3104铝合金易拉罐罐体缺陷的表征与成因分析_彭小燕
3104罐体针孔缺陷原因分析
3104罐体针孔缺陷原因分析温庆红;王剑【摘要】采用体视镜、扫描电镜和能谱分析设备,对3104易拉罐的针孔缺陷进行了宏观、显微形貌特征及能谱结果综合分析.结果表明,罐体针孔缺陷形成原因是由于该部位存在氧化膜缺陷,在冲罐过程中暴露出来所致.【期刊名称】《铝加工》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】3页(P14-16)【关键词】3104合金;易拉罐;变薄拉伸;针孔缺陷【作者】温庆红;王剑【作者单位】西南铝业(集团)有限责任公司,重庆九龙坡401326;西南铝业(集团)有限责任公司,重庆九龙坡401326【正文语种】中文【中图分类】TG339;TG115.21+3.3易拉罐的生产要经40多道工序。
其中和铝板材性能相关的主要工序有：落料、冲杯、变薄拉深、修边、冲洗、外印、内喷涂、烘干、缩颈、翻边等。
铝板材必须具有适当的强度和良好的深冲成型性，以保证连续冲制变薄拉深工序和烘烤后的屈服强度。
易拉罐的成形过程为：落片→冲杯→一次变薄拉伸→二次变薄拉伸→三次变薄拉伸→修边→颈缩壁厚0.09mm（见图1）。
罐壁变薄拉伸是冲头引领杯体通过拉伸模，在拉伸模的约束作用下强制金属变形减薄完成的（见图2），罐体的变薄拉伸过程是在高速下完成的，每分钟达到200～300罐，即在0.2～0.3s内完成一个罐体的三次变薄拉伸过程。
变薄拉伸过程中罐体通过拉伸模时受到的拉力、摩擦力非常大，若板材存在冶金缺陷使其所在区域金属塑形、强度不能满足变薄拉伸的最低要求，极易造成断罐；若缺陷尺寸小，尽管不会造成断罐，却会导致制罐企业另一个大的问题—针孔罐。
针孔罐检出难度大，漏检危险性高。
针孔罐在制罐企业如果不能剔除，包装饮料后漏液，漏出的饮料所污染的饮料包装件将全部由制罐企业赔偿。
因此，要求成品罐体针孔罐发生率低于百万分之三。
从某制罐厂商处取了3个3104合金针孔罐缺陷样品，经观察，缺陷均在罐身且已穿孔，缺陷样品宏观形貌见图3（图3中圈内所示均为针孔缺陷部位）。
易拉罐罐体用3×××系铝合金中化合物演变规律
易拉罐罐体用3×××系铝合金中化合物演变规律张军利;鲁法云;王昭;赵凤【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2015(043)005【摘要】简要介绍了易拉罐罐体用3×××系铝合金中主要化合物的演变规律,阐述了化学成分及均匀化处理对合金中化合物的析出及转变的影响,讨论了加工过程中化合物的转变.通过化学成分的调整、热处理工艺及加工过程的控制,可以有效地调控化合物的种类、形态、尺寸及分布,从而提高罐体料的综合性能.【总页数】7页(P11-17)【作者】张军利;鲁法云;王昭;赵凤【作者单位】山东南山铝业股份有限公司国家铝合金压力加工工程技术研究中心,山东龙口265713;北京南山航空材料研究院,北京100048;山东南山铝业股份有限公司国家铝合金压力加工工程技术研究中心,山东龙口265713;北京南山航空材料研究院,北京100048;山东南山铝业股份有限公司国家铝合金压力加工工程技术研究中心,山东龙口265713;北京南山航空材料研究院,北京100048;山东南山铝业股份有限公司国家铝合金压力加工工程技术研究中心,山东龙口265713;北京南山航空材料研究院,北京100048【正文语种】中文【中图分类】TG146.21【相关文献】1.3xxx系罐身铝合金第二相及其对加工过程的影响研究进展 [J], 张永皞;张志清;林林2.3104易拉罐体用铝合金制备技术研究进展 [J], 黄瑞银;尹志民;廖明顺3.5XXX系和7XXX系铝合金中粗大金属间化合物的研究 [J], 邢强4.三片罐易拉罐洗罐、灌装及真空封罐设备系列产品简介 [J], ;5.铝制易拉罐二片罐罐底开裂成因分析及改善策略探究 [J], 王彦奇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
3104铝合金易拉罐罐体缺陷的表征与成因分析_彭小燕
收 稿 日 期 ：２０１３－１０－３０；修 改 稿 收 到 日 期 ：２０１３－１２－３１ 基 金 项 目 ：中 南 大 学 中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 资 助 项 目 （２０１２ｚｚｔｓ０６９） 第 一 作 者 简 介 ：彭 小 燕 ，女 ，１９８７ 年 出 生 ，硕 士 研 究 生 ，中 南 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，长 沙 （４１００８３），电 话 ：０７３１－８８８７７２１７，Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｘｙ０８０７＠１２６．ｃｏｍ 通 信 作 者 ：徐 国 富 ，男 ，１９６６ 年 出 生 ，教 授 ，中 南 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，长 沙 （４１００８３），电 话 ：０７３１－８８８７７２１７，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｓｕｘｇｆ６６＠ｃｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
ｍｅｌｔｉｎｇ ｏｒ ｃａｓｔｉｎｇ．Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃｏａｒｓｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ
ｆｏｒｗａｒｄ ｆｉｎａｌｌｙ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：３１０４Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ，Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｐｈａｓｅ，Ｏｘｉｄｅ Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ
摘 要 通过扫描电镜（ＳＥＭ）观察、能谱（ＥＤＳ）以及 Ｘ 射 线 衍 射（ＸＲＤ）分 析，对 ３１０４ 铝 合 金 易 拉 罐 成 品 罐 体 早 期 失 效 的 断口处第二相和夹杂物进行了表征，并通过对合金原始铸 锭 中 第 二 相 的 研 究，系 统 地 分 析 了 缺 陷 形 成 的 原 因。 结 果 表 明， 铸锭和缺陷断口上均分布有大量粗大的（ＦｅＭｎ）Ａｌ６、（ＡｌＦｅＭｎＳｉ）四 元 相 和 以 氧 化 物 夹 杂 为 主 的 粗 大 夹 杂 物 。 这 些 粗 大 相 和夹杂物是导致罐体开裂的主要原因，其来源于合金的熔炼和铸造过程。通过分析，提出了 防 止 或 减 少 粗 大 化 合 物 和 夹 杂 物的相应措施。 关 键 词 ３１０４ 铝 合 金 ；第 二 相 ；氧 化 夹 杂 物 中 图 分 类 号 ＴＧ１４６．２１；ＴＧ１４６．１＋１ 文 献 标 志 码 Ａ 文 章 编 号 １００１－２２４９（２０１４）０３－０３１４－０４
易拉罐产品质量事故分析
易拉罐产品质量事故分析
易拉罐产品质量的问题所涉及的面很广，它和食品、饮料的原料种类，汤汁中的腐蚀因子，易拉罐的制造工艺以及罐的密封性和耐腐蚀性有关，几乎涉及空罐和实罐的所有主要方面。
为了简单的说明问题，现就形成问题的各种常见因素和它的原因分述如下：
1、排气不足
(1)封罐时抽真空不足或蒸汽排气不足。
(2)封罐前加入汤汁的温度太低。
