NO814389L - Aluminiumlegeringsprodukt, samt fremgangsmaate for fremstilling av et aluminiumholdig produkt - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en aluminiumlegeringog nærmere bestemt angår den et plate- eller folie-produkt av aluminium-kna-legering egnet til å formes til varmeveksler-finner av den typen som har sammenhengende utragende krager og til å formes til varmeveksler-rør som kan rundskjæres i endene eller dannes for tilveiebringelse av tilbakebøyninger på rørene.

Ved anvendelse av aluminiumplater (-ark) som finne-materiale er det vanlig praksis å forme sammenhengende utragende • krager på.platen. Det er ønskelig at de aluminiumplater på

hvilke de sammenhengende utragende krager dannes har forholdsvis høy flytegrense slik at de uferdige finner såvel- som kragene dannet av slikt materiale ikke lett ødelegges ved uhell. Dessuten er det viktig at finnene etter dannelsen av varmeveksleren er motstandsdyktige mot beskadigelse. Likevel er. det viktig at platematerialet har en stor evne til å kunne formes for å få dannet kragene. Det vil si, ved spesielle, varmeveksler-anvendelser, såsom ved luftkorfdisjoneringsutstyr eller fotbrett-oppvarmere eller lignende, er detønskelig å

ha relativt høye krager for å få et godt mellomrom mellom finnene. Tidligere ble dette oppnådd ved anvendelse av platemateriale med lav flytegrense og stor duktilitet. De.tte resulterte imidlertid i at man måtte anvende forholdsvis tykke

finner for å gjøre dem motstandsdyktige mot ødeleggelse.

Imidlertid resulterer anvendelsen av tykkere finner i større vekt og omkostninger for en varmeveksler-innretning. Da- det videre ble gjort forsøk med å danne høye krager av materiale med høyere styrke og mindre duktilitet, sviktet kragene normalt eller gikk i stykker, og dette resulterte i en mindre effektiv og svekket varmeveksler-innretning. Når bare grunne krager kan dannes, øker dette i stor grad antallet av finner og følgelig øker mengden, vekten og omkostningene for plater som trengs til en varmeveksler. Det vil forstås at i biler, for eksempel, hvor det er ønskelig å holde omkostninger og vekt så lave som mulig, er det fordelaktig å ha et plateprodukt som har høy motstandsevne mot beskadigelse, og som likevel har en høy grad av duktilitet, for å få dannet dype krager som tillater større mellomrom mellom finnene i varmeveksleren.

Den foreliggende oppfinnelse løser problemene som man har støtt på når det gjelder tidligere kjente materialer og .tilveiebringer et konstruksjons-plateprodukt egnet til å dannes til finnemateriale i hvilket dype krager kan dannes uten brudd. Det vil si, konstruksjonsplate-produktet ifølge den foreliggende oppfinnelse har en høy flytegrense som øker pla-tens motstandsevne mot beskadigelse i sammensatt eller usam-mensatt tilstand. Videre har plateproduktet en høy grad av bøyelighet eller formbarhet som tillater formning av dype krager. Videre tillater disse enestående særtrekk anvendelsen av finnemateriale av tynnere mål (typisk ca. 20% tynnere) enn det som tradisjonelt ville anvendes i varmeveksler-innretninger på grunn av fordelen med øket eller større motstandsevne mot beskadigelse. Det vil forstås at den 20%-ige besparelse i tykkelse uten noe tap i styrke i seg selv er et betydelig fremskritt. Videre Vil det forstås at oppnåelse av disse egenskaper, i tillegg til at-man kan forme dype sammenhengende krager, resulterer i et bemerkelsesverdig, enestående plateprodukt av aluminiumbasert legering.

Når det gjelder rørene som passer inni de sammenhengende formede krager og som er krysset gjennom finnene, er det viktig at de kan dannes i en temmelig tynn .dimensjon av om-kostningshensyn, og likevel er det like .viktig at de har høy sprengstyrke og formbarhet. Formbarheten er viktig fordi røret må utvides for tilveiebringelse av en friksjons-tilpas--ning med finnene for varmeoverføringsformål. • I tillegg må rørene kunne utflares/-vides i endene uten å revne og må kunne bøyes temmelig kraftig for dannelse av tilbakebøyninger. Det vil således forstås at oppnåelse av egenskaper såsom styrke uten at det skjer på bekostning av formbarhet resulterer i et bemerkelsesverdig unikt rørprodukt av aluminiumbasert legering.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det et produkt av aluminiumbasert legering egnet til å formes til kna-produkter inklusive.finne- eller rørmateriale for varmeveksler-innretninger, idet legeringsproduktet inneholder hovedsakelig 2-13 vekt% Si, maksimalt 4 vekt% Zn, 0,005-2 vekt% Sr,, opptil 1 vekt% Fe og opptil 1 vekt% Cu, og det resterende er hovedsakelig aluminium og forurensninger;

og når legeringsproduktet er dannet til et kna-produkt, har det en hovedsakelig ensartet fordeling av forholdsvis fine, i det vesentlige like-aksede bestanddeler som hovedsakelig utgjøres av grunnstoffet silisium.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det også en frémgangsmåte til,fremstilling av et aluminium-kna-plateprodukt som innbefatter de følgende trinn:

(a) tilveiebringelse av et legeme av aluminiumbasert

r

legering inneholdende hovedsakelig 2-13 vekt% Si, maksimalt 4 vekt% Zn-, 0,005-2 vekt% Sr, opptil 1 vekt% Fe og opptil 1 vekt% Cu, idet det resterende hovedsakelig er aluminium og urenheter, og (b) valsing av nevnte legeme ved temperaturer ikke høyere enn 496°C for å fremskaffe et plateprodukt med en hovedsakelig ensartet fordeling av forholdsvis fine, i det vesentlige like-aksede bestanddeler hovedsakelig bestående av grunnstoffet silisium'.

