一種金屬復(fù)合板的制造方法
【專利摘要】一種金屬復(fù)合板的制造方法，屬于金屬復(fù)合板制作工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。它按照以下步驟進(jìn)行：(1)去除復(fù)層金屬和基層金屬的銹層及氧化層，并將加熱時(shí)置于上面的金屬層兩端的角部及中部分別鉆Φ4mm-Φ8mm的通氣孔；(2)將復(fù)層金屬與基層金屬疊放在一起，并將接觸面的四周焊接封??；(3)通過一端的通氣孔，通入氬氣排凈接觸面空間中的空氣，將兩端通氣孔封住；(4)按照復(fù)層金屬的生產(chǎn)要求，置于加熱爐中加熱；(5)在軋機(jī)上進(jìn)行軋制；(6)如復(fù)層金屬需要進(jìn)行后續(xù)熱處理，則按照要求將復(fù)合板進(jìn)行熱處理。本發(fā)明的方法可以減少金屬復(fù)合板接觸面的氧化，提高金屬復(fù)合板接觸面的剪切強(qiáng)度，且無需進(jìn)行抽真空，操作簡單、成本較低。
【專利說明】一種金屬復(fù)合板的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬復(fù)合板的制造方法，屬于金屬復(fù)合板制作工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬復(fù)合板由多層不同成分、不同性能的金屬復(fù)合制成，可以兼具復(fù)層金屬和基層金屬的性能，也可以利用廉價(jià)基體層金屬來替代昂貴復(fù)合層金屬，以降低成本。因此，市場(chǎng)上對(duì)金屬復(fù)合板具有巨大的需求，包括:不銹鋼-鋼復(fù)合板、耐磨鋼-鋼復(fù)合板、鈦-鋼復(fù)合板等。
[0003]目前，金屬復(fù)合板的制備方法主要有釬焊復(fù)合法、爆炸復(fù)合法和軋制復(fù)合法。
[0004]釬焊復(fù)合法是將釬料置于復(fù)層金屬與基層金屬之間，通過加熱后施加壓力，使復(fù)層與基層金屬結(jié)合起來的方法。該方法操作簡單，但制備的復(fù)合板結(jié)合強(qiáng)度不高，適用于復(fù)合強(qiáng)度要求不高的金屬復(fù)合板。
[0005]爆炸復(fù)合法是目前國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的一種方法，可以將兩種熔點(diǎn)差別很大的兩種金屬瞬間完成復(fù)合，避免界面生成金屬間化合物，但是該方法生產(chǎn)的復(fù)合板尺寸較小且板形較差，金屬復(fù)合界面夾灰和氣孔等缺陷較多，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，能量消耗大，污染環(huán)境，成材率低，而且不適用于薄板的復(fù)合。
[0006]軋制復(fù)合法包括冷軋復(fù)合法和熱軋復(fù)合法。其中，利用熱軋復(fù)合法可以獲得較高的界面結(jié)合強(qiáng)度，所以軋制復(fù)合法多使用熱軋復(fù)合法。熱軋復(fù)合法是將復(fù)層金屬和基層金屬加熱到再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行軋制，由于熱軋復(fù)合法是在高溫下進(jìn)行軋制，所以復(fù)合界面很容易氧化，這將降低復(fù)層金屬和基層金屬的界面結(jié)合強(qiáng)度。因此，熱軋復(fù)合法需要采取措施提高界面的結(jié)合強(qiáng)度，目前主要通過以下的方法:一種是先利用爆炸復(fù)合法進(jìn)行熱軋復(fù)合的坯料制備，再進(jìn)行熱軋復(fù)合，結(jié)果表明有利于提高復(fù)合板的結(jié)合強(qiáng)度，但成本較高；另一種是在熱軋復(fù)合之前，用電弧焊的方法將清理好的復(fù)層金屬和基層金屬待復(fù)合板面的四周封嚴(yán)，然后進(jìn)行加熱軋制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)復(fù)合界面仍然存在一定程度的氧化；還有一種是在熱軋復(fù)合之前，將清理好的復(fù)層金屬和基層金屬夾緊，放入真空室中，抽真空至氣壓(1.0X 10_2MPa，并用電子束將待復(fù)合板面的四周封焊，然后再進(jìn)行加熱軋制，通過此種方法復(fù)合界面氧化很少，復(fù)合結(jié)合強(qiáng)度較高，但生產(chǎn)中需要建設(shè)配套的真空室、使用抽真空設(shè)備，投資較大，成本較高。以上三種熱軋復(fù)合法都有一定的不足之處，制約了熱軋復(fù)合法制備金屬復(fù)合板的發(fā)展，是行業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種金屬復(fù)合板制備方法，這種金屬復(fù)合板制備方法具有高效率、低成本、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)，可以有效解決現(xiàn)有熱軋復(fù)合法制備金屬復(fù)合板在技術(shù)上存在的問題。
[0008]解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
一種金屬復(fù)合板的制造方法，它采取以下步驟進(jìn)行:a、坯料準(zhǔn)備:選取長、寬尺寸相同的復(fù)層金屬和基層金屬，去除復(fù)層金屬和基層金屬的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面上的銹層及氧化層，在復(fù)層金屬或基層金屬的兩端的角部及中部分別鉆Φ4mm-Φ8mm的通氣孔，并將復(fù)層金屬和基層金屬的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面清洗后吹干；
b、復(fù)合板坯的疊放和焊接:將清洗后吹干的復(fù)層金屬側(cè)面與基層金屬經(jīng)過清洗吹干的側(cè)面相對(duì)疊放在一起，然后將復(fù)層金屬與基層金屬接觸面的四周焊接；
C、復(fù)合板坯中的空氣排出:通過步驟a中在板坯一端的角部及中部所打的通氣孔將氬氣通入到復(fù)層金屬和基層金屬的接觸面，在另一端所打的通氣孔處檢測(cè)，待將接觸面的空氣排凈后，用低熔點(diǎn)物質(zhì)將兩端的通氣孔封??；
d、加熱:將復(fù)合板坯放入加熱爐中加熱，加熱時(shí)將板坯帶孔的一面置于上面，按照復(fù)層金屬的生產(chǎn)加熱制度進(jìn)行加熱控制；
e、軋制:對(duì)加熱后的復(fù)合板坯進(jìn)行軋制，軋制的開軋溫度、終軋溫度及軋后冷卻工藝按照復(fù)層金屬的生產(chǎn)工藝進(jìn)行軋制，軋制速度0.5~3m/s,總壓下率≥50%.