(3)蒸汽喷射排气装置配置不当。
(4)排骨等内容物预煮不透，骨头内空气排除不净。
2、密封性能差或卷边受伤
(1)卷边三率没有达到要求，特别是异形罐直角处三率低。
(2)反边在封罐前碰上和卷边跌伤或遭撞击，密封结构遭到破坏。
3、外界温度过高
罐内水蒸汽分压上升导致真空下降。
电视背板用3104铝合金冷轧带材冲压开裂的原因分析与改进措施
电视背板用3104铝合金冷轧带材冲压开裂的原因分析与改进措施陈祚启;王森;刘煜;文建平【摘要】试验研究了Mn元素对电视背板用3104铝合金冷轧带材冲压性能的影响,结果表明:Mn元素含量越高,带材形成粗大硬脆的第二相粒子的数量越多.这些粗大硬脆的第二项粒子使合金晶界结合强度减弱,降低了合金的杯突值,造成了3104铝合金冷轧带材冲压开裂.为了使3104铝合金有优异的冲压性能,Mn含量应控制在0.85～0.95％.【期刊名称】《有色金属加工》【年(卷),期】2013(042)006【总页数】3页(P29-30,34)【关键词】3104铝合金;冲压开裂;锰;第二相粒子;杯突值【作者】陈祚启;王森;刘煜;文建平【作者单位】广西柳州银海铝业股份有限公司,广西柳州545001;中铝河南铝业有限公司,河南洛阳471000;广西柳州银海铝业股份有限公司,广西柳州545001;广西柳州银海铝业股份有限公司,广西柳州545001【正文语种】中文【中图分类】TG3393104铝合金具有适中的强度、良好的耐腐蚀性能及优异的成型性能，是制造易拉罐、LED电视背板、电容器外壳、灯头、天花吊顶等的理想材料。
某公司在采用“半连续熔炼与铸造→均匀化加热→热轧→冷轧→退火→精整”法生产LED电视背板用3104铝合金冷轧带材时，出现不同程度的冲压开裂缺陷，经过工艺改进后才将这一问题解决。
本文对此进行了总结，研究了电视背板用3104铝合金冷轧带材冲压开裂的原因，并提出了改进措施。
1 试验材料与方法试验材料为3104铝合金，选用了2种化学成分(见表1，以下简称A1和A2)。
对经过半连续熔炼与铸造得到符合质量要求的扁铸锭，锯切掉头部及浇口部冶金质量差的部位、铣面，送入立推式均热炉进行均匀化加热，然后热轧至5.0mm，转入冷轧机轧至0.8mm，清洗切边后进行完全再结晶退火，再进行矫直，检验合格后包装交货。
整个生产及质量控制按照内控标准执行。
表1 3104铝合金化学成分(单位：wt%)Tab.1 Chemical composition of 3104 aluminum alloy元素SiFeCuMnMgZnTi其他单个合计Al国标0．60．80．05～0．250．8～1．40．8～1．30．250．10．050．15余量A10．17～0．250．35～0．450．15～0．20．85～0．951．15～1．20．050．10．030．15余量A20．17～0．250．35～0．450．15～0．21．2～1．41．15～1．20．050．10．030．15余量由于带材最终产品要进行冲压，出厂前须检测带材的深冲性能。
铝合金压铸零件的质量缺陷及改善措施
铝合金压铸零件的质量缺陷及改善措施杨素华【摘要】介绍了压铸生产中铸件常见的质量缺陷、产生原因和主要影响因素,结合实例对铝合金缸体压铸过程中出现的气孔、缩孔、裂纹、欠铸等典型质量缺陷进行了分析,找出了影响压铸铝合金缸体质量的关键缺陷和缺陷发生的主要部位,针对不同的部位和缺陷,提出了解决这些质量问题的思路、对策和消除缺陷的具体措施.【期刊名称】《模具制造》【年(卷),期】2014(014)011【总页数】4页(P65-68)【关键词】铝合金;压铸;质量缺陷;改善措施【作者】杨素华【作者单位】武汉城市职业学院(武汉工业职业技术学院）湖北武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TG6591 引言压力铸造（简称压铸）是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模具型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。
压铸是在高压高速下注入金属熔液，可制造形状复杂的薄壁件，获得的铸件晶粒细，组织致密，强度较高，且压铸的生产率高，因此压铸件广泛应用于汽车、仪器仪表、计算机、医疗器械等制造业，如发动机汽缸体、汽缸盖、仪表和照相机的壳体与支架、管接头、齿轮等零件。
用于压铸的材料主要有铝合金、锌合金、铜合金和镁合金等。
铝合金压铸零件具有重量轻、工作性能好、制造效率高、铸件表面质量好、尺寸精度高等优点，近年来大量应用于水泵的壳体、增压器壳体、气缸盖、气缸套、齿轮箱、内燃发动机活塞等零件。
铝合金压铸生产中遇到的质量问题很多，其原因也是多方面的，生产中必须对产生的质量问题做出正确的判断，找出真正的原因，才能提出切实可行的改进措施，以便不断提高铝合金压铸件质量，不影响铸件的正常使用，满足生产需要，降低企业成本。
铝合金有利于减轻发动机重量，增加发动机的性能，因此越来越多的发动机缸体缸盖有向采用铝合金铸造发展的趋势[1]。
压铸铝合金缸体有高压和高速充填模具型腔的特点，压射比压为5～15MPa；充填速度约在5～100m/s；充填时间很短，一般在0.01～0.2s范围内[2]。
罐料用3104铝合金扁锭化学成分及第二相技术研究与控制
罐料用3104铝合金扁锭化学成分及第二相技术研究与控制唐正洪;梁鲁清【摘要】对易拉罐用3104铝合金扁铸热轧坯料的化学成分、物相控制等方面的技术研究进行了阐述.通过实际生产中对罐料用3104合金扁锭化学成分、第二相的形态分布、铸造工艺及均匀化热处理工艺的优化控制,可有效降低制罐的断罐、制耳与针孔率.【期刊名称】《铝加工》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】6页(P51-56)【关键词】3104铝合金;扁锭;成分控制;第二相;低液位铸造;均匀化;相变【作者】唐正洪;梁鲁清【作者单位】青海桥头铝电股份有限公司,青海西宁810100;青海桥头铝电股份有限公司,青海西宁810100【正文语种】中文【中图分类】TG2920 前言3104铝合金属Al-Mn-Mg系不可热处理强化铝合金，具有密度小、强度高、耐腐蚀性强、易深冲成形等优点，是用作易拉罐罐体的理想铝合金材料。
随着熔铸技术、加工及热处理技术的发展，近年来用电解铝液替代传统的铝锭重熔法生产3104合金热轧坯料已逐渐成为国内外铝加工企业生产高端产品，降本增效，提高经济效益的重要途径，同时在市场竞争、技术进步的推动下，对3104H19合金制罐料的需求也逐步向质优、减薄、降低缺陷率、提高强度和成形性能等方向发展。
本文就3104合金中元素、扁铸锭的第二相化合物对罐料冶金、机械性能等影响作了分析研究，并结合生产实际提出合金成分、第二相的技术控制措施。
1 主要化学元素的影响铝合金的强化是以铝与其他金属元素形成金属间化合物在α固溶体中的溶解度变化为基础的[1]。
3104合金是1978年8月30日在美国注册的牌号，主要合金元素有Mn、Mg、Cu等[2]。
合金化的目的就是添加适当的这些金属，形成不同的金属间化合物，改善金属的性质，提高合金的强度、塑性、加工性、抗蚀性、硬度、液态金属的流动性、表面性能以及成形性能等，以适应制罐的要求。
1.1 锰的作用Mn是3104合金的主要元素，随其含量的增加，合金的强度随之提高。
3104易拉罐体用铝合金制备技术研究进展_黄瑞银
艺控制和对铸锭进行均匀化处理是调控第二相形以促使一次晶化合物转变为α相。
在DI罐的生产态的有效手段。
过程中α相可以改善变薄拉伸变形能力，同时Si还4.1 化学成分对化合物相的影响与Mg形成Mg Si析出相而使板材强度提高，因此23104铝合金合金元素的微量调整，直接影响Si含量必须在0.1%以上。
