스탬핑 및 스트레칭 시 주방용품에 사용되는 알루미늄 디스크에 호랑이 가죽과 오렌지 껍질 패턴이 나타나는 원인

1. 소개: 주방용품용 알루미늄 디스크의 표면 질감 결함이 산업에 미치는 영향

알루미늄 디스크 주방용품용 (주로 만들어진 3003, 5052, 그리고 1100 합금, 두께 0.8-3.0mm) 스탬핑 및 드로잉 후에 두 가지 전형적인 표면 결함이 발생하는 경우가 많습니다.: “호랑이 줄무늬” (주기적, 2~5mm 간격의 띠 모양의 밝고 어두운 패턴) 그리고 “오렌지 껍질” (불규칙한, 거칠기 Ra가 있는 고르지 않은 거친 표면 >1.6μm). 이들의 위험은 세 가지 측면에 반영됩니다.:

외관 불량: 주방용품 표면에 대한 업계 표준을 충족하지 못함 (“눈에 보이는 패턴이 없음, 라 ≤0.8μm”) (예를 들어, GB/T 32073-2015 알루미늄 및 알루미늄 합금 주방용품), 최대 불량률 25%;

성능 위험: 질감이 있는 부분에는 기름얼룩과 미생물이 쉽게 쌓이게 됩니다., 국부적 응력 집중 (호랑이 줄무늬 지역의 스트레스는 30% 일반 지역보다 높아) 주방용품의 내식성을 감소시킵니다. (염수 분무 테스트 수명이 단축되었습니다. 40%);

비용 손실: 결함으로 인해 재작업 비율이 증가함, 단위 처리 비용을 증가시켜 15-20% (예를 들어, 한 주방용품 공장이 연간 손실을 입었습니다. 2 오렌지 껍질로 인해 백만 위안).

이 두 가지 결함의 본질은 다음과 같습니다. 재료의 고르지 않은 소성 변형, 그러나 그 형성 메커니즘은 다르다, 다차원에서 정확한 추적성이 요구됨. 특히, 이러한 결함을 분석하는 것은 주방용품용 알루미늄 디스크 가공 문제를 해결하는 핵심 부분입니다..

2. 호랑이 줄무늬와 오렌지 껍질의 정의 및 특징 차별화

(1) 호랑이 줄무늬

외관 특징: 그리는 방향을 따라 분포된 주기적인 밝은 줄무늬와 어두운 줄무늬, 주로 딥드로잉된 부분에 나타납니다. (예를 들어, 냄비 측벽). 드로잉 깊이가 증가함에 따라 줄무늬 간격이 감소합니다. (250mm 깊이에서 mm 간격, 1.280mm 깊이에서 mm 간격);

테스트 지표: 육안으로 볼 수 있음 (자연광 하에서 45° 각도로 관찰됨), 두께 편차가 있는 >8% 줄무늬 지역에서 (일반 영역에서는 5% 이하). 금속 조직 관찰에 따르면 줄무늬 영역의 입자 방향이 방향성 방식으로 배열되어 있음을 알 수 있습니다.;

일반적인 시나리오: 딥드로잉 화분을 가공할 때 많이 발생함 (드로잉 비율 >2.0) 사용하여 3003 O-temper 알루미늄 디스크.

(2) 오렌지 껍질

외관 특징: 불규칙하고 고르지 않은 거친 표면, 오렌지 껍질 질감과 비슷해요, 주로 얕게 그린 부분에 나타납니다. (예를 들어, 프라이팬 바닥) 또는 각인된 부품, 0.05-0.2mm의 고르지 않은 높이;

테스트 지표: 표면 거칠기 Ra >1.6μm (자격을 갖춘 주방용품에는 Ra ≤0.8μm가 필요합니다.), 만졌을 때 뚜렷한 세분화된 느낌으로. 현미경으로 관찰하면 다수의 작은 돌출부가 있음을 알 수 있습니다. (0.1-0.5직경 mm) 표면에;

일반적인 시나리오: 얇은 프라이팬을 가공할 때 많이 발생 (두께 <1.2mm) 사용하여 5052 H14-성질 알루미늄 디스크.

