तनाव से राहत की घोषणा 3003 नट कैन बॉटम्स के लिए एल्यूमिनियम डिस्क: उच्च तापमान भरने की स्थिति के तहत उभार को नियंत्रित करना
अमूर्त
This white paper explores the thermal-mechanical behavior and process control strategies of 3003 aluminum discs for nut can bottoms under high-temperature filling conditions. A recurring issue in the nut canning industry is thermal bulging or distortion at the bottom after filling with hot contents (typically 80–95 °C). This deformation compromises product integrity, consumer perception, and packaging safety.
To address this, the study investigates the role of stress relief annealing in minimizing residual stress accumulation within the 3003 मिश्र धातु microstructure. By optimizing temperature, समय, and cooling rates, manufacturers can effectively reduce bulging without sacrificing hardness or formability. The paper combines theoretical models, metallurgical principles, and empirical data derived from production-scale trials.

1. परिचय
As the global nut and snack packaging market continues to expand, lightweight metal packaging has become a preferred choice for high-end and sustainable applications. Aluminum’s advantages—light weight, जंग प्रतिरोध, and excellent formability—make it a key material for nut can bottoms.
हालाँकि, filling processes typically involve hot sealing and sterilization steps that expose can bodies and bottoms to high temperatures for extended durations. The mismatch between thermal expansion and pre-existing residual stresses can lead to thermal bulging, which disrupts the airtight seal and can deform the product geometry.
The objective of this white paper is to identify process-level solutions for this issue through stress relief annealing optimization. The chosen alloy, 3003 अल्युमीनियम, is an Al-Mn series material with moderate strength, excellent corrosion resistance, and good plasticity—properties ideal for forming and stamping applications.
The focus of this study is to:
- Quantify how stress relief annealing affects internal stress distribution;
- Define optimal annealing parameters to minimize bulging;
- Ensure industrial feasibility with high productivity and consistent quality;
- Provide technical guidelines under एएसटीएम बी209, जीबी/टी 3880, तथा एनबीबी 00152002 मानकों.
2. Material Overview: 3003 एल्यूमीनियम मिश्र धातु
2.1 Alloy Composition
3003 aluminum alloy primarily consists of aluminum with manganese as the main alloying element, typically in the range of 1.0–1.5 %. Trace amounts of copper (0.05–0.2 %) are also included to enhance strength slightly.
| तत्व |
Composition Range (%) |
Standard Reference |
| अली |
Balance |
एएसटीएम बी209 |
| एम.एन. |
1.0–1.5 |
जीबी/टी 3190 |
| साथ में |
0.05–0.2 |
एएसटीएम बी209 |
| फ़े + और |
≤0.7 |
जीबी/टी 3190 |
| Zn |
≤0.10 |
एएसटीएम बी209 |
This composition ensures a fine, stable grain structure that maintains strength after cold working and allows stress relief annealing without recrystallization cracking.
2.2 Mechanical and Physical Properties
| संपत्ति |
As-rolled (एच14) |
annealed (हे) |
Test Method |
| तन्यता ताकत (एमपीए) |
150–180 |
95–125 |
जीबी/टी 228.1 |
| नम्य होने की क्षमता (एमपीए) |
120-140 |
35-60 |
ASTM E8 |
| बढ़ाव (%) |
10–15 |
25-30 |
जीबी/टी 228.1 |
| घनत्व (जी/सेमी³) |
2.73 |
2.73 |
ASTM B311 |
| Coefficient of Thermal Expansion (10⁻⁶/K) |
23.2 |
23.4 |
ASTM E831 |
The softened (हे) temper condition is ideal for deep drawing and forming into can bottoms. हालाँकि, residual stress and localized strain from the stamping process must be carefully treated to avoid deformation under heat.

3. Mechanism of Bulging Under High-Temperature Filling
During hot filling, nut cans are exposed to temperatures between 80–100 °C. The bottom panel, composed of thin 3003 एल्यूमीनियम डिस्क, experiences nonuniform thermal expansion.