但是，Si含量超过0.5%合金相的构成，对3104铸锭性能以及最终的板材时，材料的强度变得过高且其热轧加工性能、板[7]性能有重大影响。
朱清洋研究了不同配比合金材材的深冲性能和变薄拉伸性能都会变差。
料的机械力学性能，分析了Mn, Mg等主合金元素铁和硅还是影响3104铝合金制耳行为的关键+及Fe/Si等对合金组织和性能的影响规律，优化出因素，退火铝板的制耳变化依赖于Fe Si含量，合如下成分:Si-0.23%、Fe-0.37%, Mn-0.93%、Mg-1.20%、适的Fe/Si值有利于降低深冲3104铝板的各向异Cu-0.21%、Ni<0.05%、Zn<0.20%、Ti<0.10%、其它性。
[9]（4）Cu的作用<0.015%，余量为Al。
张机琴研究了铸造过程的各Cu作用能显著提高合金的抗拉强度。
当Cu含种工艺参数之间的关系，提出以下成分：Mn0.89%~0.91 量在0.20%~0.30%左右时，可使3104H19易拉罐在%,Mg1.23%~1.25%，Si0.20%~0.22%，Fe0.38%~0.42%。
烘烤时，由于Cu的时效硬化作用，抵消了一部分 4.2铸造工艺控制初生相和溶质分布回复软化所造成的强度降低，因而使板材强度下在直接水冷半连续铸造条件下生产的铝合金降很少。
铸锭，由于强烈的冷却作用引起的浓度过冷和温Cu必须与Mg同时存在，烘烤过程中，Cu与度过冷，使凝固后的铸态组织偏离平衡状态，这些组织有以下特点：晶界和枝晶界存在不平衡结Mg从固溶体中析出Al-Cu-Mg基细质点而提高材料晶组织，枝晶内存在成分偏析，枝晶内存在着过的强度。
铝合金压铸件不良品原因分析及对策
压铸件产生缺陷的直接原因
1.制品形状不符合要求，
2.压铸机以及填充时的条件不恰当。
3.铸型和铸造方案不正确。 4.铸造条件铸造操作不恰当。
5.材料以及熔炼技术不正确。
6.操作人员不适当。
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压铸件产生缺陷的间接原因
就缺陷的原因而言，直接的原因是技术不良所给与 的影响最大。所以需要特别努力提高技术，但间接原因 也有较大的影响。有关下列的间接原因，也应予以充分 的注意。
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分类 原因 对策 尺 尺寸不 铸型的组装不 1.检查铸型装配有无错误，如有应予 合格 合理 纠正。 寸 2.检查螺栓有无松动，装配是否正 确，并加以修理。 不 3.检查垫板和铸型安装面上有无凹凸 不平，并加以修理。 合 4.检查铸型按装面的表面状态是否良 格 好，调整垫板的间隙。
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4. 因为压铸件的尺寸精度 很高，即使是很小的变形， 也往往导致不能装配，或因 加工余量不足而成为不良品。 大多数会发生尺寸不合格。
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5. 对压铸法来讲，在铸件表 面使用的涂料层是很薄的，所 以铸型对合金液的冷却速度大， 冷却很快，在大型压铸件和薄 壁铸件上，容易发生麻面、冷 隔等压铸件所特有的表面缺陷。
铸造错误或制 用错了铸型或因铸型组装错了，生产出不许要 品错误 的制品 铸件的整修操 加工失败，加工错误或加工漏掉工序等造成的 作不当 未完成品
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1. 因为压铸件是以高压高速把合金 液压入到精密铸型里获得的，其所 发生的缺陷的原因和对策，与其他 种类铸造的铸件相比，较为明确。
3104易拉罐罐体用铝合金精整技术概述
3104易拉罐罐体用铝合金精整技术概述摘要：对易拉罐体料3104铝合金的市场应用、发展前景、精整工序介绍进行了比较简单的概述，重点对罐体料精整工序的技术控制做了较全面的阐述。
关键词：3104合金、精整工序、技术控制目前市场上大部分易拉罐采用铝合金制成，其中罐体料广泛采用3104铝合金，它是目前产量最大的薄板产品,在国外，该产品早已是较为成熟的品系,而我国还处于需求快速增长的阶段。
近几年随着经济水平的提升,我国也已进入了易拉罐体料国产化和批量工业化生产的阶段,当前轻合金有限公司已经开始批量的生产3104易拉罐铝合金。
随着制罐技术地不断提高,对铝卷的表面性能要求也越来越高,其中精整则是比较重要的一个控制带材表面质量的工序。
1 精整关键工序介绍1.1拉矫工序板带材在冷轧加工时，由于辊型与辊缝的形状等原因引起的板带材板形不良，即板带材产生波形（双边波浪、单边波浪、中间波浪、两肋波浪）、翘曲、侧弯及瓢曲和潜在板形不良等。
这些缺陷的产生是因轧件在宽度方向上的纵向延伸不均匀，出现了内应力的结果。
如果把铝板带材切成条状，可以直观地反映出不同切条在长度上的差异，差异小则说明板形良好[1]。
为了消除板带材的板形不良，使板带材内应力趋于均匀，需要对板带材进行矫正，矫直机便应运而生。
矫直机分为辊式矫直和拉伸弯曲矫直两种类型，南山轻合金精整厂的拉矫工序采用的是连续拉伸弯曲矫直机，其原理是张力辊组给带材施加张力作用，连续通过上下交替布置的多组小直径弯曲辊，在拉伸和弯曲的联合作用下，沿长度方向产生了塑性延伸，使带材各条纵向纤维的长度趋于一致，改善带材平直度。
然而，来料的各项参数，如宽度、厚度、不平度等的变化，均会影响实际操作中各种参数的设定和最终矫直效果。
因此，操作人员的经验、操作技巧和判断能力，往往在实际控制中起着关键作用。
连续拉弯矫直机多设计成8辊张紧形式，这样既增大了整个机组的张力调节范围，减小了开卷—卷取张力，又降低了每根张力辊上的扭矩载荷，提高了张力调节精度，如图2。
3104铝合金易拉罐划模缺陷产生的原因及其控制措施
己QI 9, N q ICJ —「严 — 盛：DOI ： 10. 13979/j. 1007-7235.2019. 10.0133104铝合金易拉罐划模缺陷产生的原因及其控制措施陈强正，曾凡清，周建军，梁卫民(青海平安高精铝业有限公司，青海海东810006)摘要：3104铝合金罐体料在生产过程中控制不当，制罐厂冲罐过程中容易出现划模缺陷。
划模缺陷是制罐厂变薄拉 伸后的罐体在修边过程中，罐口的裂边没有完全切干净，到缩颈/翻边工序时，裂边将缩颈/翻边的模具划伤，划模缺陷会严重影响生产效率。
作者从3104铝合金罐体料在生产过程中厚度测量值、同板差指标、宽度要求、制耳率指标、 冲罐模具匹配等方面分析了产生划模缺陷的原因，根据划模缺陷产生的原因提出了相应的预防措施,使划模缺陷得 到有效控制。
关键词：划模；厚度测量值;宽度公差;模具间隙中图分类号:TG146.21 文献标识码：A 文章编号：1007 - 7235(2019)10 - 0058 - 04Causes and countermeasures of the die-scratching defects in the production process of 3104 aluminum alloy cansCHEN Qiang-zheng,ZENG Fan-qing,ZHOU Jian-jun ,LIANG Wei-min(Qinghai Pingan Alunimum High Precision Machining Industrial Co. , Ltd. , Haidong 810006,China)Abstract : Due to improper control of 3104 aluminum alloy can material in the productionprocess , the die-scratching defects are easy to occur in the process of pot punching