Videre tilveiebringes det ifølge den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte til fremstilling av et aluminium-rør-produkt, omfattende de følgende trinn: tilveiebringelse av et legeme av aluminiumbasert legering som et ekstruderingsemne, hovedsakelig 'bestående av 2-13 vekt% Si, 0-4 vek,t% Zn, minst 0,005 vekt% Sr, opptil 1 vekt% Fe og opptil 1 vekt% Cu, idet det resterende hovedsakelig er aluminium og tilfeldige forurensninger; og enten: (1) ekstrudering av nevnte ekstruderingsemne til et tykkvegget rørelement; og trekking av av nevnte rørelement. til et tynnvegget rør-: emne for anvendelse som rør i en varmevekslerinnretning; eller (2) nevnte ekstruderingsemne ekstruderes .til tynnvegget r røremne; .idet rørproduktet har en hovedsakelig ensartet fordeling av forholdsvis fine, i det vesentlige like-aksede bestanddeler hovedsakelig bestående av grunnstoffet silisium.

Det vises nå til tegningene.

Fig. 1 er en perspektivtegning av en varmevekslerinnretning som viser finner og rør som kan fremstilles av plateraate-riale av aluminiumbasert legering i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 er et grunnriss av en varmeveksler-finne som er blitt dannet for å monteres i en varmevekslerinnretning. Fig. 3 er et tverrsnitt etter linjen III-III på Fig. 1 som viser finner stablet på et varmeveksler-rør. Fig. 4 er et tverrsnitt etter linjen IV-IV på Fig. 2.

Fig. 5 er et tverrsnitt etter linjen V-V på Fig. 4.

Fig. 6 er et fotografi tatt gjennom mikroskop ved 500 gangers f-orstørrelse av et plateprodukt av aluminiumbasert legering inneholdende ca. 5 1/2 vekt% silisium. 'Fig. 7 er et fotografi, tatt gjennom mikroskop'ved 500 gangers forstørrelse av et plateprodukt av aluminiumbasert legering med forfinet silisiumpartikkel-størrelse i henhold til oppfinnelsen .. Fig.-8 er et fotografi tatt gjennom mikroskop ved 500 gangers forstørrelse av et plateprodukt av aluminiumbasert.legering inneholdende ca. 12 vekt% silisium. Fig. 9 er et fotografi tatt gjennom mikroskop ved 500 gangers forstørrelse av et plateprodukt av aluminiumbasert legering med forfinet silisiumpartikkel-størrelse i henhold til oppfinnelsen.-Fig. 10 er et diagram som viser flytegrense sammenstilt med temperatur for legeringen- ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Det vises nå til Fig. 1. Det er her illustrert en rør-anordning eller kjerne, som helhet betegnet med 10, bestående av en stabel av finner 12 (bare ca. en tredjedel av finnene er vist) , holdt sammen med rør 14 (se Fig. 3) med re.tur-rør 16 vist i én ende av anordningen. Røranordningen kan knyttes til samletanker og overføringsanordninger og retur-rør. Ingen av disse er vist. Det vil ses at finnene er plassert med jevne mellomrom i forhold til hverandre på rør 14, idet mellom-rommene tilveiebringes ved anvendelse av krager 20, hvilket kan best ses på.Fig. 3. Av Fig. 1 kan det ses at mellom-rommene er viktig for å redusere antallet finner i en røranordning. Videre vil det ses a± flytegrensen er nødvendig for å øke finnenes motstandsevne overfor beskadigelse. Duktilitet hos materialet som finnene lages av er viktig for å tilveiebringe finner med skikkelig mellomrom.. Ved noen formingsmetoder kan krager 20

tilveiebringes med en utflaret/-videt del på toppen av disse.

Ved andre fremgangsmåter kan topp-delen dannes for å tilveiebringe en bøyning 29.

Når det gjelder forming viser Fig. 2 et grunnriss .av

en typisk finne før den er montert på rør, slik som vist

• på Fig. 3. Finnen vist på Fig. 2 er forsynt med sammenhengende krager 20 omgitt av en sirkulær flat ringdel 22.

Ved utførelsen vist på Fig. 2 og 4 har finnen en forhøyning 24 og en fordypning 26, eller en vaskebrett- eller riflet utforming med kragene dannet eller sentrert i fordypningene ' 26.