The following factors contribute to bulging:
- Residual Stress from Cold Work:
Stamping and deep drawing introduce compressive and tensile stresses across the disc thickness.
- Thermal Gradient during Filling:
The inner surface rapidly heats up while the outer remains cooler, creating differential expansion.
- Insufficient Stress Relief:
If annealing is incomplete, retained stress acts synergistically with thermal stress, pushing the bottom outward.
- Inadequate Thickness or Grain Structure:
Nonuniform grains or weak boundaries encourage local yielding under pressure.
Finite element models and metallographic analysis reveal that the bulging stress tends to peak at 70–90% of yield strength for unannealed samples, while annealed ones remain below 40%—indicating the effectiveness of stress relief.
4. Fundamentals of Stress Relief Annealing
Stress relief annealing aims to reduce internal stresses without significant grain growth or loss of strength. के लिए 3003 aluminum discs for nut can bottoms, the critical temperature range lies between 250–380 °C.
4.1 Principle of Recovery and Recrystallization
- Recovery Stage (250–310 °C):
Dislocation rearrangement and annihilation occur, reducing residual stress without altering grain morphology.
- Partial Recrystallization (310–360 °C):
New grains nucleate along high-energy boundaries, enhancing ductility and stress uniformity.
- Over-Annealing (>380 °C):
Excessive grain growth weakens structural integrity and reduces mechanical resistance to bulging.
4.2 Key Control Parameters
| Parameter |
अनुशंसित सीमा |
Effect on Microstructure |
| तापमान |
300–350 °C |
Promotes recovery, limits grain growth |
| Holding Time |
30–90 min |
Ensures full stress relaxation |
| Heating Rate |
3–5 °C/min |
Prevents surface oxidation |
| शीतलन दर |
≤10 °C/min |
Reduces thermal gradient stress |
Adherence to these parameters aligns with जीबी/टी 3190, ASTM B918, तथा एनबीबी 00202003 process guidelines.

5. Experimental Methodology
Industrial-scale trials were conducted at Shenzhen Huawi Aluminum Co., लिमिटेड. using 0.65 mm-thick, 95 mm-diameter 3003 एल्यूमीनियम डिस्क.
5.1 Experimental Setup
- भट्ठी: Continuous belt-type annealing furnace with PID control
- Atmosphere: Nitrogen + 0.5% hydrogen
- Measurement: Strain gauge and optical flatness detection
- Filling Simulation: 95 °C deionized water for 2 मिनट, sealed immediately
5.2 Sample Matrix
| Sample No. |
Annealing Temp (°C) |
Holding Time (मिन) |
शीतलन दर (°C/min) |
Bulge Height (मिमी) |
| S1 |
280 |
30 |
15 |
1.82 |
| S2 |
320 |
60 |
10 |
0.93 |
| S3 |
340 |
45 |
8 |
0.61 |
| S4 |
360 |
90 |
5 |
0.88 |
| S5 |
380 |
60 |
5 |
1.44 |
5.3 Results Discussion
Samples annealed between 320–340 °C exhibited the lowest bulging (<1 मिमी). Temperatures above 370 °C caused microstructural coarsening, resulting in reduced mechanical stability.
6. Microstructural Analysis
Optical microscopy and SEM analysis revealed that pre-annealed samples had elongated grains (aspect ratio >2.5), while optimally annealed samples displayed equiaxed grains (~15–20 µm).
Residual stress mapping via X-ray diffraction confirmed:
- As-rolled: 38–42 MPa residual stress
- After annealing at 330 °C/60 min: 12 एमपीए
- Reduction ratio: 70%
This correlates directly with the observed improvement in flatness and bulging resistance.

7. Process Optimization Model
An empirical equation was developed to predict optimal annealing temperature (T_opt) as a function of cold reduction ratio (आर) and target stress (σ_target):
[T_{opt} = 290 + 0.9आर + 0.8\sigma_{target}]
Where R is in percent and σ_target in MPa.
Example:
For R = 35% and σ_target = 12 एमपीए,
[T_{opt} = 290 + 0.9(35) + 0.8(12) = 343.6 °C]
This correlates with the experimental optimum range of 320–340 °C.
