1. Schritt eins: Schmelzen
Aluminium wird im industriellen Maßstab durch Elektrolyse hergestellt und Aluminiumhütten benötigen für einen effizienten Betrieb viel Energie. Aufgrund ihres Energiebedarfs liegen Hüttenwerke häufig in der Nähe großer Kraftwerke. Jede Erhöhung der Energiekosten oder der Energiemenge, die zum Raffinieren von Aluminium zu einem höheren Grad erforderlich ist, erhöht die Kosten für Aluminiumspulen. Darüber hinaus wird gelöstes Aluminium abgetrennt und einer Sammelstelle zugeführt. Außerdem erfordert diese Technik einen erheblichen Energiebedarf, was sich auch auf die Aluminiummarktpreise auswirkt.
2. Schritt zwei: Warmwalzen
Warmwalzen ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden zum Dünnen einer Aluminiumbramme. Beim Warmwalzen wird Metall über den Rekristallisationspunkt erhitzt, um es zu verformen und weiter zu formen. Anschließend wird dieses Metallmaterial durch ein oder mehrere Walzenpaare geleitet. Dies geschieht, um die Dicke zu reduzieren, die Dicke gleichmäßig zu machen und eine gewünschte mechanische Qualität zu erreichen. Durch die Verarbeitung des Blechs bei 1700 Grad Fahrenheit entsteht eine Aluminiumspule.
Mit dieser Methode können Formen mit den entsprechenden geometrischen Parametern und Materialeigenschaften hergestellt werden, während das Metallvolumen konstant bleibt. Diese Vorgänge sind von entscheidender Bedeutung bei der Herstellung von Halbzeugen und Fertigprodukten wie Platten und Blechen. Fertiggewalzte Produkte unterscheiden sich jedoch von kaltgewalzten Coils, was weiter unten erläutert wird, darin, dass sie aufgrund winziger Ablagerungen auf der Oberfläche eine weniger gleichmäßige Dicke aufweisen.
3. Schritt drei: Kaltwalzen
Das Kaltwalzen von Metallbändern ist ein einzigartiger Bereich der Metallverarbeitung. Beim „Kaltwalzen“ wird Aluminium bei einer Temperatur, die unter seiner Rekristallisationstemperatur liegt, durch Walzen geführt. Das Quetschen und Komprimieren des Metalls erhöht seine Streckgrenze und Härte. Kaltwalzen erfolgt bei der Kaltverfestigungstemperatur (die Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur eines Materials) und Warmwalzen erfolgt oberhalb der Kaltverfestigungstemperatur – das ist der Unterschied zwischen Warmwalzen und Kaltwalzen.
Viele Industriezweige nutzen das als Kaltwalzen bezeichnete Verfahren zur Metallbearbeitung, um Bänder und Bleche mit der gewünschten Enddicke herzustellen. Die Rollen werden häufig erhitzt, um die Bearbeitbarkeit des Aluminiums zu verbessern, und es wird Schmiermittel verwendet, um zu verhindern, dass das Aluminiumband an den Rollen festklebt. Zur betrieblichen Feinabstimmung können Bewegung und Wärme der Walzen verändert werden. Ein Aluminiumband, das bereits warmgewalzt und anderen Verfahren, einschließlich Reinigung und Behandlung, unterzogen wurde, wird auf Raumtemperatur abgekühlt, bevor es in eine Kaltwalzstraße in der Aluminiumindustrie gegeben wird. Aluminium wird durch Spülen mit Reinigungsmittel gereinigt. Durch diese Behandlung wird das Aluminiumband hart genug, um dem Kaltwalzen standzuhalten.
Nachdem diese vorbereitenden Schritte durchgeführt wurden, werden die Streifen wiederholt durch Walzen geführt, wobei sie zunehmend an Dicke verlieren. Die Gitterebenen des Metalls werden während des Prozesses gestört und verschoben, was zu einem härteren, stärkeren Endprodukt führt. Kaltwalzen gehört zu den beliebtesten Methoden zum Härten von Aluminium, da es die Dicke des Aluminiums verringert, wenn es zerkleinert und durch Walzen gepresst wird. Durch eine Kaltwalztechnik kann die Dicke eines Aluminium-Coils um bis zu 0,15 mm verringert werden.