Ved noen formingsmetoder kan kragene forsynes med en utflåret/ -videt del .28 på toppen som i Fig. 5. Ved andre metoder kan toppdelen formes for tilveiebringelse av en bøyning 29 som vist på Fig. 3 og 5.

Vanligvis valses platemateriale som anvendes som finnemateriale til en.tykkelse i området ca. 0,15 til 0,089 mm, idet de tynneste dimensjoner foretrekkes. Som forklart tid-.ligere er imidlertid tykkelsen vanligvis begrenset på en måte ved metallets flytegrense eller dets evne til å motstå beskadigelse. Platematerialet-ifølge den foreliggende oppfinnelse har fordeler i dette henseende ved at det kan anvendes i en platetykkelse på typisk ca. 0,11 til 0,089 mm, mens aluminiumlegeringer som tradisjonelt anvendes som finnemateriale typisk krever en tykkelse på ca. 0,14 mm, mens det gjø-res forsøk på å redusere dette nivå til 0,11 mm. Hvor tradisjonelle legeringer, såsom aluminiumlegeringer 1100 og 7072

i 0-tilstanden, anvendes i en tykkelse på 0,11 mm, kan bare meget grunne krager oppnås, og som tidligere bemerket øker dette antallet finner pr. lengdeenhet og ser i virkeligheten ut til å danne motvekt mot en hver fordel som oppnås. Platematerialet ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes i en tykkelse på 0,11 til 0,089 mm uten at det går ut over kragehøyde.n eller endog flytegrensen.

Når det ønskes et aluminium-kna-plateprodukt ifølge oppfinnelsen, bør legeringen hovedsakelig bestå av, i vekt-prosent: 2-13% Si, maksimalt 4% Zn, 0,005-0,5% Sr, maksimalt 1% Fe, maksimalt 1% Cu, maksimalt 0,25% Mn, maksimalt 0,10% Mg, og med den totale sum av andre forurensninger ikke større enn.0,15%, idet det resterende hovedsakelig er aluminium. Når det anføres maksimalt 4% Zn, menes det at det tas med 0-4% Zn. Tilsetning av Zn foretrekkes når produktet skal anvendes som finneemne. Ved tilsetning av Znøkes oppløsnings-potensialet for finnene. På denne måte økes varmevekslerens motstandsevne mot korrosjon fordi finnene opptrer som offer-anoder. m Fortrinnsvis er Zn-mengden ikke større enn 1,5% når

mengden av Cu holdes på et nivå som ikke er større enn 0,30%. Det må imidlertid være klart at når Cu-mengden økes, er det

viktig å øke Zn-mengden for å opprettholde motstandsevnen mot korrosjon. Hvis det skulle være ønskelig å øke styrken av plateproduktet ved tilsetning av Cu f.eks., kan dette innvirke på en ugunstig måte på legeringens oppløsningspotensi-ale når det gjelder kprrosjonsresistens, særlig der hvor platematerialet skal anvendes som finneemne. Det kan således være nødvendig, når det gjelder å forandre oppløsningspoten-sialet for å øke varmevekslerens korrosjonsresistens, å tilsette en viss mengde Zn. Hvis det for eksempel er ønskelig å tilsette 0,6 vekt% Cu, bør ca. 2,5 vekt% Zn tilsettes for å øke korrosjonsresistensen. Det vil forstås at ved spesielle anvendelser i hvilke plateproduktet kan anvendes, kan det være ønskelig å redusere mengden av tilstedeværende sink. For eksempel, hvor platematerialet. valses til en viss tykkelse, f.eks. 0,02-0,076 mm, egnet for emballering av matvareprodukter i halv-stiye beholdere eller skåler, såsom middags-skåler, bør sinkmengden være så liten som mulig og bør være mindre enn 0,2 vekt% og fortrinnsvis mindre enn 0,1 vekt%. Hvor det imidlertid ikke er> påkrevet at zink-.mengden reduseres, som for eksempel hvor den påtenkte anvendelse er som finneemne, bør den være større enn 0,2 vekt%og fortrinnsvis større enn 0,3 vekt%.

Når det gjelder kobber, kan dette tilsettes i økende mengder opp til 1 vek<i>t%, men som allerede bemerket kan det da, særlig hvis produktet skal anvendes som finneemne, være ønskelig å tilsette økede mengder sink. Ved de fleste anvendelser foretrekkes det imidlertid at kobber holdes på

0,3 vekt% eller lavere.

Det må være klart at platematerialet som skal anvendes som varmevekslerfinne-emne i henhold til oppfinnelsen, føyes sammen ved at røret utvides diametris.k for tilveiebringelse av en presspasning med finnekragen for tilveiebringelse av en varmeføring fra røret til finnen. Det vil si at finner og rør føyes ikke sammen ved vakuum- eller dyppe-slagloddings-prosesser, da legeringen har et forholdsvis lavt smelte-punkt.

Strontium, som bør anses for å være et karakterdannende element, er også en viktig komponent i legeringen ifølge den foreliggende oppfinnelse. Strontiummengden må ikke være mindre enn 0,005 vekt%, og den holdes fortrinnsvis i området 0,005-0,5 vekt%, men ytterligere mengder anses ikke umiddel-bart å innvirke ugunstig på produktets egenskaper, med unntak av at økede mengder kan være uønsket fra et økonomisk synspunkt. Ved de fleste anvendelser ér strontium fortrinnsvis tilstede i området 0,01-0,25 vekt%, med typiske mengder i området 0,0.1-0,10 vekt%.