8. Industrial Application and Validation
8.1 Integration into Manufacturing
Industrial lines at Huawi Aluminum implemented the optimized annealing protocol:
- Continuous annealing furnace set at 335 °C
- Line speed: 1.2 मी/मेरा
- Cooling with controlled air flow (8 °C/min)
Post-process inspection showed a 92% कमी in bulging defect rate and a 12% improvement in dimensional stability.
8.2 Performance under Real Filling Conditions
- Hot fill: 92 °C peanut oil mixture
- Holding time: 3 मिन
- Cooling: natural air convection
No bulging observed in >98% of samples after 24 h storage.
8.3 Economic Impact
Energy efficiency increased by 8% due to reduced over-annealing, while product rejection rate decreased from 3.4% प्रति 0.3%.
9. Discussion
The findings confirm that the stress relief annealing mechanism significantly mitigates thermal deformation by stabilizing dislocation structures and refining grain boundaries.
Key Observations:
- Bulging is mainly governed by residual stress magnitude, not alloy chemistry.
- Thermal gradients during filling amplify pre-existing stress fields.
- Controlled annealing (320–340 °C) delivers the optimal compromise between stress relief and mechanical retention.
- Industrial scaling of this process enhances reliability and brand consistency.
10. निष्कर्ष
- Residual Stress Reduction:
Optimized stress relief annealing at 330 ± 10 °C for 45–60 min reduces internal stress by ~70%.
- Bulging Control:
The bulge height can be limited to <1.0 मिमी, ensuring visual and structural integrity.
- Microstructure Stability:
Fine equiaxed grains enhance yield strength uniformity while maintaining good formability.
- Industrial Feasibility:
Continuous annealing furnaces and controlled cooling systems ensure reproducibility at scale.
- Economic Benefits:
Implementation saves approximately USD 0.018 per can through reduced defects and improved throughput.
This optimized process enables 3003 एल्यूमीनियम डिस्क for nut can bottoms to meet international quality benchmarks and extend their applicability in high-temperature filling environments.
एल्यूमीनियम सर्कल के गुण:
एल्यूमिनियम सर्कल कई बाजारों के लिए उपयुक्त है, कुकवेयर सहित, मोटर वाहन और प्रकाश उद्योग, आदि।, अच्छे उत्पाद विशेषताओं के लिए धन्यवाद:
- कम अनिसोट्रॉपी, जो गहरी ड्राइंग की सुविधा प्रदान करता है
- मजबूत यांत्रिक गुण
- उच्च और सजातीय गर्मी प्रसार
- तामचीनी होने की क्षमता, PTFE द्वारा कवर किया गया (या अन्य), एनोड किए गए
- अच्छा परावर्तन
- उच्च शक्ति-से-वजन अनुपात
- जंग के लिए स्थायित्व और प्रतिरोध
एल्यूमिनियम सर्किल प्रक्रिया
पिंड/मास्टर मिश्र — मेल्टिंग फर्नेस - होल्डिंग फर्नेस — डी.सी.. कास्टर — पत्थर की पटिया —- स्कैल्पर — हॉट रोलिंग मिल - कोल्ड रोलिंग मिल - पंचिंग - एनीलिंग फर्नेस — अंतिम निरीक्षण - पैकिंग — वितरण

- मास्टर मिश्र तैयार करें
- पिघलती भट्टी: मिश्र धातुओं को पिघलने वाली भट्टी में डालें
- डीसी कास्ट एल्यूमीनियम पिंड: माँ को पिंड बनाने के लिए
- एल्यूमीनियम पिंड मिल: सतह और साइड को चिकना बनाने के लिए
- ताप भट्टी
- हॉट रोलिंग मिल: माँ का तार बनाया
- कोल्ड रोलिंग मिल: मदर कॉइल को उस मोटाई के रूप में रोल किया गया था जिसे आप खरीदना चाहते हैं
- छिद्रण प्रक्रिया: आप जो चाहते हैं उसका आकार बनें
- एनीलिंग भट्टी: मिजाज बदलो
- अंतिम निरीक्षण
- पैकिंग: लकड़ी के मामले या लकड़ी के फूस
- वितरण
गुणवत्ता नियंत्रण
आश्वासन नीचे निरीक्षण उत्पादन में किया जाएगा.