[0009]上述金屬復(fù)合板的制造方法，所述金屬復(fù)合板完成上述操作過程后，即得到金屬復(fù)合板，或繼續(xù)對(duì)金屬復(fù)合板進(jìn)行后續(xù)熱處理及其它處理，在完成后續(xù)熱處理及其它處理后，獲得所需要的金屬復(fù)合板。
[0010]上述金屬復(fù)合板的制造方法，所述封住通氣孔兩端的低熔點(diǎn)物質(zhì)為滴蠟。
[0011]本發(fā)明的有益之處在于:
(1)在復(fù)合板坯的制備 中，清理好的復(fù)層金屬和基層金屬的焊接是在空氣環(huán)境下進(jìn)行的，無需建設(shè)真空室，成本少，操作簡單。
[0012](2)復(fù)合板坯制備中，利用通入氬氣將焊接后復(fù)層金屬和基層金屬接觸面所在空間中的空氣排出，有利于避免加熱過程中復(fù)層金屬和基層金屬的接觸面與空氣發(fā)生氧化。與傳統(tǒng)熱軋復(fù)合法相比，可以解決接觸面的氧化問題，提高復(fù)層金屬和基層金屬的結(jié)合強(qiáng)度；與真空熱軋復(fù)合法相比，無需抽真空設(shè)備及真空室，成本較低。
[0013](3)復(fù)合板坯制備中，板坯上所鉆出的通氣孔在通入氬氣排凈空氣后，由于氬氣密度比空氣大，空氣很難再進(jìn)入接觸面空間，且可以用低熔點(diǎn)的物質(zhì)堵住，方法簡單；在加熱過程中，隨著加熱溫度的升高，低熔點(diǎn)堵孔物質(zhì)氣化，接觸面空間中存留的氬氣受熱膨脹，通過通氣孔排出；在軋制過程中，隨著板坯受壓，接觸面空間中的氬氣通過通氣孔進(jìn)一步擠出，有利于增加復(fù)層金屬和基層金屬的結(jié)合。
[0014](4)通過本發(fā)明的方法，所制備的復(fù)合板復(fù)層金屬和基層金屬的復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度不低于400MPa。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明制備的復(fù)合板坯示意圖；
圖2是圖1的側(cè)視圖。
[0016]圖中標(biāo)記如下:復(fù)層金屬1、基層金屬2、焊層3、通氣孔4。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]實(shí)施例1本實(shí)施例涉及一種耐磨鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼復(fù)合板的制備。
[0019]本實(shí)施例中復(fù)層金屬I的型號(hào)為匪360，尺寸為600 mmX350 mmX85 mm (長度X寬度X厚度)；基層金屬I為Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，尺寸為600 mmX 350 mmX 115 mm (長度X
寬度X厚度)。
[0020]使用銑床將耐磨鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼需要復(fù)合的側(cè)面進(jìn)行打磨，去除其側(cè)面的銹蝕和氧化層；在耐磨鋼板兩端的角部及中部分別鉆出Φ5_的通氣孔4 ;將打磨后的耐磨鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面進(jìn)行清洗，并涼風(fēng)吹干。
[0021]將耐磨鋼板與碳素結(jié)構(gòu)鋼板疊放在一起，疊放時(shí)經(jīng)過打磨、清洗、吹干的耐磨鋼板側(cè)面和打磨、清洗、吹干后碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面相對(duì)放置，使耐磨鋼板側(cè)面和碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面重合，采用電弧焊將對(duì)耐磨鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼板接觸面四周進(jìn)行焊接，焊接后在耐磨鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼板邊緣之間形成一圈焊層3。
[0022]從耐磨鋼板一端的通氣孔4通入氬氣，在另一端的通氣孔4放置檢測(cè)器，當(dāng)檢測(cè)到另一端通氣孔4中排出的氣體沒有空氣后，用滴蠟的方法將兩端通氣孔4封住。
[0023]將封住通氣孔4后的復(fù)合板坯送入電阻加熱爐進(jìn)行加熱，加熱至115(Tl20(rC，保溫 1.5h。
