Lastnosti aluminija Al 99,7 za izdelavo tub z udarnim brizganjem
Characteristics of Aluminium Al 99,7 for Tube Production with the Impact Extrusion
T. Vasevska1, IMPOL, Slovenska Bistrica
Prejem rokopisa - received: 1996-10-04; sprejem za objavo - accepted for publication: 1996-11-22
Proizvajalci embalaže predelujejo aluminij v obliko znotraj zaščitene stisljive tube. Ti izdelki zahtevajo od materiala določene lastnosti pri proizvodnji, polnjenju in praznenju embalaže. Rezultati skupne raziskave kažejo, da lahko z ustreznimi tehnološkimi spremembami odpravimo nekatere težave.
Ključne besede: rondica, udarno brizganje, znotraj zaščitene stisljive tube, odbojna trdota, stopnja odžarjenosti, natezna trdnost, meja plastičnosti, raztezek
The producers of packaging transform aluminium to internally varnished collapsible tubes. The material for these products must have required characteristics during the production, the filling and discharging of packaging. The results of the investigation show how to eiiminate some difficulties by means of adequate technological changes.
Key words: slug, impact extrusion, internally varnished collapsible tubes, repuisive hardness, anneaiing level, tensile strength, yield strength, elongation
1	Uvod
V Impolu izdelujejo rondele, namenjene za predelavo z udarnim brizganjem, iz aluminija in njegovih zlitin s sekanjem pločevine ali žaganjem palic. Princip te obdelave je, da se pod vplivom velikega dinamičnega pritiska pri temperaturi okolja z enim delovnim hodom vlečnega trna izvrši plastično tečenje materiala1'2. Izbira materiala in oblika rondic sta različni za prehrambno, kozmetično, farmacevtsko, kemično, elektro in vojaško industrijo ter odvisni od oblike končnega izdelka. Težave, s katerimi so se srečali strojniki pri izdelavi in polnjenju stisljivih znotraj zaščitenih tub iz aluminija A199.7, so vzpodbudile skupne raziskave.
2	Potek raziskave
Rondice, namenjene za izdelavo tub, lahko pripravimo iz litega ali toplo valjanega traku. Za to raziskavo smo pripravili vzorce iz toplo valjanega traku, ki so bili izdelani po različnih tehnoloških poteh. Material smo spremljali od litja do polnenja tub v vseh fazah predelave in obdelave s kemijsko, mehansko in metalografsko metodo. V tem delu bodo prikazani rezultati preizkusne izdelave tub.
Zahteve kupca: sekane rondice z luknjo3 po DIN 59604; zunanji <J> (mm) x debelina rondice (mm) x notranji $ luknje (mm); aluminij A199,7; HB približno 21; vibrirana površina.
Izdelane so bile valjaste tube10 <j> 28/145 mm s prostornino 62 ml. Pri tem je bila potrebna 97% deformacija
Trajanka VASEVSKA. dipl.inž. Impol. Partizanska ul. 39 2310 Slovenska Bistrica
Tabela 1: Kemična sestava aluminija A199.7 Table 1: Chemical composition of aluminium A199.7
Standard		Kemijski elementi (mas.%)
	Si	Fe Cu Mn Mg Zn Ti neč.
Din 1712	0,2	0,25 0,03 0,03 0,03 0,07 0,03 0,03
A199.7		skupno največ 0,3
materiala. Napetosti, nastale pri hladni obdelavi, so bile popuščene z žarjenjem. Stopnja odžarjenosti in odbojna trdota plašča tub smo merili po metodi "giljotine" z gibljivo padalno ploščo, predpisano s standardom4 BS 2006: 1984* (slika 2).
Na sliki 3 so prikazane mehanske lastnosti materiala za različno stopnjo odžarjenosti hladno brizganih tub za obe tehnologiji predelanih rondic.
V nadaljnji izdelavi so bile te tube še znotraj zaščitene in lakirane ter potiskane.
Rezultati mehanskih lastnosti odžarjenih, znotraj zaščitenih tub so prikazani na sliki 4, ter nadaljnjo zunanje lakiranih in potiskanih tub na sliki 5 za različno odbojno trdoto plašča.
3 Diskusija
Rezultati (slika 3) so pokazali, da tehnologija izdelave rondic vpliva na končne mehanske in tehnološke lastnosti odžarjenih tub, izdelanih z udarnim brizganjem.