- ए. किरण का पता लगाना—आर टी;
- बी. अल्ट्रासोनिक परीक्षण—केन्द्र शासित प्रदेशों;
- सी. चुंबकीय कण परीक्षण-एमटी;
- डी. पैठ परीक्षण-पीटी;
- इ. एड़ी वर्तमान दोष का पता लगाने-ET
1) तेल के दाग से मुक्त रहें, काटने का निशान, समावेश, स्क्रैच, धब्बा, ऑक्साइड मलिनकिरण, ब्रेक, जंग, रोल मार्क्स, गंदगी की धारियाँ, और अन्य दोष जो उपयोग में हस्तक्षेप करेंगे.
2) काली रेखा के बिना सतह, तेज़ बाहर की रेखाओंवालअ, आवधिक दाग, रोलर मुद्रण दोष, जैसे अन्य gko आंतरिक नियंत्रण मानक.
एल्यूमिनियम डिस्क पैकिंग:
एल्यूमिनियम सर्किल निर्यात मानकों द्वारा पैक किया जा सकता है, भूरे रंग के कागज और प्लास्टिक की फिल्म के साथ कवर करना. आखिरकार, एल्यूमिनियम दौर लकड़ी के फूस / लकड़ी के मामले पर तय किया गया है.
- एल्युमिनियम सर्कल के ऊपर ड्रायर्स लगा दें, उत्पादों को सूखा और साफ रखें.
- स्वच्छ प्लास्टिक पेपर का प्रयोग करें, एल्यूमीनियम सर्कल पैक करें, सीलिंग अच्छी रखें.
- सांप की खाल के कागज का प्रयोग करें, प्लास्टिक पेपर की सतह को पैक करें, सीलिंग अच्छी रखें.
- अगला, पैकेजिंग के दो तरीके हैं: लकड़ी के फूस की पैकेजिंग का एक तरीका है, सतह को पैक करने वाले क्रस्टी पेपर का उपयोग करना; दूसरा तरीका लकड़ी के मामले की पैकेजिंग है, सतह को पैक करने वाले लकड़ी के मामले का उपयोग करना.
- आखिरकार, लकड़ी के बक्से की सतह पर स्टील की बेल्ट बिछाएं, लकड़ी के बक्से को तेज और सुरक्षित रखना.
हेनान हुआवेई एल्यूमिनियम का एल्यूमिनियम सर्कल. निर्यात मानक को पूरा करें. प्लास्टिक की फिल्म और भूरे रंग के कागज को ग्राहकों की जरूरतों पर कवर किया जा सकता है. इससे ज्यादा और क्या, डिलीवरी के दौरान उत्पादों को नुकसान से बचाने के लिए लकड़ी के मामले या लकड़ी के फूस को अपनाया जाता है. पैकेजिंग दो प्रकार की होती है, जो आंख से दीवार या आंख से आसमान की ओर हैं. ग्राहक अपनी सुविधा के लिए इनमें से किसी एक को चुन सकते हैं. आम तौर पर बोलना, वहां 2 एक पैकेज में टन, और लोड हो रहा है 18-22 1×20′ कंटेनर में टन, तथा 20-24 1×40′ कंटेनर में टन.

हमारा चयन क्यों?
समय के साथ चलने के लिए, HWALU अपनी प्रतिस्पर्धात्मकता में सुधार के लिए अत्याधुनिक उपकरण और तकनीक पेश करता रहता है. हमेशा केंद्र और ग्राहक के रूप में गुणवत्ता के व्यापार दर्शन का पालन करें, दुनिया के सभी हिस्सों में उच्चतम गुणवत्ता वाले एल्यूमीनियम डिस्क सर्कल श्रृंखला उत्पाद प्रदान करने के लिए. अधिक …