3. 호랑이 줄무늬의 핵심 원인: 주기적인 응력 변동 및 방향 변형

(1) 재료 미세구조의 방향 차이

고르지 않은 입자 방향: 알루미늄 디스크를 굴리는 동안, 고르지 못한 롤링 속도 (예를 들어, 냉간 압연기 속도의 ±5% 변동) 결정립이 압연 방향을 따라 방향적으로 정렬되도록 합니다. (질감 정도 >0.8). 스탬핑 및 드로잉 중, 방향성 곡물은 쉽게 겪습니다. “배치 슬립” 스트레스 방향으로, 주기적 변형 밴드 형성. 이러한 변형 밴드의 간격이 빛의 반사 파장을 방해하는 경우 (400-760nm), 밝고 어두운 호랑이 줄무늬가 번갈아 나타남.

예: 냉간 압연 속도 변동으로 인해 (20m/분 → 22m/분) ~의 3003 공장의 O-temper 알루미늄 디스크, 질감 정도에 도달했습니다. 0.85, 깊은 화분에 호랑이 줄무늬가 나타나는 빈도는 5% 에게 32%.

2단계 입자의 주기적인 분포: ~ 안에 3003 알루미늄 합금, AlFeSi 2차 입자 (1-3직경 μm) 주기적인 집계를 형성할 수 있음 (2-5mm 간격) 롤링하는 동안. 그리는 중, 입자 주변의 매트릭스에서 응력 집중이 쉽게 발생합니다., 입자 분포 기간과 일치하는 변형 줄무늬 형성. 입자의 부피 분율 >1.2%, 호랑이 줄무늬 발생률이 크게 증가합니다. (28% 발생률 1.5% 부피 분율, 오직 8% ~에 1.0%).

(2) 공정 매개변수의 주기적인 변동

드로잉 속도의 맥동적인 변화: 유압 연신기의 유압 시스템의 압력이 불안정한 경우 (±0.5MPa 변동), 그리기 속도가 맥동 방식으로 변경됩니다. (예를 들어, 1.0m/s → 1.2m/s → 1.0m/s). 속도가 급격히 올라갈 때, 재료의 국부 변형률이 동적 회복률을 초과합니다. (약 0.8m/s 3003 성격이 급한 사람), 형성 “과도 변형 밴드”; 속도가 급격히 떨어지면, 변형 속도가 느려져 형성됨 “약한 변형 밴드”. 이 띠가 교대로 나타나 호랑이 줄무늬를 형성합니다..

실험실 데이터: 그리기 속도가 ±10% 변동하는 경우, 호랑이 줄무늬의 발생률이 증가합니다. 6% 에게 21%.

블랭크 홀더 힘의 주기적 불균형: 스탬핑 스트로크에 따라 블랭크 홀더 힘이 주기적으로 변동하는 경우 (예를 들어, 캠형 블랭크 홀더 메커니즘의 마모로 인한 힘 변동 ±15%), 알루미늄 디스크 가장자리 재료의 유속은 주기적으로 변경됩니다.. 빠른 유속 형태 “두꺼운 밴드”, 느린 유속이 형성되는 동안 “얇은 밴드”. 두께 차이로 인해 빛 반사율이 달라집니다., 스트라이프 패턴을 선보이는. 예: 블랭크 홀더 힘이 5000N에서 5750N으로 변동하는 경우, 냄비 측벽의 두께 편차는 5% 에게 12%, 명백한 호랑이 줄무늬의 결과.

(3) 금형의 주기적인 결함

금형 표면의 주기적인 마모: 펀치 표면에 주기적으로 긁힌 자국이 있는 경우 (스탬핑 스트로크와 일치하는 간격, 약 3~5mm) 윤활 부족으로 인해, 긁힌 자국은 “복사됨” 그리는 동안 알루미늄 디스크 표면에, 기계적인 호랑이 줄무늬를 형성. 금형 표면 거칠기 Ra가 0.4μm에서 1.2μm로 증가하는 경우, 그러한 호랑이 줄무늬의 발생률은 3% 에게 18%.

금형 캐비티의 주기적 환기 불량: 금형 벤트홀이 주기적으로 분포되어 있는 경우 (예를 들어, 4mm마다 Ø1mm 구멍 1개) 일부 구멍이 막혔어요, 캐비티 압력은 주기적으로 변경됩니다. (-0.01MPa → -0.03MPa) 그리는 동안, 재료의 국부적인 형성 밀도에 차이가 생기고 밝은 줄무늬와 어두운 줄무늬가 형성됩니다..

