ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева», Самара, Россия:

Ю. Хирш, старший научный сотрудник
Е. В. Арышенский, доцент кафедры ТМиАМ

АО «Арконик СМЗ», Самара, Россия
А. М. Дриц, директор по развитию бизнеса и новых технологий, эл. почта: Alexander.Drits@arconic.com

А. Ф. Гречникова, ведущий инженер-технолог

Систематизированы результаты более чем 20-летних научных исследований, проводимых учеными Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена, Самарского yниверситета и НИТУ «МИСиС» в области термомеханической обработки алюминиевых листов и лент из сплава марки АА3104 для пищевых контейнеров. Первая часть обзора посвящена описанию технологического процесса производства «баночной» ленты, а также особенностей эволюции крупных интерметаллидных частиц второй фазы. Приведен комплекс требований к механическим свойствам алюминиевых листов и лент для производства пищевых контейнеров. Кратко рассмотрены основные этапы процесса производства алюминиевых пищевых контейнеров. Среди основных свойств, предъявляемых к «баночной» ленте, высокая пластичность, необходимая для эффективной холодной штамповки. Кроме того, еще одним свойством является высокая прочность, которая нужна для транспортировки и хранения напитков. Одним из путей одновременного повышения обоих свойств является введение марганца, который, с одной стороны, замедляет возврат и рекристаллизацию, а с другой — помогает самоочищению инструмента при процессах холодной штамповки. В работе описаны основные этапы производства баночной ленты: гомогенизация, горячая и холодная прокатка. Показаны особенности формирования микроструктуры на каждом этапе производства. Рассмотрены вопрос формирования и эволюции крупных частиц второй фазы и их связь с разрушением банки при холодной штамповке. Показано, что для снижения риска разрыва банки необходимо технологию литья слитков корректировать таким образом, чтобы размер первичных интерметаллидов не превышал 100 мкм. В этом случае совместное влияние гомогенизации и последующей горячей и холодной прокатки уменьшит их размеры до 20 мкм и менее, что не окажет негативного влияния на процессы деформирования ленты.

1. «The Canmaker FAQ». URL: Canmaker.com. [Retrieved 2012-08-07]
2. Портал бизнес-планов и руководств. Масштабный бизнес: производство алюминиевой банки. URL: https://www.openbusiness.ru/html/dop11/aluminievaya-banka.htm (дата обращения : 04.09.2018)
3. Арышенский Е. В., Серебряный В. Н., Гречникова А. Ф. Формирование текстуры в алюминиевых листах и лентах, получаемых прокаткой. — М. : Теплотехник, 2013. — 215 с.
4. Арышенский В. Ю. Разработка механизма формирования заданной анизотропии свойств в процессе прокатки алюминиевых лент для глубокой вытяжки с утонением : дис. … докт. техн. наук. — Самара, 2002. — 312 с.
5. Hirsch J. Textures in industrial processes and products // Materials Science Forum. 2012. Vol. 702. P. 18–25.
6. Арышенский Е. В. и др. Исследование влияния внешнего трения при горячей прокатке на текстуру ленты из алюминиевого сплава 3104 // Производство проката. 2012. №. 7. С. 14–17.
7. Hirsch J. Through process modelling // Materials science forum. 2006. Vol. 519. P. 15–24.
8. Evgenii A. et al. Investigation of texture and structure evolution during hot rolling of 1070, 3104 and 8011 aluminum alloys in continuous mill // Metallurgia italiana. 2017. Vol. 109, Iss. 3. P. 11–21.
9. Hirsch J. Thermomechanical control in aluminium sheet production // Materials Science Forum. 2003. Vol. 426. P. 185–194.
10. Микляев П. Г., Дуденков В. М. Сопротивление деформации и пластичность алюминиевых сплавов. — М. : Металлургия, 1979. — 182 с.
11. Westerman E. J. Silicon: A vital element in aluminum beverage can body stock // Aluminum Alloys for Packaging. — Warrendale, PA : TMS, 1993. — P. 1–16.
12. Rouns T. N. Composition and preheating effects on dispersoid and insoluble constituent particle evolution in 3xxx alloys // Aluminum Alloys for Packaging III, TMS. 1998. P. 3–20.
13. Wang X., Kamat R. G. A Technique to Measure Intermetallic Size Distribution in Aluminum Can Body Stock // Aluminum Alloys for Packaging II, TMS, 1996. — P. 209–222.
14. Alexander D. T. L., Greer A. L. Solid-state intermetallic phase tranformations in 3ххх aluminium alloys // Acta Materialia. 2002. Vol. 50, Iss. 10. P. 2571–2583.
15. Robert D. D., Sanders Jr. R. E. Recent and Future Development of D&I Body Stock // Science and Engineering of Light Metals / ed. K. Hirano, H. Oikawa, K. Ikeda. — Sendai, 1991. — P. 747–753.
16. Колачев Б. А., Елагин В. И., Ливанов В. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. — М. : МИСиС, 2005. — 432 с.
17. Hatch J. E. Aluminum Properties and Physical Metallurgy // ASM International. 1984. — 397 р.
18. Kamat R. G. AA3104 can-body stock ingot: characterization and homogenization // JOM. 1996. Vol. 48, Iss. 6. P. 34–38.
19. Мондольфо Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов. — М. : Металлургия, 1979. — 640 с.
20. Sanders R. E., Baumann S. F., Stumpf H. C. Wrought non-heat treatable aluminum alloys // Treatise in Materials Science & Technology. 2012. Vol. 31. P. 65.
21. Li Y. J., Arnberg L. Quantitative study on the precipitation behavior of dispersoids in DC-cast AA3003 alloy during heating and homogenization // Acta Materialia. 2003. Vol. 51, Iss. 12. P. 3415–3428.
22. Nam A., Yashin V., Aryshenskii E., Zinoviev A. V., Kawalla R. Modelling of Cooling and Recrystallization Kinetics during Self-Annealing of Aluminium Coils // Materials Science Forum. 2018. Vol. 918. P. 110–116.
23. CEN EN 515-2017. Aluminium and aluminium alloys – Wrought products — Temper designations. — Введ. 01.03.2017. — 28 с.
24. Aryshenskii E. V. et al. Effect of softening on the mechanical properties and formability of ribbon from alloy 3104 // Metal Science and Heat Treatment. 2014. Vol. 56, Iss. 1-2. P. 14–17.
25. Andrianov A. V., Kandalova E. G., Aryshensky E. V., Grechnikova A. F. Influence of 3104 Alloy Microstructure on Sheet Performance in Ironing Aluminum Beverage Cans // Key Engineering Materials. 2016. Vol. 684. P. 398– 405.
26. Qing Liu, Lin Lin. Current Status of Research and Industries of Al Sheets in China // Proceedings of the 12^th International Conference on Aluminum Alloys. Yokohama, Japan. The Japan Institute of Light Metals. September 5–9, 2012. — P. 20.