Investigation about the Effects of Conventional and Screw Extrusion on the Properties of AA1370 Aluminium Process Scrap and End-of-Life Scrap Material

Abstract

Denne studien omfattet produksjon av ekstruderte profiler ved hjelp av både konvensjonell ekstrudering og den nye skrueteknikken for ekstrudering, med granulerte kabler fra AA1370 aluminiumlegering. Etter ekstruderingen ble profilene trukket til ledninger. Materialene som ble brukt, inkluderte både relativt rent prosesskrap og sluttfasemateriale. Hovedmålet med studien var å sammenligne effekten av disse to ekstruderingsmetodene på de mekaniske og elektriske egenskapene til de resirkulerte kablene. For å gi en helhetlig forståelse, ble studien også supplert med teksturmålinger og mikrostrukturelle analyser i kombinasjon med evalueringer av de elektriske og mekaniske egenskapene, og resultatene ble satt i en bredere kontekst. Resultatene viser at valget av ekstruderingsmetode er av stor betydning for kvaliteten på de trukne ledningene. Prøvene som ble skruekstrudert, viste ikke bare høyere elektrisk ledningsevne sammenlignet med de rammeekstruderte prøvene, men overskred også den kommersielle referanseverdien på 61,6 %IACS. I tillegg ble den elektriske ledningsevnen til de skruekstruderte prøvene ytterligere forbedret etter trekking, hvor prøven av prosesskrap nådde en toppverdi på 62.72 %IACS. Derimot falt den elektriske ledningsevnen til de trukne prøvene fra de rammeekstruderte profilene under den kommersielle referanseverdien. Videre viste de skruekstruderte profilene høyere styrke sammenlignet med de rammeekstruderte profilene. Etter ledningstrekkingen var de mekaniske egenskapene til de ekstruderte prøvene like. De forbedrede elektriske og mekaniske egenskapene til de skruekstruderte prøvene skyldes utviklingen av en finkornet, lamellær struktur, i kontrast til de rammeekstruderte prøvene, som viste en grovkornet, mindre orientert struktur med merkbare variasjoner i kornstørrelse. Økningen i elektrisk ledningsevne observert i de trukne prøvene fra de skruekstruderte profilene tilskrives den mer uttalte utviklingen av <111> teksturfiberen sammenlignet med de trukne prøvene fra de konvensjonelt ekstruderte profilene, sammen med den ekstra lamellære strukturen som ble introdusert under ledningstrekkingsprosessen. De forbedrede elektriske egenskapene som ble observert i de trukne prøvene laget av skruekstruderte profiler, i kombinasjon med muligheten for kontinuerlig prosessering, gir en sterk begrunnelse for å integrere skruekstrudering i resirkuleringsprosessen av aluminiumkabler.

This study involved the production of extruded profiles using both conventional extrusion and the novel screw extrusion technique, using granulated cables from the AA1370 aluminium alloy. Following extrusion, the profiles were drawn into wires. The materials used included both relatively pure process scrap and end-of-life material. The main aim of the study was to compare the effects of these two extrusion methods on the mechanical and electrical properties of the recycled cables. To provide a comprehensive understanding, the study further incorporated texture measurements and microstructural analyses in conjunction with evaluations of the electrical and mechanical properties, placing the results in a broader context. The results indicate that the choice of extrusion method is of great significance for the quality of the drawn wires. The screw-extruded samples not only demonstrated a higher electrical conductivity compared to the ram-extruded samples, but also exceeded the commercial reference value of 61.6 %IACS. Additionally, the electrical conductivity of the screw-extruded samples further improved after wire drawing, with the process scrap sample reaching a peak value of 62.72 %IACS. In contrast, the electrical conductivity of the wire-drawn samples from the ram-extruded strands decreased below the commercial reference value. Furthermore, the screw-extruded strands exhibited a higher strength compared to the ram-extruded strands. After wire drawing, the mechanical properties of the extruded samples are similar. The enhanced electrical and mechanical properties of the screw-extruded samples are due to the development of a fine-grained, lamellar structure, in contrast to the ram-extruded samples, which displayed a coarse-grained, less oriented structure with notable grain size variations. The increase in electrical conductivity observed in the wire-drawn samples from the screw-extruded strands is attributed to the more pronounced development of the <111> texture fiber compared to the wire-drawn samples from the conventionally extruded strands, together with the additional lamellar structuring introduced during the wire drawing process. The improved electrical properties observed in the wire-drawn samples made from screw-extruded strands, in conjunction with the capability for continuous processing, provide strong justification for incorporating screw extrusion into the recycling process of aluminium cables.