in thetank factory. When the thinned and stretched cans are incompletely edge-trimmed , the edgeburr will make dies scratched in the necking/flanging process. The die ・scratching defectswill seriously affect the production efficiency. The causes of die ・scnitching defects in 3104 aluminum alloy cans were analyzed from the aspects of thickness measurement value , samesheet difference index , width requirement , ear-making rate index and matching of punching die. According to the causes of die-scratching defects , the corresponding preventive meas ures were put forward to effectively control the scratching defects.Key words : die-scratching ； thickness measurement value ； width tolerance ; die gap铝合金易拉罐因可回收、环保、美观等优点大量 应用在啤酒、饮料等包装行业。
铝质易拉二片罐罐底开裂成因分析及改善措施
第４８卷㊀第１期有色金属加工Ｖｏｌ ４８㊀Ｎｏ １２０１９年２月ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳＭＥＴＡＬＳＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＦｅｂｒｕａｒｙ２０１９ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１－６７９５.２０１９.００８铝质易拉二片罐罐底开裂成因分析及改善措施赵晓红(南山轻合金有限公司ꎬ山东龙口２６５７０６)收稿日期:２０１８－０６－１６摘㊀要:通过分析罐料和制罐的生产流程ꎬ利用扫描电镜对罐底开裂样罐进行检测分析ꎬ用ＥＤＳ进行元素能谱分析ꎬ确定了罐底开裂产生的原因ꎬ提出了预防罐底开裂的措施ꎮ关键词:３１０４铝罐料ꎻ铝质易拉罐ꎻ罐底开裂ꎻ预防措施中图分类号:ＴＧ３３９㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀㊀㊀文章编号:１６７１－６７９５(２０１９)０１－００３８－０５㊀㊀随着铝质二片易拉罐在啤酒㊁饮料㊁高温罐如王老吉和加多宝㊁功能性饮料如红牛和乐虎等的广泛应用ꎬ二片罐的用途越来越广泛ꎮ国内铝板带生产企业上也纷纷生产３１０４Ｈ１９罐料铝板带用于生产铝质易拉二片罐ꎮ对于包装液体的二片罐来说ꎬ罐底开裂是不允许出现的缺陷ꎮ制罐过程中罐底开裂罐的产生ꎬ给制罐厂㊁灌装厂和铝板带加工企业直接或间接造成巨大的经济损失ꎮ罐料生产的主要工艺流程为ꎬ熔铸ң热轧ң冷轧ң切边涂油ң包装ꎮ易拉罐的生产要经过４０多道工序ꎬ主要工序包括开卷ң落料冲杯ң再拉伸ң变薄拉深ң清洗ң罐外印刷ң烘干ң内喷涂ң烘干ң缩颈翻边(罐底再成型)ң光检ң堆垛ң包装ꎮ罐底开裂的影响因素很多ꎬ本文从罐底开裂样品罐分析ꎬ利用扫描电镜ꎬ针对罐底开裂样品进行检测与分析ꎬ确定了３种类型的罐底开裂缺陷的原因ꎬ并根据缺陷形成原因提出了预防改进措施ꎮ１㊀试验材料与检测仪器试验材料为３个３１０４罐底开裂样品罐ꎮ收到样品罐后ꎬ切下带有罐底开裂缺陷的部分ꎬ用硫酸清除罐表面涂层ꎮ利用ＳＥＭ－ＪＥＯＬＪＳＭ－５９００ＬＶ型扫描电镜在背散射模式下进行检测分析ꎬ并用能谱分析确定３１０４合金化学成分(质量分数ꎬ％)为ꎬＳｉɤ０.６０ꎬＦｅɤ０.０８ꎬＣｕ０.０５~０.２５ꎬＭｎ０.８０~１.４０ꎬＭｇ０.８０~１.３０ꎬＺｎɤ０.２５ꎬＧａ０.０５ꎬＶ０.０５ꎬＴｉɤ０.１０ꎬ其它单个０.０５ꎬ其它总计０.１５ꎬＡｌ余量ꎮ２㊀试验结果与分析２.１㊀夹渣引起的罐底开裂图１为样品Ａ宏观照片ꎮ图２是底裂样品Ａ的ＳＥＭ和ＥＤＳ能谱分析ꎮ图２显示了样品罐底开裂面的ＳＥＭ图像ꎬ图像中深灰色物质为Ａｌ和Ｍｇ的氧化物即尖晶石ꎬ由许多小颗粒组成ꎬＥＤＳ能谱分析如图２左侧的能谱分析图ꎬ其中的Ｃ元素来源于残留涂层ꎮ黑色为残留的涂层ꎮ图２右侧能谱为铝基体ꎬ铝基体呈浅灰色ꎮ尖晶石为夹渣物ꎬ会缩减铝基体的有效作用面积ꎬ即破坏了铝基体的连续性ꎬ从而降低材料的力学性能ꎬ造成罐底开裂ꎮ图１㊀样品Ａ宏观照片Ｆｉｇ.１㊀ＳａｍｐｌｅＡｍａｃｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ㊀㊀㊀第１期有色金属加工图２㊀样品Ａ罐底开裂位置ＳＥＭ及ＥＤＳ能谱分析Ｆｉｇ.２㊀ＳＥＭａｎｄＥＤＳａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｒａｃｋｌｏｃａｔｉｏｎｉｎｂｏｔｔｏｍｏｆｓａｍｐｌｅＡ２.２㊀粗大的金属间化合物Ａｌ/Ｆｅ/Ｍｎ引起的罐底开裂图３所示为底裂样品Ａ的宏观形貌ꎮ图４是罐底开裂样品Ａ表面形貌放大图ꎬ图５为罐底开裂样品异物成分ＥＤＳ分析ꎮ图４显示有个别较大的Ａｌ/Ｆｅ/Ｍｎ金属间化合物粒子尺寸达到３５μｍꎮ在罐料铝板带中ꎬ正常金属间化合物尺寸不大于２０μｍꎮ图６为铝基体ＥＤＳ能谱分析供对比ꎮ图３㊀罐底开裂样品宏观图片Ｆｉｇ.３㊀Ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｐｉｃｔｕｒｅｏｆｃａｎｂｏｔｔｏｍｃｒａｃｋｅｄｓａｍｐｌｅｓ９３㊀㊀有色金属加工第４８卷图４㊀罐底开裂样品异物放大图Ｆｉｇ.４㊀Ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆｆｏｒｅｉｇｎｂｏｄｙｏｆｃａｎｂｏｔｔｏｍｃｒａｃｋｅｄｓａｍｐｌｅｓ图５㊀罐底开裂样品异物成分分析(图４中２点)Ｆｉｇ.５㊀Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｏｒｅｉｇｎｂｏｄｙｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｃａｎｂｏｔｔｏｍｃｒａｃｋｅｄｓａｍｐｌｅｓ(２ｐｏｉｎｔｉｎｆｉｇｕｒｅ４)图６㊀罐底开裂铝基体(图４中１点)Ｆｉｇ.６㊀Ｃｒａｃｋｅｄａｌｕｍｉｎｕｍｍａｔｒｉｘｏｎｃａｎｂｏｔｔｏｍ(１ｐｏｉｎｔｉｎｆｉｇｕｒｅ４)㊀㊀部分长条状的Ａｌ/Ｆｅ/Ｍｎ粗大化合物硬而脆ꎬ严重破坏了组织的均匀性ꎮ在罐底成型过程中ꎬ由于尺寸较大金属间化合物质点(本例中尺寸超过３５μｍ)的存在ꎬ破坏了金属基体的连续性ꎬ造成局部应力集中ꎬ降低了材料的力学性能ꎬ导致罐底开裂缺陷的产生ꎮ化学成分不当以及均热温度偏低ꎬ保温时间过短是造成粗大化合物的原因ꎮ大的Ａｌ/Ｆｅ/Ｍｎ化合物没有完全转变为较为圆润的粒度较小的α相 Ａｌ１２(ＦｅＭｎ)３Ｓｉ弥散相 ꎬα相为２μｍ左右ꎬα相由于粒子较小且弥散分布在铝基体中ꎬ不会造成罐底开裂ꎮ２.３㊀润滑不足导致的罐底开裂图７为底裂样品Ｃ的宏观形貌ꎮ罐底部区域形状及开裂位置放大简图如图８所示ꎮ对样品Ｃ图８中的ａ㊁ｂ㊁ｃ㊁ｄ㊁ｅ㊁ｆ开裂位置区域进行放大如图９所示ꎮ图７㊀底裂样品Ｂ的宏观形貌Ｆｉｇ.７㊀ＭａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｂｏｔｔｏｍｃｒａｃｋｓａｍｐｌｅＢ０４㊀㊀㊀第１期有色金属加工图８㊀罐底及罐底开裂区域放大简图Ｆｉｇ.