1. Erster Schritt: Schmelzen
Aluminium wird industriell durch Elektrolyse hergestellt, und Aluminiumhütten benötigen viel Energie für einen effizienten Betrieb. Aufgrund ihres Energiebedarfs befinden sich Hütten häufig in der Nähe großer Kraftwerke. Steigende Stromkosten oder der Energiebedarf zur Aluminiumraffination zu höherer Qualität erhöhen die Kosten für Aluminiumcoils. Darüber hinaus wird gelöstes Aluminium abgetrennt und einer Sammelstelle zugeführt. Auch dieses Verfahren hat einen hohen Energiebedarf, der sich wiederum auf die Aluminiumpreise auswirkt.
2. Zweiter Schritt: Warmwalzen
Warmwalzen ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden zum Verdünnen von Aluminiumplatten. Beim Warmwalzen wird das Metall über den Rekristallisationspunkt erhitzt, um es zu verformen und weiter zu formen. Anschließend wird das Metall durch ein oder mehrere Walzenpaare geführt. Dies geschieht, um die Dicke zu reduzieren, die Dicke zu vereinheitlichen und die gewünschte mechanische Qualität zu erreichen. Durch die Verarbeitung des Blechs bei 1700 Grad Fahrenheit entsteht eine Aluminiumspule.
Mit diesem Verfahren lassen sich Formen mit den passenden geometrischen Parametern und Materialeigenschaften erzeugen, während das Metallvolumen konstant bleibt. Diese Vorgänge sind entscheidend für die Herstellung von Halbzeugen und Fertigprodukten wie Platten und Blechen. Fertiggewalzte Produkte unterscheiden sich jedoch von kaltgewalzten Coils (wie weiter unten erläutert) dadurch, dass sie aufgrund feiner Partikel auf der Oberfläche eine weniger gleichmäßige Dicke aufweisen.
3. Dritter Schritt: Kaltwalzen
Das Kaltwalzen von Metallbändern ist ein besonderer Bereich der Metallverarbeitung. Beim Kaltwalzen wird Aluminium bei einer Temperatur unterhalb seiner Rekristallisationstemperatur durch Walzen geführt. Durch das Zusammendrücken und Komprimieren des Metalls erhöhen sich dessen Streckgrenze und Härte. Kaltwalzen erfolgt bei der Kaltverfestigungstemperatur (der Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur eines Materials), Warmwalzen hingegen oberhalb der Kaltverfestigungstemperatur – das ist der Unterschied zwischen Warm- und Kaltwalzen.
Viele Industrien nutzen das Kaltwalzen, um Bänder und Bleche in der gewünschten Enddicke herzustellen. Die Walzen werden häufig erhitzt, um die Verarbeitbarkeit des Aluminiums zu verbessern. Schmiermittel verhindert, dass das Aluminiumband an den Walzen kleben bleibt. Zur Feinabstimmung des Betriebs können Walzenbewegung und -temperatur verändert werden. Ein warmgewalztes Aluminiumband, das bereits andere Verfahren, einschließlich Reinigung und Behandlung, durchlaufen hat, wird auf Raumtemperatur abgekühlt, bevor es in der Aluminiumindustrie in eine Kaltwalzstraße eingebracht wird. Aluminium wird durch Spülen mit Reinigungsmittel gereinigt. Diese Behandlung macht die Aluminiumspule hart genug für das Kaltwalzen.
Nach Abschluss dieser Vorbereitungsschritte durchlaufen die Bänder wiederholt Walzen und verlieren dabei zunehmend an Dicke. Die Gitterebenen des Metalls werden während des Prozesses zerstört und versetzt, was zu einem härteren, festeren Endprodukt führt. Kaltwalzen gehört zu den beliebtesten Verfahren zum Härten von Aluminium, da es die Dicke des Aluminiums beim Zerkleinern und Durchwalzen reduziert. Durch Kaltwalzen kann die Dicke einer Aluminiumspule um bis zu 0,15 mm reduziert werden.
4. Schritt vier: Glühen
Ein Glühprozess ist eine Wärmebehandlung, die in erster Linie dazu dient, ein Material formbarer und weniger starr zu machen. Die Verringerung der Versetzungen in der Kristallstruktur des geglühten Materials führt zu dieser Veränderung von Härte und Flexibilität. Um Sprödbruch zu vermeiden oder ein Material für nachfolgende Bearbeitungen besser bearbeitbar zu machen, wird das Glühen häufig nach einem Härtungs- oder Kaltbearbeitungsverfahren durchgeführt.
Durch die effektive Wiederherstellung der kristallinen Kornstruktur werden durch das Glühen die Gleitebenen wiederhergestellt und die weitere Formgebung des Teils ohne übermäßige Krafteinwirkung ermöglicht. Eine kaltverfestigte Aluminiumlegierung muss für einen festgelegten Zeitraum von etwa 30 Minuten bis drei Stunden auf eine bestimmte Temperatur zwischen 290 °C und 350 °C erhitzt werden. Die Größe des zu glühenden Teils und die Legierung, aus der es besteht, bestimmen den Temperatur- und Zeitbedarf.
Das Glühen stabilisiert zudem die Abmessungen eines Teils, beseitigt Probleme durch innere Spannungen und reduziert innere Spannungen, die teilweise bei Verfahren wie Kaltschmieden oder Gießen entstehen können. Darüber hinaus können auch nicht wärmebehandelbare Aluminiumlegierungen erfolgreich geglüht werden. Daher wird es häufig bei gegossenen, extrudierten oder geschmiedeten Aluminiumteilen angewendet.
Die Formbarkeit eines Materials wird durch Glühen verbessert. Das Pressen oder Biegen harter, spröder Materialien kann schwierig sein, ohne dass es zu Brüchen kommt. Glühen hilft, dieses Risiko zu beseitigen. Darüber hinaus kann Glühen die Zerspanbarkeit verbessern. Die extreme Sprödigkeit eines Materials kann zu übermäßigem Werkzeugverschleiß führen. Durch Glühen kann die Härte des Materials verringert und so der Werkzeugverschleiß reduziert werden. Eventuelle Restspannungen werden durch Glühen beseitigt. Es ist in der Regel ratsam, Restspannungen nach Möglichkeit zu reduzieren, da sie zu Rissen und anderen mechanischen Problemen führen können.
5. Schritt fünf: Schlitzen und Schneiden
Aluminiumcoils können in einer sehr langen Endlosrolle hergestellt werden. Um die Coils jedoch in kleinere Rollen zu verpacken, müssen sie geschnitten werden. Dazu werden Aluminiumrollen durch eine Schneideanlage geführt, wo extrem scharfe Klingen präzise Schnitte ausführen. Dieser Vorgang erfordert viel Kraft. Übersteigt die eingesetzte Kraft die Zugfestigkeit des Aluminiums, zerteilen die Schneidemaschinen die Rolle in kleinere Stücke.
Zu Beginn des Schneidprozesses wird das Aluminium in einen Abwickler gelegt. Anschließend wird es durch rotierende Messer geführt. Die Messer werden so positioniert, dass unter Berücksichtigung der gewünschten Breite und des Abstands die optimale Schnittkante entsteht. Um das geschnittene Material zum Aufwickler zu leiten, wird es anschließend durch Separatoren geführt. Anschließend wird das Aluminium gebündelt und zu einer Spule gewickelt, um es für den Versand vorzubereiten.
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Veröffentlichungszeit: 19. Dezember 2022