Analize so pokazale, da je največ težav tam, kjer Rp0,2 žarjenih tub pade pod 35 N/mm2, ne glede na velikost Rm. Pomembnost materiala se je pokazala tudi pri tem. da so imele vse tube debelino plašča od 90 - 100 pm, vendar niso bile "mehke", kar ima zelo velik vpliv
* Z majhnim odstopanjem je ta problematika obravnavana tudi v DtN-u5,6'7
	IZDELAVA IN POLNJENJE TUB: PR0DUCTI0N AND FILLING OF TUBES			
MAZANJE RONDIC			SLUG LUBRICATION - 1	
UDARNO BRIZGANJE TUBE SI. 1
Fig. 1
ŽARJENJETUB
ANNEALING TUBES
NOTRANJA ZAŠČITA TUBE
INTERNAL VARNISHING OFTUBES
ZUNANJE LAKIRANJE IN TISKANJE TUBE - I
EXTERNAL LACOUERING AND PRINTING OF TUBES
POLNJENJE TUBE
FILLING OF TUBES
ZAVIHANJETUBE
FOLDING OF TUBES
Snemalnik — Stripper A
Slika 1- Orodje in tečenje kovine pri udarnem brizganju tube Figure 1: Tools and the metal flovv of the impact extruston tube
Držalo padalne ploSče Shutteratch
Milimetrsko merilo, ki odčita 0 kadar se padalnaplošCa dotakne podstame plošče Milimetre scalereadingO irlien sMei loucltes base plale
Stopnja odžarjenosti tub (mm) The annealing level of the tubes (mm)
Slika 3- Sprememba natezne trdnosti Rm. meje plastičnosti RP».2 in Iztezka Ah, v odvisnosti od stopnje odžarjenost, hladno bnzgamh alummijskih tub. izdelanih iz žarjemh rondic A199.7 po dveh razhenth
tehnologijah (/l;/2)	,
Figure 3: Change of tensile strength Rm. y.eld strength RP0.2 and elongation A,o, dependence of the anneal.ng level of ' cc, d .mpac extruded alumintum tubes, manufactured from annealed slugs processed by two different technologies (/l;/2)
Mejnik Stop
Slika 2: Naprave za preskus stopnje odžarjenosti in odbojno trdoto nlašča tube po BS 2006, 1984
Figure 2: Apparatus for test.ng the annealtng level and the repulstve hardness of the tube coat - BS 2006, 1984
Odbojna trdota plašča tub (mm) The repulsive hardness of the tubes coat (mm)
Slika 4: Vpliv notranjega zaščitnega plašča na natezno trdnost Rm. mejo plastičnosti RPo.2, raztezek A,o in odbojno trdoto plasca tub prt nadaljnji predelavi odžarjenih aluminijskih tub, izdelanih iz rondtc A199 7 po dveh različnih tehnologijah (/ln.z.;/2n.z.) Figure 4: Influence of the tnternal varnishing coat on tensile strength Rm yield strength Rpo.2, elongation A,o and the repulsive hardness of the tube coat at the further treatment of the annealed alum.mum tubes manufactured from annealed slugs A199.7 processed by two different technologies (/ln.z.;/2n.z.)
na odbojno trdoto plašča. Velikost raztezka vpliva na "iztisljivost" tub, ki se izkazuje kot dobro ali slabo
praznjenje njihove vsebine.
Velikost meje plastičnosti RPo,2 ima najpomembnejšo vlogo pri pojavu "mehko-trde" tube. "Efekt vzmetnosti"
Odbojna trdota plašča tub (mm) The repulsive hardness of the tubes coat (mm)
Slika S- Vpliv zunanjega laka in tiska na natezno trdnost Rm, mejo plastičnosti Rpo.2, raztezek A to in odbojno trdoto plašča tub pn nadaljnji predelavi odžarjenih, znotraj zaščitenih aluminijskih tub izdelanih iz žarjenih rondic A199.7, po dveh različnih tehnologijah
(/lt;/2t)
Figure 5: Influence of the external lacquer and print on tensile strength Rm. yield strength Rpo.2, elongation Aio and the repulsive hardness of the tube coat at the further treatment of the annealed internally varnished aluminium tubes, manufactured from annealed slugs A199.7 processed by two different technologies (/lt;/2t)
se pojavlja, kadar je Rp0,2 > 80 N/mm2 in kadar je majhna razlika Rm - RPo,2 N/mm2.
Na sliki 6 je prikazano, kako se z žarjenjem do
določene odbojne trdote plašča tub spremenijo Rpo,2, Rm in Aio v odvisnosti od hitrosti popuščanja napetosti, ki so nastale pri hladni predelavi. Kot posledica hladne predelave po žarjenju je zvišanje meje plastičnosti in natezne trdnosti ter zmanjšanje duktilnosti materiala v primerjavi z vhodnim mehkožarjenim materialom.