８㊀Ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆｃｒａｃｋｉｎｇａｒｅａｏｆｃａｎｂｏｔｔｏｍａｎｄｃａｎｂｏｔｔｏｍ图９㊀ａ㊁ｂ㊁ｃ㊁ｄ㊁ｅ㊁ｆ开裂位置ＳＥＭＦｉｇ.９㊀ＣｒａｃｋｌｏｃａｔｉｏｎＳＥＭｏｆａꎬｂꎬｃꎬｄꎬｅꎬｆ㊀㊀从图９中可以看出ꎬａ点㊁ｂ点㊁ｃ点和ｄ点放大之后均无夹杂异物ꎬ也无工模具对表面损伤的痕迹ꎮｅ点和ｆ点ＳＥＭ图像显示有工模具对表面损伤的痕迹ꎮ从图中分析ꎬ工模具导致的表面损伤的方向与发生开裂的方向呈现９０ʎꎬ且损伤未延伸到开裂表面边缘ꎬ工模具导致的表面损伤不是罐底开裂的原因ꎮ整个开裂面组织较为均匀的情况下ꎬ很有可能为拉伸工序润滑不足ꎬ导致罐底受拉应力过大ꎬ超出材料抗拉强度ꎬ导致罐底开裂ꎮ润滑不足有较多原因ꎮ制罐厂方面的因素有润滑液浓度偏低ꎬ杂油含量偏低ꎬ温度偏高或者偏低导致润滑能力降低ꎬ减薄拉伸工序的润滑不足ꎬ导致罐底受到的整体拉应力增加ꎬ从而形成罐底开裂ꎮ制罐厂应控制拉伸冷却液如温度㊁浓度㊁ｐＨ值㊁杂油浓度等指标在要求的范围内ꎮ铝板带厂方面的因素如预涂油量偏少也会造成罐底开裂现象ꎮ铝材厂应严格控制铝材表面预涂油均匀ꎮ１４㊀㊀有色金属加工第４８卷３㊀改善措施３.１㊀减少Ａｌ－Ｍｇ氧化物保温炉静置时间要充足ꎬ静置熔体除渣的过程是利用金属熔体与非金属夹渣存在密度差ꎬ在一定过热条件下ꎬ使夹渣在力的作用下沉降或上浮ꎬ从而实现非金属夹渣和金属液分离ꎮ静置时间与熔体的黏度㊁密度及夹渣的形状等因素有关ꎮ夹渣颗粒越大ꎬ下沉速度越快ꎮ熔体静置时间一般控制在２０ｍｉｎ~４５ｍｉｎꎮ静置过程应关好炉门ꎬ防止冷空气进入炉内ꎬ减少炉气中水分含量ꎬ且避免搅动铝液表面ꎬ尽量不要破坏铝液表面的氧化膜ꎮ３１０４合金中Ｍｇ含量为０ ８％~１ ３％ꎬ铝液表面氧化膜为疏松多孔的ＭｇＯ熔入Ａｌ２Ｏ３的固溶体ꎬ即尖晶石组成ꎮ后续的过滤装置参数如过滤速度和通过量要合理设置ꎮ铸造前流槽中的液面保持平稳ꎬ尽量不扰动液面ꎬ防止熔体表层的氧化物破碎卷入合金熔体进入铸锭中形成氧化夹渣ꎮ３.２㊀消除粗大Ｆｅ/Ｍｎ/Ａｌ金属间化合物化学成分严格按照工艺要求执行ꎬ热轧均匀化制度制定合理并执行到位ꎬ防止粗大的金属间化合物产生ꎬ或促使粗大的金属间化合物转变为细小的α相(Ａｌ１２(ＦｅＭｎ)３Ｓｉ)ꎮ否则粗大的金属间会成为罐底局部应力集中点ꎬ破坏铝基体连续性ꎬ导致罐底开裂的发生ꎮ３.３㊀确保润滑足够润滑有两个方面ꎬ一方面是铝材预涂油润滑ꎬ另一方面是制罐厂润滑ꎮ预涂油的均匀性以及预涂油量偏少也会造成罐底开裂现象ꎮ要定期清理涂油机上下刀梁喷嘴缝隙ꎬ用塞尺清理干净ꎻ涂油室经常清理ꎬ避免不够清洁造成放电现象ꎬ影响油雾化效果ꎻ对静电涂油机机体涂油室㊁内壁㊁接油槽内壁进行清理时ꎬ设置专门的回路系统ꎬ防止清洗剂进入循环油箱中污染预涂油ꎻ确保计量泵正常工作ꎮ合适设置上下刀梁电压ꎬ优化油品雾化效果ꎬ提高预涂油均匀性ꎻ定期对过滤滤芯进行清理更换ꎬ确保油品清洁度ꎮ目前迫于严峻的市场形势ꎬ各制罐厂都在降低成本ꎬ也包括降低润滑成本ꎮ制罐拉伸过程中润滑不足ꎬ会造成罐底受力过大ꎬ超过材料极限ꎬ也会造成罐底开裂ꎮ为了确保拉伸过程中的润滑ꎬ制罐厂应控制拉伸冷却液如温度㊁浓度㊁ｐＨ值等指标控制在要求的范围内ꎮ４㊀结论铝板带厂通过控制夹渣㊁粗大金属间化合物的产生㊁表面预涂油的均匀性ꎬ以及制罐厂对润滑指标的严格控制ꎬ制罐过程中罐底开裂缺陷已呈下降趋势ꎮＣａｕｓｅＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔＭｅａｓｕｒｅｓｏｆＣｒａｃｋｉｎｇｉｎｔｈｅＢｏｔｔｏｍｏｆＡｌｕｍｉｎｉｕｍＴｗｏ－ｐｉｅｃｅ－ｃａｎＺｈａｏＸｉａｏｈｏｎｇ(ＮａｎｓｈａｎＬｉｇｈｔＡｌｌｏｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＬｏｎｇｋｏｕ２６５７０６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔａｎｋｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓꎬｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ(ＳＥＭ)ｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｒａｃｋｅｄｓａｍｐｌｅｔａｎｋｂｏｔｔｏｍꎬＥＤＳｉｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｅｎｅｒｇｙｓｐｅｃｔｒｕｍꎬｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｃｒａｃｋｅｄｔａｎｋｂｏｔｔｏｍａｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄꎬａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｔｏｐｒｅｖｅｎｔｃｒａｃｋｅｄｔａｎｋｂｏｔｔｏｍａｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:３１０４ａｌｕｍｉｎｕｍｃａｎꎻａｌｕｍｉｎｕｍｃａｎꎻｔｗｏ－ｐｉｅｃｅｃａｎꎻｃａｎｂｏｔｔｏｍｃｒａｃｋｉｎｇꎻｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｓ２４㊀㊀。
分析合金元素对3104铝合金组织和力学性能的影响
分析合金元素对3104铝合金组织和力学性能的影响摘要：本文立足于3104铝合金的应用价值和影响因素简略阐述了研究背景，同时从Mn、Mg、Si、Fe四种元素的影响机理着手，围绕着合金元素3104铝合金组织和力学性能的影响进行了详细分析，探究了在特定保温时间、搅拌条件以及熔炼温度等熔炼条件下，3104铝合金在成分配置不同时所体现出的实际效果。
在研究过程中，试验人员主要是对铸锭进行均匀化处理，并通过热轧和冷轧使其成型，接下来便要针对冷轧态板材展开退火工作，基于此，针对各种合金元素成分配比情况的不同，探究3104铝合金在组织和力学性能层面所呈现出的差异性，旨在为相关研究人员提供参考，通过对于合金元素的合理把控，促进3104铝合金的高质量生产。
关键词：合金元素；3104铝合金；力学性能引言：英国早在二十世纪四十年代便研发出了铝合金浅冲罐，此后，美国于60年代研发了变薄拉伸法以及拉伸法等多种制罐工艺，这些成果均在一定程度上推动了全世界铝罐制造业的发展，目前来看，3104铝合金是铝罐制造的主要材料之一，虽然3204铝合金本身有着更高的强度，但相对于3104来说，其在成型性方面相对较弱，所以当前普遍使用3104铝合金。
但从实际情况来看，Mn、Mg、Si、Fe等合金元素的含量将会在极大程度上影响3104铝合金组织和力学性能，然而目前部分制造企业在实践中对于合金元素含量的把控力度相对较差，这便在一定程度上影响了3104铝合金制作效率，基于此，有必要对其展开更为深层次的探究。
1研究背景从目前来看，3104是世界上单一产量最高的压延铝合金，其在多个领域均有着较大的应用价值，目前广泛应用于易拉罐罐身的制作，整体有着较高的韧性以及强度。
相对于3003铝合金而言，3104铝合金在成分上呈现出明显的变化，具体表现为杂质元素Si、Fe的含量有所增加，而Mn元素含量则显著降低。
尤其是对于w(Fe)/w(Si)自身的比例有着较高的要求。
影响3104合金自退火罐体坯料断罐率的主要因素_晋五良
基本 保 证
0 5 0%
。
、
i 元 素 含 量 一 般 控 制在 0 1 7 % 一般情 况 下 S
一
.
