-80 С.Дополнительные испытания показали, что результаты могут быть еще выше при очистке после травления полосы и перед ее закаливанием. Эффектом этой очистки является лучшее распределение твердых зон по всей поверхности полосы и, вследствие этого, генерирование болееравномерных поверхностей, стойких к зэеданию,Оптимальные условия закаливания выполняются в диапазоне температур 350 -400 С в течение 1 - 2 ч, П р и м е р. Полоса шириной 1100 мм,толщиной 8 мм и составом, мас.ф: Я 0.28: Ге 0,42; Сц 0,10; Мп 1,00: Мд 1,05; Т 0.02; А остаток, получена путем отливки между цилиндрами,Она подвергалась гомогенизэции при 600 С в течение 10 ч, холодной прокатке до 2,7 мм, закаливанию в течение 2 ч при 350 С, холодной прокатке до 1,2 мм, травлению: 45 с в растворе 5 г/л КОН при 70 С для снятия толщины металла 0,8 мм, очистке,закаливанию в течение 2 ч при 400 С, холодной прокатке до 0,33 мм,Заказ 779 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Затем металл был использован для выполнения корпусов банок диаметром ф 66 мм и средней высотой 130 мм путем штамповки и вытяжки.Из серии в 200000 банок ни на одной не 5 было царапин.Металл, подвергшийся тем же операциям преобразования без травления, не позволил изготавливать банки без царапин, после 500 банок царапины увеличиваются с 10 количеством выполненных банок и после изготовления 1000 банок наблюдается излом стенок корпуса банки.Формула изобретения1. Лист из алюминиевого сплава для иэ готовления корпусов банок преимущественно путем штамповки-вытяжкидля газированных и негазированных найитков, содержащий кремний, железо, марганец, медь, магний, титан и алюминий, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества поверхности банок, лист имеет на 10-25 поверхности равномерно распределенные частицы, образованные аморфными оксидами алюминий и 25 кристаллическими оксидами магния и алюминия в форме дисков толщиной не менее 5 мкм со средним диаметром 1-25 мкм при следующем соотношении компонентов в сплаве, мас. О ;Кремний 0,28-0,40Железо 0,42-0,65Медь 0,1-0,47Марганец 1,0-1,65Магний 1,05-4,7Титан 0,02-0,1Алюминий Остальное 2, Способ изготовления листа иэ алюминиевого сплава для корпусов банок, включающий непрерывную отливку полосы, очистку, выдержку при температуре, закалку на воздухе и прокатку до конечной толщины,отл ич а ю щи йся тем, что,с целью улучшения качества поверхности, очистку ведут путем химического травления в растворе 0,1 - 10,0 г/л едкого натра при 20- 100 С до снятия 0,8 - 1,0 мкм с поверхности листа, после чего проводят дополнительную очистку, а. выдержку ведут при 400 С в течение 2 ч.