4. Schritt vier: Glühen
Ein Glühprozess ist eine Wärmebehandlung, die hauptsächlich dazu dient, ein Material formbarer und weniger steif zu machen. Die Abnahme der Versetzungen in der Kristallstruktur des geglühten Materials verursacht diese Verschiebung der Härte und Flexibilität. Um sprödes Versagen zu vermeiden oder ein Material für nachfolgende Vorgänge besser bearbeitbar zu machen, wird das Glühen häufig durchgeführt, nachdem ein Material einem Härte- oder Kaltumformvorgang unterzogen wurde.
Durch die effektive Wiederherstellung der kristallinen Kornstruktur stellt das Glühen die Gleitebenen wieder her und ermöglicht eine weitere Formgebung des Teils ohne übermäßigen Kraftaufwand. Eine kaltverfestigte Aluminiumlegierung muss für einen vorgegebenen Zeitraum, der zwischen etwa dreißig Minuten und drei Stunden liegt, auf eine bestimmte Temperatur zwischen 570 °F und 770 °F erhitzt werden. Die Größe des zu glühenden Teils und die Legierung, aus der es besteht, bestimmen die Temperatur- bzw. Zeitanforderungen.
Durch das Glühen werden außerdem die Abmessungen eines Teils stabilisiert, Probleme durch innere Spannungen beseitigt und innere Spannungen reduziert, die teilweise bei Verfahren wie Kaltschmieden oder Gießen entstehen können. Darüber hinaus können auch Aluminiumlegierungen, die nicht wärmebehandelbar sind, erfolgreich geglüht werden. Daher wird es häufig auf gegossene, extrudierte oder geschmiedete Aluminiumteile angewendet.
Die Umformbarkeit eines Materials wird durch Glühen verbessert. Das Pressen oder Biegen harter, spröder Materialien kann eine Herausforderung sein, ohne dass es zu Brüchen kommt. Das Glühen trägt dazu bei, dieses Risiko zu beseitigen. Darüber hinaus kann das Glühen die Bearbeitbarkeit verbessern. Die extreme Sprödigkeit eines Materials kann zu übermäßigem Werkzeugverschleiß führen. Durch Glühen kann die Härte eines Materials verringert werden, was den Werkzeugverschleiß verringern kann. Eventuell verbleibende Spannungen werden durch Glühen beseitigt. In der Regel ist es am besten, Restspannungen nach Möglichkeit zu reduzieren, da sie zu Rissen und anderen mechanischen Problemen führen können.
5. Schritt fünf: Schlitzen und Schneiden
Aluminiumspulen könnten in einer sehr langen Endlosrolle hergestellt werden. Um das Coil jedoch in kleinere Rollen zu verpacken, müssen diese in Scheiben geschnitten werden. Um diese Funktion zu erfüllen, werden Aluminiumrollen durch eine Schneidanlage geführt, in der unglaublich scharfe Klingen präzise Schnitte erzeugen. Für diesen Vorgang ist viel Kraft erforderlich. Schneidemaschinen teilen die Rolle in kleinere Stücke, wenn die ausgeübte Kraft die Zugfestigkeit des Aluminiums übersteigt.
Um den Schlitzvorgang zu starten, wird das Aluminium in eine Abwickelhaspel gelegt. Anschließend wird es durch einen Satz rotierender Messer geführt. Die Klingen sind so positioniert, dass unter Berücksichtigung der gewünschten Breite und des gewünschten Abstands die beste Schnittkante erzielt wird. Um das gespaltene Material zum Aufwickler zu leiten, wird das Material anschließend durch Abscheider geführt. Anschließend wird das Aluminium gebündelt und zu einer Spule gewickelt, um es für den Versand vorzubereiten.
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19. Dezember 2022