0
5 % 之间 e 2 F 元素 0 3 5 %
、
、
.
-
一 1 2 5% 之 元 素 1 10 % u n 间 C M M g 是 强 化 元 素 是保证 自退 火 罐体坯料抗拉 强 度 和 屈 服 强 度 的基 本 元 素 这 三 种 元 素含 量 过 低 自退 火 罐体坯 料 的强 度指 标无 法 保证 含 量 过 高 在后 续 制罐拉 拔 过程 中会造
影 响 自退 火 罐 体 坯料 的总 的冷加 工 率 另 一 方 面 影 响制耳 率
,
。
冷加 工 率 越小 自退 火 罐体 坯 料
,
,
的加工 硬化 程度 也越小 抗 拉 强 度 和 屈 服 强 度 同时减 少 伸长 率 增加 使 断 罐率 有 减 小 的趋 势
,
。
2 01 0
年 全 国 铝板 带箔技 术 交流 会 论 文 集
20 1 0
年 全 国 铝板 带箔 技 术 交 流 会 论 文 集
影响
3 10 4
合 金 自退 火 罐 体 坯 料 断 罐 率 的主 要 因 素
晋五 良
( 南 山 轻 合金 有 限 公 司 山 东 龙 口 2 6 5 7 0 6 )
,
摘 要 自退 火 罐体 坯 料 在交 付制 罐 厂 后 制罐过 程 中 的 断罐 率是 评价 自退 火 罐 体 坯 料 质 量 水平 的 最
, , , ,
。
加
5
。
化 学成 分 的 影 响
目前 市 场 上 生 产 自 退 火 罐 体坯 料 所用 合金 主要 是 3 14 0 合金 该 合金 中添 加 的 主要 化 学 元
3104铝合金扁锭疏松缺陷分析及其抑制方法
２０ ０９年第 ４ 期
一 强 斟 技
冷 拔 弹簧 钢 拔 裂 原 因分 析
赵冬梅
（ 宁特钢 股份 有限公 司 ，青海 西
摘
西宁
８００ ） １０ ５
要：本文对冷拔 弹簧钢拔裂原因进行 了分析。为保ｉ ＳＭｎ ￣ ｉ 弹簧钢表 面质量 ，在对三种不同工艺进行 比较的基础
坯 形成 补缩性 疏松 ；金属 液温 度过 高 ，高温合 金 液极 易吸气从 而引起夹 杂疏松 。
当溜槽 中 的 温度 低 于 １９【时 易 出 现 疏 松 废 品 ， ２ ｏ ＝
此 ，编制炉内金属保持时间监控程序 ，设置 “ 静止时
间不足 ３ｍｎ 允许 铸 造 ”拒 绝 执 行 的模 块 ，可 使熔 ０ ｉ不
在铸造 平 台侧旁增 设 抽流 风机 ，将 竖井 冒出的水
汽排到其他区域，消除或减弱铸造平台上方聚集的水 蒸汽，使相对湿度小于４ ％，可减少因结晶夹气产生 ｏ
的疏松 废 品。 ４４ 控 制炉 内合金液 温度 ． 制 定 合 理 的 合 金 生 产 炉 内铝 合 金 液 温 度 控 制 区
陷的方法 。
关键词 ：铝合金扁锭 ；疏松 ；缺陷分析 ；抑制方法
１ 引言
中国铝业青海分公司第二 电解厂铸造车间采用全
自动 控 制低 液 位 铸 造 技 术 （Ｈ ） Ｌ Ｃ ，在 两 条 立式 半 连
造成 生产 困难 和经济 损失 。 铝 合 金 扁 锭 高 倍 显 微 组 织 按 质 量 可 分 为 四个 等 级 ，即未 见 异常 （ 级） 特 、轻 微 疏松 （ 级 ） 一 、中度 疏
分析
３１ 疏松缺 陷典 型 形貌 ．
２ 铝合金扁锭疏松缺陷类型
易拉罐体针孔缺陷分析与改进工艺的思路_陈文
lZ
,
体 出现 针孔 甚至 撕 裂 断罐 因 此 对 于熔 体的 净 化 要 求是 非 常 严 格 的 这 就 需 要 对 熔 铸 的 各个工 序进行 仔 细地 控制
,
。
,
从针 孔 罐 分 析 看 造 成 夹杂 物 型 针 孔 的 夹杂物所含主要 元素为
,
、
(Fe M
n
)3 5 1] 粒 子
。
但 是其 溶 质
, 。
,
n
、 2 ) 声 i ^ l 〕相 也 可 通 过 包 晶 反 应 与
,
聚 集 长 大 因 而有 利 于提高 烘烤 强 度
,2 iS 还 对 均 热 时 析 出 球 形 A I ( F
,
C
r
,
v
,
(
F
e
M
n
。 ) A 一生 成 a
〔(
F
e
M
A
n
12 ) 声 i A 1 〕相
,
减少
。
e
M
) 声i有 促 n
n
了 对其 余元 素的 要 求没 有变 化 实际分析 结 果 (表 2 ) 也 证 实 了 这 一 点 分析 认 为 对合 金
作用 由于M
,
含 量 按 下 限 控制 可 能 造 成 材
,
,
料强 度不 够 因 而Cu 能 出现的Cu
A 1 2和 M g
M g 应 按 上 限控 制
,
,
可
成 分 的调 整 ( 改 型 )
。
。
,
2
(Fe M
n
) 声i ] 的重 要 性
,
。
要调整合金
大规格3104铝合金扁锭的技术开发_张机琴
0.91％，Mg含量控制在1.23％ 1.25％。 杂质Fe、Si对合金的热脆性有比较明显的影响。Si
含量增加，合金的热脆性急剧提高；而Fe含量增加，合 金的热脆性明显下降。这是因为在3104合金中，Mg和Si 形 成 M g 2S i 后 ， 有 大 量 的 过 剩 M g 存 在。 此 时 M g 2S i 很 少
2. 调整了激光器的位置 结晶器液位高度激光监测器在生产中经常报警， 严重时系统会自动停止铸造。分析其中的原因，主要是 流量调节棒执行器的固定位置偏低，加紧力不够，在 执行器运行时调节棒有松动现象，铝液不能均匀经过 调节棒进入结晶器。为此研发组将激光器安装位置向 上升高了20mm，将安装底板距分配溜槽顶面的距离由 35mm调整为15mm，调整后执行器的加紧力和稳定性 得到了增强，改善了铝液流量的控制效果，从而提高了 监测铝液高度的准确性，消除了因液位高度微小变化 引起的报警和铸造中断。改进后的安装情况，见图3。 3.解决紧急水打开问题 在铸造时紧急水阀会突然自动打开，这种现象经 常出现在铸 造 长 度 达 到 1m或3m左右时。紧 急 水 阀 一
1.化学元素含量的确定 3104合金中含量较高的元素主要有： Mn 、Mg
和杂质Fe、Si等，他们对合金的质量均有影响。通过 实验研究，我们发现随着Mn含量的增加，裂纹倾向 增高，过高就会形成大量的脆性化合物MnAl6，使扁 锭 在浇 铸 过 程 中 易 开 裂。另外 由 于 Mn的 熔 点 比 铝 高 得多，Mn不易溶解，易发生偏析，造成化学成分不均 匀；增加Mg含量则有利于降低裂纹倾向，这是因为 Mg与Si结合形成Mg2Si化合物，降低了Si游离数量的 结果。因此，在实际生产中应将Mn含量控制在0.89％
降低3104罐料用铸锭废品率的改进措施
降低3104罐料用铸锭废品率的改进措施李朝阳;方英;王明博;梁志勇【摘要】3104罐料作为公司的主导产品之一,其年产量可达到4万吨左右,有着极其广泛的市场前景.但是,公司生产的3104罐料用铸锭与同行相比,锯切加工和后续加工中废品率高达20.76％,远远超过了正常废品比例,造成铸锭交货期的延后和加工成本大幅提高,严重影响公司生产经营指标.为了控制这种不良的发展势头,提出了具体办法和措施,通过增添措施,改进方法,3104罐料铸锭废品率降低到17.53％.【期刊名称】《铝加工》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P36-39,44)【关键词】3104罐料;废品率;质量管理;降低【作者】李朝阳;方英;王明博;梁志勇【作者单位】西南铝业(集团)有限责任公司,重庆九龙坡401326;西南铝业(集团)有限责任公司,重庆九龙坡401326;西南铝业(集团)有限责任公司,重庆九龙坡401326;西南铝业(集团)有限责任公司,重庆九龙坡401326【正文语种】中文【中图分类】TG2920 前言2011年我公司3104罐料用铸锭废品率为20.76%，现场废品、锯切废品、加铣废品等高达9301t，这些不合格铸锭改尺、继续加工或回炉熔化，不仅影响成品率，而且增加工作量和工作效率。