4. 오렌지 껍질의 핵심 원인: 국부적인 플라스틱 불평등과 미세돌출

(1) 물질적 측면: 고르지 않은 미세 구조 및 단단한 입자 분포

입자 크기의 과도한 차이: 알루미늄 디스크의 부적절한 어닐링 공정 (예를 들어, 3003 320℃에서 단련된 O 성미 < 표준 340-360℃, 유지 시간 0.5h < 표준 1.5시간) 입자 크기가 고르지 않게 됩니다. (최대 입자 50μm, 최소 입자 10μm). 그리는 중, 큰 곡물은 쉽게 겪습니다 “과립 내 슬립”, 변형 저항이 높기 때문에 작은 입자는 변형되기 어렵습니다., 오렌지 껍질 같은 표면을 형성 “큰 결 돌출부와 작은 결 함몰부”.

측정된 데이터: 입자크기의 차이가 있을 때 >40μm, 오렌지 껍질의 발병률은 다음과 같습니다. 45%; 언제 차이가 나는지 <20μm, 발생률은 단지 12%.

경질 입자 및 함유물의 존재: 알루미늄 합금의 Fe, Si 등의 원소로 형성된 단단한 입자 (예를 들어, AlFeSi 상, 경도 HV180, 매트릭스 경도 HV30) 또는 외국 포함 (예를 들어, 산화알루미늄 입자, 5-10직경 μm) 그리는 동안 매트릭스로 변형하기 어렵고 “밀어 올리다” 작은 돌출부를 형성하는 주변 매트릭스. 단단한 입자 함량이 있을 때 >0.7% (3003 합금 표준 ≤0.6%), 오렌지 껍질의 발생률이 증가합니다. 15% 에게 38%.

산화막 두께가 고르지 않음: 알루미늄 디스크 표면의 산화막 두께가 고르지 않음 (5μm → 12μm) 부적절한 전처리로 인해 (예를 들어, 알칼리 세척 시간 변동 10s → 20s) 두꺼운 필름 영역에서는 높은 변형 저항을 가지며 얇은 필름 영역에서는 쉽게 과도한 변형이 발생합니다., 고르지 않은 표면을 형성. 공장에서, 알칼리 세척조의 온도 불균형으로 인해 (50℃ → 60℃), 산화막 두께 차이가 8μm에 도달했습니다., 오렌지 껍질 비율이 초과되었습니다. 40%.

(2) 프로세스 측면: 국부적인 응력 집중 및 윤활 실패

과도한 로컬 드로잉 비율: 스탬핑 및 드로잉 중, 금형 캐비티의 국부 곡률이 너무 큰 경우 (예를 들어, R=2mm < 냄비 손잡이 연결부 표준 5mm), 로컬 드로잉 비율은 도달합니다 2.8 (훨씬 초과 3003 O-성미 한도 2.2). 현지의 “플라스틱의 과도한 변형” 소재의 주름진 돌출부를 형성함, 오렌지 껍질을 나타내기 위해 겹쳐지는 것. 예: 프라이팬 가장자리 필렛 R=3mm일 때, 로컬 드로잉 비율은 2.5, 그리고 오렌지 껍질 비율은 28%; R=6mm일 때, 그림 비율은 1.8, 그리고 비율은 다음과 같이 떨어집니다. 9%.

윤활 불균일로 인한 국부적 마찰 차이: 고르지 못한 윤활제 분사 (예를 들어, 국부적으로 놓친 살포) 마찰계수를 증가시킵니다. 0.05 (정상) 에게 0.18 (윤활되지 않은 부분). 윤활되지 않은 부분의 재료는 금형에 직접적으로 마찰됩니다., 생산 “드래그 변형” 불규칙한 돌기를 형성하며. 주방용품 공장에서, 자동분무기 노즐 막힘으로 인해, 윤활 적용 비율이 감소했습니다. 98% 에게 85%, 오렌지 껍질 비율이 증가했습니다. 12% 에게 35%.

블랭크 홀더 힘의 국부적 부족: 블랭크 홀더의 평행도 편차 (>0.1mm/100mm) 국부적으로 블랭크 홀더 힘이 부족해짐 (예를 들어, 3000N < 특정 지역의 표준 5000N). 이 영역의 재료 흐름이 너무 빠릅니다., 형성 “누적된 돌출부” 주변의 일반 지역과 높이 차이가 발생하는 곳, 오렌지 껍질 모양을 표현.