Zvišanje meje elastične deformacije in natezne trdnosti, ter zmanjšanje duktilnosti8 ogljikovega jekla v odvisnosti od načina izvajanja hladne predelave je opisal
Bauschinger9.
Iz slik 4 in 5 je razvidno, da notranja in zunanja
zaščita "zameglita" rezultate mehanskih in tehnoloških lastnosti tube. S tem se izgubi resnična slika sprememb v materialu. Izdelava tub se odvija z najmanjšo hitrostjo od 85 tub/minuto in je zato zelo pomembno, da se čim hitreje nastavijo proizvodni parametri. V polnilnicah se odstopanje v odbojni trdoti tub in "efekt vzmetnosti" pokažejo v obliki zmečkanih ali slabo zavihanih tub.
Iz obeh vrst rondic so bile izdelane odžarjene, znotraj zaščitene in zunanje lakirane potiskane tube, ki so imele odbojno trdoto plašča od 12 do 13 mm za tehnologijo 1 in od 10,5 do 11,5 mm za tehnologijo 2. Tube obeh kakovosti so se brez težav polnile in zavihale v polnilnicah.
Slika 6: Vpliv hitrosti popuščanja napetosti v tubah, izdelanih iz rondic po tehnologiji 2, izražene kot stopnja odžarjenosti tub (/mm), na spremembo meje plastičnosti Rpo,2 in natezne trdnosti Rm ter zmanjšanje duktilnosti Aio na 97% deformirani aluminij A199,7 Figure 6: Influence of the strain speed relieve in the tempering of tubes after cold impact extruding expressed as annealing level tubes (/mm) on the change of the yield strength Rpo,2 and tensile strength Rm and elongation Aio of 97% deformed aluminium A199.7 manufactured by the process 2
4 Sklep
Za opredelitev vpliva tehnologije metalurške predelave rondic iz aluminija A199,7 na potek proizvodnje in na kakovost izdelkov pri udarnem brizganju, so bile izdelane tube, namenjene za embaliranje vsebine, ki ne sme priti v stik z aluminijem. Težave se pojavljajo najbolj pogosto pri njihovi izdelavi in polnjenju.
Analize so pokazale, da se mora material, ki je namenjen za obdelavo z udarnim brizganjem posebej tehnološko predelati, če želimo doseči nemoteno proizvodnjo zahtevnejših izdelkov.
Osvojena tehnologija predelave rondic zadošča za izdelavo kakovostno manj zahtevnih tub, kjer se lahko težave pri njihovi izdelavi omilijo ali v celoti odstranijo s spremembo nekaterih proizvodnih parametrov.
Začetne tehnološke predpostavke pri raziskavi so dale pozitivne rezultate. S tem so se odprle možnosti za bolj natančne nadaljnje raziskave metalurških predelav rondic iz aluminija in njegovih zlitin.
5 Literatura
1 Kent R Van Horn, Aluminium; Vol. III Fabrication and Finishing; ASM International Metals Park, Ohio, USA 1967, 113-132 2B. Musafija, Obrada metala plastičnom deformacijom\ 4. izdanje; Svetlost, Sarajevo, 1979, 526-548
3	DIN-Taschenbuch\ Nichteisenmetalle 2, Aluminium, Aluminiumle-gierungen; 5. Auflage, Beuth Verlag GmbH Berlin-Koln, 1987
DIN 59 604, Butzen aus Aluminium und Aluminium-Knetlegierungen zum FlieBpressen
DIN 1712 (Teil 3), Aluminium, Halbzeug
4	BS 2006, 1984, British Standard Specification for Aluminium collaps-ible tubes
5	DIN 55 436 - Aluminiumtuben, Teil 1 Bestimmung der Materialdicke des Tubenmantels, august 1983; Teil 2 Bestimmung der Ver-formbarkeit des Tubenmantels, juli 1990; Teil 5 Bestimmung der Dicke der Innenschutzlackierung, august 1983; Teil 6 Bestimmung der Haftfestigkeit von Innen- und AuBenschutzlackierungen, april
6	DIN 55 542, Bestimmungen des Volumensfur Packmittel; Teil 2 zylin-drische Tuben, juli 1985; Teil 4 konische Tuben. juni 1990
7 DIN 55 435. Aluminium- und Kunststofftuben\ Teil 1 Luftdichtheit des versehlusses der Tubenhalsoffnung. august 1983 »B. Božič, Fizička metalurgija-. Naučna knjiga, Beograd. 1964. 270 "Č. Petrovič, Tehnologija elektrotehničkog materijala; Deo I, Strukturne i mehaničke osobine; Naučna knjiga, Beograd, 1970. 178-190 10 Proizvodni program. TUBA embalaža, d.d., Ljubljana