为了提高铸锭使用率，降低生产成本，本文提出了具体办法和措施，改进工艺，优化制度，并取得了一定成效。
降低3104合金铸锭废品率，不但可以为公司增效益，改进铸锭加工方法，而且还可以推广到其他产品中去。
1 现状调查（1）对2011年生产的3104合金所有规格进行统计，确定其投料量、加工量、底部缺陷位置、加铣废品量和加铣废品率的分布情况，统计结果如表1所示。
表1 2011年3104罐料用铸锭生产加工情况统计规格/mm 投料量/t加工量/t底部缺陷位置/mm加铣废品量/t加铣废品率/%520×980 7364.2 817.6 270134.029 1.82520×1230 211.07 21.371 250 3.778 1.79520×1360 8842.6 971.48 270 160.935 1.82520×1600 16777 1860.7 250 286.88 1.71520×1700 4894 544.92 255 84.666 1.73520×1850 5080.3 559.96 260 91.181.79600×1600 1634.9 379.89 260 26.976 1.65汇总 44804 5156.9 270788.444 1.76（2）对2011年3104罐料用铸锭的生产加工、晶粒度和粗晶层深度进行了现状调查（见表2和表3），从这些统计表中可看出，影响3104锯切量的底部缺陷主要集中在270mm以内，平均粗晶层深度10mm以内，晶粒度检测最终低倍分析结果100%合格。
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易产生应力集中，导致 晶 界 过 早 产 生 裂 纹，最 终 影 响 合
（ｇ）针状 ＳＥＭ
（ｈ）针状 ＥＤＳ
图４ ３１０４铝合金不同析出相的 ＳＥＭ 和 ＥＤＳ分析
２．２ 罐 体 缺 陷 断 口 处 的 第 二 相 和 夹 杂 物 从图１的宏观照片中可肉眼观察到罐体上的针孔、
裂罐缺陷。图５为 缺 陷 断 口 处 的 ＥＤＳ 分 析。 从 图 ５ａ、 图５ｂ 可 以 观 察 到 缺 陷 断 口 上 分 布 着 大 量 颗 粒 状 的 第 二 相，ＥＤＳ分析表明是（ＦｅＭｎ）Ａｌ６ 和（ＡｌＦｅＭｎＳｉ）；图 ５ｃ、 图５ｄ中除了第 二 相 颗 粒 外，还 存 在 含 有 Ｃ、Ｏ、Ｎａ、Ｓｉ、 Ｓ、Ｃｌ、Ｋ、Ｃａ等 元 素 的 粗 大 夹 杂 物 ，其 大 小 约 为 １０μｍ。
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３１０４ 铝 合 金 易 拉 罐 罐 体 缺 陷 的 表 征 与 成 因 分 析 彭 小 燕 等
１０００号金相砂纸磨平后机械抛光至 表 面 光 亮 无 痕。 采 用日本 理 学 Ｄ／ｍａｘ－２５００／ＰＣ 型 Ｘ 射 线 衍 射 仪 对 其 进 行 物 相 分 析 ，扫 描 范 围 为１０°～８０°，扫 描 速 度 为８°／ｍｉｎ。 从罐体缺陷位置处切取部分试样并用硫酸清洗表面涂
（ａ）骨骼状 ＳＥＭ （ｃ）片状 ＳＥＭ
（ｅ）长条状 ＳＥＭ
（ｂ）骨骼状 ＥＤＳ （ｄ）片状 ＥＤＳ （ｆ）长条状 ＥＤＳ
图 ２ ３１０４ 铝 合 金
图 ３ ３１０４ 铝 合 金 铸 锭 的
铸锭的 ＳＥＭ 照片
Ｘ射 及 分 布 对 合 金 板 材 的
成 形 性 能 具 有 一 定 的 影 响 ：针 ［１２，１３］ 状 析 出 相 的 尖 端 较
方 案 ，旨 在 为 提 高 制 罐 成 品 率 提 供 参 考 。
１ 试验方法
试验所用３１０４铝合 金 铸 锭 以 及 易 拉 罐 成 品 （见 图 １）均由某公司提供，铸锭的化学成分见表 １。 铸 锭 试 样 经２４０、４００、６００和８００号 水 磨 砂 纸 和４００、６００、８００和
图 １ 带 缺 陷 易 拉 罐 的 宏 观 照 片
２ 试验结果与分析
２．１ ３１０４ 铝 合 金 中 的 第 二 相 与 夹 杂 物 图２为３１０４铝合 金 铸 锭 的 ＳＥＭ 照 片。 从 图 ２ 中
可以观察到大量的粗 大 骨 骼 状、针 状 和 片 状 的 第 二 相。 根据 Ａｌ－Ｍｎ相图［７］，在共晶温度为６５８ ℃ 时，Ｍｎ在 固 溶体中的最 大 溶 解 度 为 １．８２％ （质 量 分 数，下 同）。 随 着温度降低，Ｍｎ 的 溶 解 度 急 剧 减 小，在 凝 固 冷 却 时 析 出的 Ｍｎ 和 Ａｌ形 成 大 量 分 散 的 第 二 相 ＭｎＡｌ６。Ｆｅ与 Ｍｎ溶 质 发 生 交 互 作 用，Ｆｅ 溶 于 ＭｎＡｌ６ 或 Ｍｎ 溶 于 Ａｌ３Ｆｅ中 均 会 形 成 （ＦｅＭｎ）Ａｌ６ 化 合 物［８，９］。 而 Ｓｉ 与 （ＦｅＭｎ）Ａｌ６ 形 成 （ＡｌＦｅＭｎＳｉ）四 元 金 属 间 化 合 物 。 ［１０，１１］ 图３为３１０４铝合金铸 锭 的 Ｘ 射 线 衍 射 谱。ＸＲＤ 谱 的 物 相 分 析 结 果 表 明 ，除 了α－Ａｌ基 体 外 ，合 金 中 的 主 导 相 为 ＭｎＡｌ６、（ＡｌＭｎＦｅＳｉ）。图４为３１０４铝合金铸锭不同 相 的 能 谱 （ＥＤＳ）分 析 结 果 。 从 图 ４ 看 出 ，铸 锭 中 分 布 大 量的骨骼 状 （ＡｌＭｎＦｅＳｉ）和 片 状 （ＦｅＭｎ）Ａｌ６ 相。 结 合 ＥＤＳ分析与 ＸＲＤ 物 相 分 析，认 为 ３１０４ 铝 合 金 中 主 要 存在的相为：α 固 溶 体 （溶 有 Ｍｎ、Ｍｇ 及 部 分 化 合 物 ）、 ＭｎＡｌ６、（ＦｅＭｎ）Ａｌ６ 和 （ＡｌＦｅＭｎＳｉ）等。 另 外，铸 锭 中 还存在含有 Ｏ、Ｎａ、Ｓｉ、Ｃａ等 元 素 的 夹 杂 物，大 小 约 为 ５ μｍ，见 图 ４ｃ和 图 ４ｄ。
０．６ ０．８ ０．０５～０．２５ ０．８～１．２ １．２０ ０．１０ ０．１０ ０．０５ ０．１５ 余量
金的断裂韧度；块状析 出 相 较 大 的 硬 度、脆 性 以 及 与 基 体较弱的结合使其成为 裂 纹 中 心。（ＦｅＭｎ）Ａｌ６ 是 一 种 脆而硬的化合物，呈片 状 分 布，会 降 低 合 金 的 塑 性 和 强 度。（ＡｌＦｅＭｎＳｉ）四元 相 是 一 种 粗 大 的 硬 质 点，虽 然 在 减薄拉伸时能够防止板带深冲面与工具表面之间的热 粘着，但深冲加工时 在 它 的 周 围 会 造 成 局 部 应 力 集 中， 使 之 易 成 为 破 裂 的 根 源 ，形 成 针 孔 等 缺 陷 。
层，然 后 浸 入 丙 酮 溶 液，在 超 声 波 清 洗 机 中 清 洗 １ｈ。
在 ＦＥＩ Ｑｕａｎｔａ ２００ 扫描电镜下对铸锭试样和清洗后的 缺陷试样断口进行 ＳＥＭ 观察以及 ＥＤＳ分析。
表 １ ３１０４ 铝 合 金 铸 锭 的 化 学 成 分
％
ｗＢ
Ｓｉ Ｆｅ Ｃｕ
Ｍｎ Ｍｇ Ｚｎ Ｔｉ Ｖ 其他 Ａｌ