Tilsetningen av strontium til materialet har en forfi-nende virkning på silisiumpartikler. Det er ikke tydelig kjent hvordan denne"virkning kommer- i stand. En teori er at Sr antas å innvirke på utviklingen av Si-krystaller. Det antas at grenseflate-energien mellom Si-krystaller og smei-ten forandres slik at utviklingen av Si hemmes under blokk-størkningen, og krystallene som dannes har stort sett en avrundet form. For å opprettholde denne fordelen-, må legeringen fremstilles i samsvar med spesielle fremgangs--måtetrinn for å b.eholde de fine partikler i kna-produktet og de resulterende spesielle egenskaper.

Tilsetningen av strontium antas å ha en befordrende virkning på den fine kornstørrelse når det gjelder aluminium, særlig i nærvær.av silisium. Strontiumet forfiner først silisiumpartiklene som i sin tur antas å bestemme eller av-grense korngrensene for aluminium. Følgelig antas det at fine partikler av silisium befordrer fine aluminiumkorn som videre hjelper på eller forsterker formbarhetsegenskapene.

Fordelen ved å tilsette strontium kan ses ved sammenligning av mikroskop-bildene på Fig. 6 og 7. På Fig. 6 er det vist et mikroskop-bilde (500 gangers forstørrelse) av et plateprodukt som inneholder hovedsakelig 5,55 vekt% Si, 0,24 vekt% Fe, ca. 0,01 vekt% Mn og 0,01 vekt% Zn, som ble støpt ved vannstøpingsmetoden og valset til et plateprodukt. En blokk med denne sammensetning ble først varmvalset ved en temperatur på 4 68°C til en tykkelse på ca. 3,17 mm og deretter glødet ved 34 3°C i 2 timer, hvoretter den ble kald-valset til .en tykkelse av ca. 0,11 mm. Ved granskning av Fig. 6 vil det ses at silisiumpartiklene er forholdsvis store og er stort sett stangformet. Fig. 7 er et mikroskop-bilde (500 gangers forstørrelse) av en legering med den samme sammensetning som den som er vist på Fig. 6, med unntak av at 0,02 vekti strontium ble tilsatt. Legeringen ble valset på samme måte som legeringen på Fig. 6. Det vil ses at silisiumpartiklene er svært redusert i størrelse når de sammenlignes med Fig. 6. Videre er partiklene hovedsakelig jevnt fordelt og er stort sett likeaksede av form. Det vil således observeres at strontium har den virkning at det forfiner silisiumpartikkelen.

Selv med høyere konsentrasjoner av silisium oppnås den samme virkning. For eksempel er Fig. 8 et mikroskop-bilde (500 gangers forstørrelse) av en aluminiumbasert legering' som inneholder 12,2 vekt% Si, 0,25 vekt% Fe og 0,02 vekt% Mn. Dette materiale ble støpt og valset som anført ovenfor. Det vil ses at forholdsvis store, stangformede silisiumpartikler er fordelt gjennom hele grunnmassen. Fig. 9 viser et lignende materiale som materialet på Fig. 8, bortsett fra at 0,02 vek-t% strontium og 1,02 vekt% sink ble tilsatt og legeringen ble støpt og fremstilt på den samme måte. Igjen vil det bemerkes at mikroskopbildet viser en hovedsakelig jevn fordeling av forholdsvis fine, stort sett likeaksede bestanddeler hovedsakelig bestående av elementært silisium. Det vil således ses fra disse mikroskopbilder at strontium har den virkning at det forfiner silisiumpartikler i legeringen og opprettholder den forfinede tilstand selv etter at legeringen er blitt dannet til et plate-kna-produkt, for eksempel.

Like så meget som å tilveiebringe kna-produktet av en legering med kontrollerte mengder legeringselementer som beskrevet ovenfor., er det foretrukket at legeringen fremstilles og lages til produkter ifølge spesielle metodetrinn for oppnåelse av de mest ønskelige egenskaper. Legeringen beskrevet i det foreliggende kan således fremstilles som.en blokk eller et ekstruderingsemne for produksjon til et egnet kna-produkt ved teknikker som vanligvis anvendes på området, idet sammenhengende vannstøping foretrekkes. Støpe-blokken kan arbeides eller formes på forhånd for å tilveiebringe et passende emne for følgende arbeidsoperasjoner. Typisk<1>kan den valses for fremstilling av platemateriale egnet til å formes til sluttproduktet. For fremstilling av et platetype-produkt blir et legeme av legeringen fortrinnsvis varmvalset til en tykkelse på fra ca. 0,97 til 3,6 mm,

og typisk omkring 3,17 mm. For.varmevalsningsformål bør temperaturen typisk være i området 48 2°C ned til ca. 260°C. Fortrinnsvis er metalltemperaturen i begynnelsen i området 440°C - 476°C. Når platematerialet tenkes