(3) 금형 측면: 표면 거칠기 및 캐비티 결함

과도한 금형 표면 거칠기: 다이 표면의 연마가 불충분함 (Ra=1.6μm > 표준 0.4μm) 표면이 거칠어지게 만들어요. “각인된” 알루미늄 디스크 표면에, 금형 질감과 일치하는 오렌지 껍질 형성. 측정 결과: 금형 Ra=0.8μm일 때, 완성된 알루미늄 디스크 Ra=1.2μm (오렌지 껍질); Ra=0.2μm일 때, 완제품 Ra=0.6μm (자격 있는).
금형 캐비티의 작은 캐비티: 가공 오류로 인해 금형 캐비티에 작은 캐비티가 남아 있음 (예를 들어, CNC 밀링 잔여 작은 우울증, 깊이 0.05mm) 그림을 그리는 동안 재료가 함몰된 부분을 채우는 것을 방지합니다., 형성 “역돌출”. 여러 개의 함몰부가 중첩되어 오렌지 껍질 모양을 나타냅니다.. 금형공장에서, 밀링 커터 마모로 인해, 충치 함몰율 도달 15%, 오렌지 껍질 비율이 100%를 넘습니다. 30% 주방용품에.

5. 산업 사례 검증: 원인 식별 및 해결 방법

사례 1: 깊게 그려진 냄비에 호랑이 줄무늬 3003 O-Temper 알루미늄 디스크

문제 현상: 냄비 측벽에 3mm 간격의 밝고 어두운 줄무늬, 28% 불량률;

원인 조사:

1. 냉간 압연기 속도 변동 ±8%, 알루미늄 디스크 질감 정도 0.88 (표준 ≤0.7);

1. 유압 연신기 압력 변동 ±0.8MPa, 맥동하는 드로잉 속도;

검증조치: 냉간 압연 속도 안정성을 ±2%로 조정, 유압 시스템 씰 교체 (압력 변동을 ±0.2MPa로 감소);

결과: 호랑이 줄무늬 비율이 다음으로 감소했습니다. 6%, 업계 표준 충족.

사례 2: 얕게 그린 프라이팬에 오렌지 껍질을 벗기고 5052 H14-성질 알루미늄 디스크

문제 현상: 프라이팬 바닥 Ra=2.2μm, 만지면 거칠다, 35% 불량률;

원인 조사:

1. 소둔온도 310℃ (기준 370-390℃ 이하), 입자 크기 차이 55μm;

1. 금형 표면 Ra=1.2μm (기준을 초과하다);

검증조치: 어닐링 프로세스 조정 (380℃ × 2h), Ra=0.2μm까지 금형을 연마합니다.;

결과: 오렌지 껍질 비율이 감소했습니다. 10%, Ra는 0.7-0.8μm에서 안정화됨.

6. 원인 중심 예방 지침 (확장된 적용)

자재 종료: Fe 함량을 제어합니다. 3003 합금 ≤0.6%, 어닐링 후 입자 크기 차이 ≤20μm, 산화막 두께 5-8μm (편차 ±1μm);

프로세스 종료: 드로잉 속도 안정성 ±5% 유지, 블랭크 홀더 힘 변동 ±5%, 윤활제 적용 비율 ≥98%;

몰드엔드: 금형 표면 Ra ≤0.4μm 보장, 구멍에 구멍이 없습니다, 균일한 통풍구 간격 (≤3mm) 그리고 막힘도 없고.

이러한 예방 조치는 주방용품용 알루미늄 디스크 가공 문제를 해결하고 제품 품질을 향상시키는 데 매우 중요합니다..

7. 결론

주방용품용 알루미늄 디스크의 스탬핑 및 드로잉 시 호랑이 줄무늬가 나타나는 핵심 원인은 주기적인 요인으로 인한 불균일한 변형 (결 방향, 공정 변동, 금형주기적인 결함); 오렌지 껍질의 원인은 다음과 같습니다. 비주기적 요인으로 인한 미세돌출 (고르지 않은 곡물, 단단한 입자, 로컬 프로세스 불균형). 이 두 가지 결함의 원인을 추적하려면 재료 미세 구조를 통합해야 합니다., 공정 매개변수, 및 금형 조건. 을 통해 “정량적 통제 + 타겟 조정”, 불량률을 효과적으로 줄일 수 있습니다., 알루미늄 주방용품의 표면 품질을 보호합니다.. 이러한 질감 결함을 해결하는 것은 주방용품용 알루미늄 디스크 가공 문제를 종합적으로 해결하는 핵심 단계입니다..