铝 熔体中非金属夹杂物的含量是反映冶金质量的
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特 种 铸 造 及 有 色 合 金 ２０１４ 年 第 ３４ 卷 第 ３ 期
（ａ）缺 陷 １
（ｂ）缺陷１的 ＥＤＳ
（ｃ）缺 陷 ２
（ｄ）缺陷２的 ＥＤＳ
ｃａｌｌｙ ｂｙ ｏｂｓｅｒｖｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｐｈａｓｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｉｎｇｏｔ ｃａｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｅｘｉｓｔｓ ａ ｌｏｔ ｏｆ（ＦｅＭｎ）Ａｌ６ ｐｈａｓｅｓ，（Ａｌ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｓｉ）ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ａｎｄ ｃｏａｒｓｅ ｏｘｉｄｅ－ｂａｓｅｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ．Ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｎ ｍａｉｎｌｙ ｂｅ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｔｈｏｓｅ ｃｏａｒｓｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅｆｅｃｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ３１０４Ａｌｌｏｙ Ｒｉｎｇ－Ｐｕｌｌ Ｃａｎ
Ｐｅｎｇ Ｘｉａｏｙａｎ１，Ｙｅ Ｒｕｉ １，Ｃａｏ Ｘｉａｏｗｕ１，Ｃｈｅｎ Ｊｕｆｅｉ １，Ｘｕ Ｇｕｏｆｕ１，２ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ
Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｐｈａｓｅ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎ ３１０４ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｉｎｇｏｔ ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｉｎｇ－ｐｕｌｌ ｃａｎ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ），ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ （ＥＤＳ）ａｎｄ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）．Ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｄｅｆｅｃｔｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｓｙｓｔｅｍｉ－
铝 合 金 易 拉 罐 具 有 质 量 轻 、密 封 性 好 、无 味 无 毒 、易 携 带 、可 回 收 等 优 点 而 广 泛 使 用 。 当 前 全 球 的 易 拉 罐 年 需求量在２ １００亿只 左 右，铝 罐 料 的 年 总 产 量 达 到 ４３０ 万ｔ左右；我国易拉罐市场年需求量 为 ６０～７０亿只，罐 体 料 用 量 约 为２９ 万ｔ，并 呈 逐 年 增 长 趋 势 。 为 了 降 低 成 本，减 少 材 料 用 量，薄 壁 轻 量 化 成 为 易 拉 罐 的 发 展 趋 势［１，２］，但这意味着对 材 料 的 性 能 要 求 更 加 严 格。 铝 罐 的 制 造 工 艺 主 要 包 括 铸 造 、铸 锭 均 匀 化 热 处 理 、热 轧 、冷 轧等。３１０４铝合 金 由 于 其 强 度 高，减 薄 深 冲 性 能 好 而 广泛应用于易 拉 罐 罐 体 材 料 。 ［３］ 目 前 国 内 外 学 者 已 经 对 ３１０４ 罐 用 铝 合 金 的 均 匀 化 退 火 工 艺 、热 变 形 行 为 、织 构控制等方面进行了深入的 研 究［４～６］，国 内 西 南 铝 业 集 团公司、南山轻合金 有 限 公 司 都 已 能 批 量 生 产 该 合 金， 但实际生产中针孔、漏 罐、断 罐 等 问 题 经 常 出 现。 本 课 题研究了３１０４铝合金 成 品 罐 体 中 出 现 的 针 孔、裂 罐 缺 陷，分析了该缺陷的形 成 原 因，提 出 了 抑 制 缺 陷 的 解 决
ｍｅｌｔｉｎｇ ｏｒ ｃａｓｔｉｎｇ．Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｏｒ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃｏａｒｓｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ
ｆｏｒｗａｒｄ ｆｉｎａｌｌｙ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：３１０４Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ，Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｐｈａｓｅ，Ｏｘｉｄｅ Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ
收 稿 日 期 ：２０１３－１０－３０；修 改 稿 收 到 日 期 ：２０１３－１２－３１ 基 金 项 目 ：中 南 大 学 中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 资 助 项 目 （２０１２ｚｚｔｓ０６９） 第 一 作 者 简 介 ：彭 小 燕 ，女 ，１９８７ 年 出 生 ，硕 士 研 究 生 ，中 南 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，长 沙 （４１００８３），电 话 ：０７３１－８８８７７２１７，Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｘｙ０８０７＠１２６．ｃｏｍ 通 信 作 者 ：徐 国 富 ，男 ，１９６６ 年 出 生 ，教 授 ，中 南 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 ，长 沙 （４１００８３），电 话 ：０７３１－８８８７７２１７，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｓｕｘｇｆ６６＠ｃｓｕ．ｅｄｕ．ｃｎ