anvendt som finneemne, innbefatter vanligvis tilleggs-operasjoner kaldvalsing hvor platen valses ned til en tykkelse på ca. 0,076 - 0,17 mm, med en typisk tykkelse i området ca. 0,0089 - 0,14 mm.' I visse tilfeller kan det, etter at blokken er blitt varmvalset til platétykkélse (mindre enn 6,35 mm), for eksempel 3,17 mm, foretrekkes å underkaste platen en glødingsprosess før kaldvalsing. Dette kan selv-følgelig, for eksempel, avhenge av om det har oppstått beskadigelse av kantene. For glødingsformål kan plateproduktet utsettes for en temperatur i området 260°C - 454°C i et tidsrom ' i området 1/2 - 5 timer, med en typisk glødings-temperatur i området 315°C - 370°C i et tidsrom på ca. 1-3 timer. Som en generell rettledning bør glødingen utføres ved en temperatur og tid som hovedsakelig vil rekrystallisere mikrostrukturen. Det skal bemerkes at for varmvalsnings-formål er en for-oppvarmnings- eller homogeniserings-behandling ikke nødvendig, og slike behandlinger er endog ansett for å være ugunstig når det. gjelder fremstilling av platepro-dukter i henhold til oppfinnelsen. Følgelig bør utvidede oppholdstider ved temperaturer ved hvilke varmvalsing

innledes med, unngås fordi utvidede oppholdstider ved

■disse temperaturer kan gjøre at silisiumpartiklene vil agglomerere, noe som virker ugunstig på produktets egenskaper og duktilitet. Det vil således ses at det er viktig at plateproduktet fremstilles i overensstemmelse med ganske spesielle trinn for oppnåelse av styrker.og formbarhéts-nivåer som kreves av finneemner.

Før dannelse av platematerialet til kna-produkter

såsom finner med sammenhengende krager, som beskrevet ovenfor, kan det være nødvendig å underkaste det en partiell gløding i tillegg for å tilveiebringe eller forbedre egenskapene inklusive den ønskede styrke og formbarhet som er nødvendig for det endelige produkt og for utførelsen av

produktets utforming. Plateproduktet underkastes således fortrinnsvis en partiell gløding ved en temperatur i områ- •■ det 176-288°C i et tidsrom i området 1/2 - 6 timer med en typisk partiell gløding ved 23 2°C i ca. 4 timer. En annen fordel ved oppfinnelsen er plateproduktets reaksjon overfor partiell gløding. Det vil si at tradisjonelle legeringer, såsom Aluminum Association Alloy 1100,

er meget mer følsomme overfor glødingstemperaturer. Dette

poeng er illustrert på Fig. 10 hvor det er vist et diagram over plateproduktets flytegrense som funksjon av temperatur for 1100-aluminium og legeringen ifølge den foreliggende oppfinnelse. Det vil bemerkes at for å optimalisere 1100-alu-miniumets egenskaper ved partiell gløding, er temperaturregu-leringen meget kritisk for å unngå over-gløding og resulterende skadelige virkninger på egenskapene. Dette er et viktig moment, og for 1100-aluminiums vedkommende.tåles det bare en meget liten feilmargin. Til sammenligning er legeringen i plate-kna-produktet ifølge oppfinnelsen forholdsvis upå-virkelig med hensyn til dette, som det kan ses av diagrammet 'i Fig. 10, og følgelig gjør dette at produksjonen kan gå meget lettere. Dette er et meget viktig moment siden det i høy grad øker produksjonsprosessens effektivitet ved at mengden av plateprodukt som må kasseres på grunn av over-gløding, reduseres sterkt.

Som tidligere bemerket,.er den partielle,gløding viktig når det gjelder oppnåelse av platematerialets egenskaper. Videre vil det forstås at de egenskapene som fås ved plate-kna-produktet ifølge den foreliggende oppfinnelse er uten sidestykke sammenlignet med tradisjonelle legeringer og platemateriale produsert av disse og brukt i finneemne-anvendélser. En sammenligning av egenskapene hos tradisjonelle finneemne-materialer og legeringen.ifølge den foreliggende oppfinnelse inneholdende ca. 12,5 vekt% Si er vist i Tabell I nedenfor.

Det vil ses av Tabell I at de minimale og maksimale strekkfasthetsverdier overgår strekkfasthetsverdiene for de tradisjonelle legeringer som er oppført. Når det gjelder minimal flytegrense, er disse fordoblet.og tredoblet hos legeringen ifølge den foreliggende oppfinnelse i alle eksemp-lene unntatt ett. Flytegrenseverdien er viktig ved at den gir en indikasjon for finnenes motstandsevne overfor beskadigelse. I'tillegg har plateproduktet ifølge oppfinnelsen en forlengelsesverdi som er meget større enn tradisjonelle legeringers forlengelsesverdier. Videre er strekkfastheten og flytegrensen oppnådd uten at dette går ut over formbarhetsegenskapene. Olsen-testverdien på 8,38 mm for legeringen ifølge den foreliggende oppfinnelse ble oppnådd ved en platetykkelse på 0,11 mm,.og Olsen-testverdien for tradisjonelle legeringer ble oppnådd ved en platetykkelse på 0,14 mm. Siden tynnere dimensjoner forringer Olsen-verdien, er en korrigert Olsen-verdi på 8,76 mm beregnet idet det. er tatt hensyn til forskjeller i tykkelse. Olsen-verdien sammen med forlengelses-verdien viser klart at legeringen ifølge den foreliggende oppfinnelse har et meget høyt form-barhetsnivå som er overraskende sett på bakgrunn av de meget høye strekk-egenskapene sammenlignet med tradisjo-

nelle legeringer. Olsen-vérdier referert til i det foreliggende er målt i henhold til fremgangsmåter angitt i en publikasjon med tittelen "Compa.rison of Olsen Cup Values on Aluminum Alloys", første utgave, utgitt av The Aluminum Association i februar. 1975. Smøremidlet som er anvendt ved målingene er en kombinasjon av Quaker Draw 289 olje og

lab #4 polyetylen.

I det foreliggende er det hovedsakelig vist til et plateprodukt. Imidlertid er tykkelsene som det er vist til for finneemner i en dimensjon som tradisjonelt på området er betegnet som folie. Ordet "plate" er således i det foreliggende anvendt i dets videste betydning og innbefatter

plate, ark og folie.

Legeringen ifølge den foreliggende oppfinnelse er funnet å tilveiebringe forholdsvis høye nivåer for strekk- og formbarhets-egenskaper selv når silisiuminnholdet er ganske lavt. Den følgende Tabell II viser strekk- og formbarhets- egenskaper for legeringer ifølge oppfinnelsen inneholdende ca. 5,5 vekt% silisium. Det vil bemerkes at egenskaper er tilveiebrakt for partiell' gløding ved 176°C og for 232°C.

Et foretrukket varmebehandlingstemperatur-område er 177-232°C og en foretrukket tid er i området 1-2 timer. Kaldvalsingstrinnet utvides normalt for oppnåelse av en H19-tilstand. Plateproduktet kan imidlertid anvendes i visse tilfeller i O-tilstanden (fullstendig glødet tilstand) eller i F-tilstanden (rå-valset tilstand). Det vil bemerkes at utfelling av silisium ved en partiell gløding på et mellom-trinn ved kald-v.alsing ved denne fremgangsmåte er viktig ved at den bidrar vesentlig til formbarhetsnivåene som er oppnåe-lige ved den.foreliggende legering samtidig som.det beholdes meget betydningsfulle økninger i strekk-egenskapene sammenlignet med tradisjonelle legeringer. Videre er slike resultater fra varmebehandlings- og valsings-trinnene overraskende siden korngrense-utfelling normalt leder til forsprødning. istedenfor de høye formbarhetsnivåer som karakteriserer plate-kna-produktet ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Etter kald-valsing til en endelig Hl9-tilstand, kan det være ønskelig å underkaste platematerialet en partiell gløding i tillegg for å oppnå eller forbedre egenskaper. Den partielle gløding som utføres for forbedring av egenskapene kan utføres i hovedsaken som anført tidligere.

Ved et annet aspekt av oppfinnelsen er det blitt oppdaget at. formbarheten hos plate- eller folieproduktet kan forbedres ved spesielle fremgangsmåtetrinn. Det vil si,, det er blitt oppdaget at forbedret formbarhet kan oppnås ved korngrense-eller termiske utfellingsbehandlinger kombinert med kaldvalsings-behandlinger. For eksempel ble det, ved de kontrollerte fremgangsmåtetrinn referert til tidligere, bemerket at legeringen ble varmvalset ned til ca. 3,17 mm tykkelse, ved hvilket punkt det ble foretrukket å underkaste platematerialet en gløding

og deretter å kaldvalse det ned til den endelige tykkelse.

Det er etter denne første gløding det er -blitt funnet at dette aspekt ved oppfinnelsen kan være viktig. For eksempel resulterer denne endelige gløding i det som kan betegnes en overmet-tet oppløsning. Hvis den glødede plate valses, til en tynnere dimensjon, for eksempel 0,97 mm, og så underkastes et varme-behandlingstrinn ved en temperatur i området 120-232°C i et tidsrom i. området 1/2 - 4 timer, vil silisiumpartikler utfelles ved korngrensene. Varmebehandlings/trinnet er viktig på den måte at temperaturen må reguleres innenfor de angitte områ-

der for at utfelling skal skje ved korngrensene uten at det blir så mye utfelling at overmettingen. elimineres.• Deretter må platematerialet kald-valses til den endelige tykkelse. Kaldvalsingstrinnet er viktig på den måte at det tjener til

å bryte forholdet mellom korngrenser og silikonpartikler.

Av Tabell II vil det ses.at høye formbarhetsnivåer kan oppnås, særlig når en . temperatur på 232°C ble anvendt for den partielle gløding av platematerialet med den endelige tykkelse.

Når det gjelder varmeveksler-innretningen er dannende rørelementer 14 og tilbakebøyninger 16 også viktige faktorer. Det vil si, det er viktig at røret kan fremstilles lett av ekstruderingsemne for tilveiebringelse av tynne vegger som har høy sprengstyrke og . likevel, har høye f ormbarhetsnivåer. Et legeme av aluminiumbasert legering i ekstruderingsemne-form som kan tilvirkes som tynnveggede rør i henhold til oppfinnelsen, kan hovedsakelig bestå av 2-13 vekti Si, 0-4 vekt% Zn, ,0,005-2 vekti Sr, opptil 1 vekti Fe og opptil 1.vekti Cu, idet det resterende i det vesentlige er aluminium og tilfeldige forurensninger.

Ved ehforetrukken utførelsesform bør legeringen inneholde

3-7 vekti Si, 0-0,5 vekti Zn, 0,005-0,5 vekti Sr, opptil 0,8 vekti Fe og opptil 0,25 vekti Cu; idet det resterende hovedsakelig er aluminium og tilfeldige forurensninger. En legering som kan være ganske egnet inneholder 5 vekti Si, 0,25 vekti Zn,

0,0 2 vekti Sr, 0,05 vekti Cu og 0,25 vekti Fe, og resten er aluminium og forurensninger.

Ved fremgangsmåten for fremstilling av de tynnveggede . røremner, kan disse ekstruderes direkte av ekstruderingsemnet til den endelige dimensjon eller de kan først ekstruderes til et tykkvegget'rør og deretter trekkes til et tynnvegget rør. Tykkelsen av rørene som det refereres til er i størrelses-ordenen 0,5 til ca. 1,0 mm, særlig når de anvendes som varmevekslere .

Ved fremstilling av rør av ekstruderingsemner er det-viktig at spesielle fremgangsmåtetrinn nøye følges .opp. For ekstrusjons-formål blir ekstruderingsemnet først oppvarmet til:en temperatur i området 288-482°C med et foretrukket område på 370-454°C.

Det er viktig at de omtalte temperaturer opprettholdes, særlig den høye temperatur, siden temperaturer høyere enn 48 2°C kan gi mulighet for agglomerering av bestanddeler og øking av partikkelstørrelser som kan resultere i at det blir store vanskeligheter ved ekstruderingen og også ved trekkin-gen, hvis dette trinn utføres. Det vil si at de høyere temperaturer kanødelegge den relativt fine bestanddel som er oppnådd, og bør derfor unngås av disse.grunner. Videre skal det erindres at en viss mengde varme kan utvikles ved ekstrusjonen, og denne mengde er tilstrekkelig til at temperaturen økes så mye som 83-lll°C, ofte avhengig av mengden.av reduk-sjon. Følgelig kan en temperatur på 370-399°C, for eksempel, anvendes som start-temperatur. Det antydes imidlertid at den nøyaktige start-temperatur bør bestemmes etter prøve-kjøringer for bestemmelse, av mengden varme utviklet ved ekstrusjon. Det viktige poeng som her skal bemerkes er at temperaturer over 48 2°C bør unngås for å beholde en relativt fin struktur og for at ekstrusjonen skal kunne utføres med letthet, og for.å opprettholde kvaliteten av det ferdigekstru-derte produkt.

Når det gjelder varmevekslerrør kan den utvendige dia-meteren typisk være i størrelsesordenen ca. 9,52 mm. Og,

som anført ovenfor, kan disse ekstruderes direkte fra ekstruderingsemner med en diameter på 254-381 mm. Hvis det er ønskelig å ekstrudere først og deretter trekke det tynnveggede varmeveksler-rør, anvendes den første ekstrusjon for tilveiebringelse av et tykkvegget rør med en utvendig diameter på 54,7 mm og en veggtykkelse på ca. 3,6. mm fra ekstruderingsemne med en diameter på typisk 4 57 mm. Deretter kan det tykkveggede rør kaldtrekkes i flere trekketrinn til den endelige diameter,

f.eks. en ytre diameter på 9,52 mm.

Ved anvendelse av disse fremgangsmåter, skulle det ikke være noen vanskelighet å oppnå ekstrusjonshastigheter. på 37 m/min. Hvis imidlertid, som tidligere bemerket, ekstrusjons-temperaturen tillates å overstige 48 2°C, kan det bli stor vanskelighet ved ekstruderingen. Det vil si at ekstrusjons-hastighetehe vil bli meget lave og kvaliteten av det ferdige produkt vil bli grov. Videre, hvis kaldtrekking er nødven-

dig, kan det være nødvendig å gløde det tykkveggede rør før trekking.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet med hensyn til fore-trukne utførel.sesf ormer, er de tilhørende krav ment å omfatte andre utførelsesformer som er innenfor oppfinnelsens ramme.

Claims (19)

1. Aluminiumbasert legeringsprodukt egnet til å.dannes til kna-produkter inklusive- finne- eller røremner. for. varmeveksler-innretninger, karakterisert ved at legeringsproduktet inneholder hovedsakelig 2-13 vekt% Si, maks. 4 vekt% Zn, 0,005-2 vekt% Sr, opptil 1 vekt% Fe (fortrinnsvis ikke mer enn 0,5 vekt%) og opptil 1 vekt% Cu (fortrinnsvis ikke mer enn 0,3 vekt%), idet det resterende i det vesentlige er. aluminium og forurensninger; og legeringsproduktet inneholder, . når det er blitt dannet til et kna-produkt, en hovedsakelig homogen Fordeling av relativt fine, i det vesentlige like-aksede bestanddeler hovedsakelig bestående av elementært silisium.

2. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at mengden av Zn ikke er større en 1,5 vekt%, og fortrinnsvis ikke mindre enn 0,3 vekt%.

3. Produkt ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at mengden av strontium er i området 0,005-0,5 vekt%, fortrinnsvis 0,01-0,25 vekt%.

4. Produkt ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det er et plateprodukt av aluminium-kna-legering'. egnet for dannelse til varmeveksler-^ finner.

5. Produkt ifølge krav 4, karakterisert ved at det er dannet som finnelegemer egnet til å adspre varme i en varmeveksler-innretning.

6. Produkt ifølge krav 1, karakterisert ved at det dannes som et tynnvegget rørlegeme egnet til bruk i en varmevekslerinnretning.

7. Produkt ifølge krav 6, karakterisert ved at legeringen hovedsakelig består av 3-7 vekt% Si, 0-0,5 vekt% Zn, 0,005-0,5 vekt% Sr,- opptil 0,8 vekt% Fe og opptil 0,25 vekt% Cu, idet det resterende hovedsakelig er aluminium og tilfeldige urenheter.

8. Fremgangsmåte for fremstilling' av et aluminium-kna-plateprodukt, karakterisert ved at den innbefatter de følgende trinn: (a) tilveiebringelse av et legeme.av aluminiumbasert legering som angitt i ét hvilket som helst av.kravene 1-7, og (b) valsing av nevnte legeme ved temperaturer ikke høyere enn 496°C for tilveiebringelse av et plateprodukt inneholdende en hovedsakelig homogen fordeling av relativt fine, i det vesentlige like-aksede bestanddeler hovedsakelig bestående av elementært silisium.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at nevnte legeme varmvalses ved en temperatur i området 260-482°C, fortrinnsvis 440-476°C.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at nevnte platemateriale, etter nevnte valsings-tririn, underkastes et glødingStrinn ved en temperatur i området 315-370°C i et tidsrom i området 1-3 timer.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at platematerialet etter nevnte gløding kaldvalses til en endelig dimensjon.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11,' karakterisert ved at nevnte platemateriale med endelig dimensjon underkastes et trinn med partiell gløding for oppnåelse av styrke-og formbarhets-nivåene som er nødvendige for det endelige produkt og for å danne det endelige produkt.

13. Fremgangsmåte if-ølge krav 8, karakterisert ved at nevnte plateprodukt underkastes en delvis gløding ved én temperatur i området 176-288°C i. et tidsrom i området 1/2-6 timer.

14. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 8-13, karakterisert ved at nevnte legeme valses til en tykkelsé i området ca. 0,97-3,6 mm, og at nevnte plateprodukt etter gløding kaldvalses. til en dimensjon i. området 0,07.6-0,17 mm.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at platematerialet etter gløding kaldvalses til en dimensjon større enn den endelige dimensjon og underkastes en termisk behandling for utfelling av silisiumpartikler ved korngrenser.i platematerialet og deretter kaldvalses for tilveiebringelse av et plateprodukt med en endelig tykkelse i området 0,076-0,17 mm, og at nevnte produkt med endelig tykkelse underkastes en regulert partiell gløding ved en temperatur i området 176-288°C i et tidsrom i området 1/2-6 timer for oppnåelse av formbarhetsnivåer som er nødvendige for det endelige produkt og for dannelse av det endelige pro dukt.

16. Fremgangsmåte til fremstilling av et aluminium-rørprodukt, karakterisert ved at den omfatter de følgende trinn: • tilveiebringelse.av et legeme av aluminiumbasert legering i ekstruderingsemne-form, som hovedsakelig består av 2-13 vekt% Si, 0,4 vekt% Zn, minst 0,005 vekt% Sr, opptil 1 vekt% Fe og opptil 1 vekt% Cu, idet det resterende i det vesentlige er aluminium og tilfeldige urenheter; og enten: (1) ekstrudering av nevnte ekstruderingsemne til et tykkvegget rørlegeme; og trekking av nevnte rørlegeme til tynnvegget røremne for anvendelse som rør i en varmeveksler-innretning; eller (2) nevnte ekstruderingsemne ekstruderes til tynnvegget røremne; idet rørproduktet inneholder en i hovedsaken homogen fordeling av relativt fine, i det vesentlige like-aksede bestanddeler hovedsakelig bestående av elementært silisium.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at ekstruderingsemnet ekstruderes ved en temperatur i området 288-482°C, fortrinnsvis 370-454°C.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16 eller 17,. karakterisert ved at legemet av aluminiumbasert legering hovedsakelig består av 3-7 vekt% Si, 0-0,5 vekt% Zn, 0,005-0,5- vekti Sr, opptil 0,8 vekt% Fe og opptil 0,25 vekt% Cu, idet det resterende i det vesentlige er aluminium og tilfeldige forurensninger.

19. Varmeveksler-innretning med finner og/eller tynnveggede rørlegemer fremstilt av en legering som angitt i krav 1, eller ved en fremgangsmåte som angitt i krav 8-15 eller 16-18.