[0024]將加熱后的復(fù)合板坯通過高壓水除鱗，進(jìn)入軋機(jī)進(jìn)行軋制，開軋溫度為1000-1100?，軋制速度為1.0m/s，終軋溫度為940°C，總壓下率為85%，軋制后復(fù)合板的尺寸為2917 mmX360 mmX30 mm(長度X寬度X厚度)。
[0025]軋制后的復(fù)合板通過輥道輸送到層流冷卻箱進(jìn)行冷卻淬火，層流冷卻水壓力為
0.4MPa,上下水量比為0.7,利·用可逆棍道將復(fù)合板在層流冷卻箱中來回冷卻淬火,直至室溫。
[0026]淬火后的復(fù)合板放置到加熱爐中進(jìn)行回火熱處理，回火再加熱溫度為300°C，保溫時(shí)間為2h，出爐后空冷至室溫。
[0027]熱處理后即完成耐磨鋼-碳素結(jié)構(gòu)鋼的復(fù)合板制備，耐磨鋼復(fù)層厚度為14mm，碳素結(jié)構(gòu)鋼基層厚度為16mm，耐磨鋼的表面硬度達(dá)到375HB，碳素結(jié)構(gòu)鋼側(cè)表面硬度為240HB，復(fù)合界面剪切強(qiáng)度為460MPa。
[0028]實(shí)施例2
本實(shí)施例涉及一種耐磨鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼復(fù)合板的制備。
[0029]本實(shí)施例中復(fù)層金屬I的型號(hào)為NM400，尺寸為580 mmX320 mmX75 mm (長度X寬度X厚度)；基層金屬2為Q345碳素結(jié)構(gòu)鋼，尺寸為580 mmX320 mmX125 mm (長度X寬度X厚度)。
[0030]使用銑床將耐磨鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼需要復(fù)合的側(cè)面進(jìn)行打磨，去除其側(cè)面的銹蝕和氧化層；在耐磨鋼板兩端的角部及中部分別鉆出Φ4_的通氣孔4 ;將打磨后的耐磨鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面進(jìn)行清洗，并涼風(fēng)吹干。
[0031]將耐磨鋼板與碳素結(jié)構(gòu)鋼板疊放在一起，疊放時(shí)經(jīng)過打磨、清洗、吹干的耐磨鋼板側(cè)面和打磨、清洗、吹干后的碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面相對(duì)放置，使耐磨鋼板側(cè)面和碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面重合，采用電弧焊將對(duì)耐磨鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼板接觸面四周進(jìn)行焊接。
[0032]從耐磨鋼板一端的通氣孔4通入氬氣，在另一端的通氣孔4放置檢測(cè)器，當(dāng)檢測(cè)到另一端通氣孔4中排出的氣體沒有空氣后，用滴蠟的方法將兩端通氣孔4封住。[0033]將封住通氣孔4后的復(fù)合板坯送入電阻加熱爐進(jìn)行加熱，加熱至115(Tl20(rC，保溫 1.5h。
[0034]將加熱后的復(fù)合板坯通過高壓水除鱗，進(jìn)入軋機(jī)進(jìn)行軋制，開軋溫度為1000-1100?，軋制速度為0.6 m/s，終軋溫度為960°C，總壓下率為80%，軋制后復(fù)合板的尺寸為2917 mmX360 mmX40 mm(長度X寬度X厚度)。
[0035]軋制后的復(fù)合板通過輥道輸送到層流冷卻箱進(jìn)行冷卻淬火，層流冷卻水壓力為
0.4MPa,上下水量比為0.8,利用可逆棍道將復(fù)合板在層流冷卻箱中來回冷卻淬火,直至室溫。
[0036]淬火后的復(fù)合板放置到加熱爐中進(jìn)行回火熱處理，回火再加熱溫度為260°C，保溫時(shí)間為2h，出爐后空冷至室溫。
[0037]熱處理后即完成耐磨鋼-碳素結(jié)構(gòu)鋼的復(fù)合板制備，耐磨鋼復(fù)層厚度為13mm，碳素結(jié)構(gòu)鋼基層厚度為17mm，耐磨鋼的表面硬度達(dá)到410HB，碳素結(jié)構(gòu)鋼側(cè)表面硬度為290HB,復(fù)合界面剪切強(qiáng)度為430MPa。
[0038]實(shí)施例3
本實(shí)施例涉及一種不銹鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼復(fù)合板的制備。[0039]本實(shí)施例中不銹鋼復(fù)層金屬I的型號(hào)為304奧氏體不銹鋼，尺寸為520 mmX260mmX5 mm (長度X寬度X厚度)；基層金屬2為Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，尺寸為520 mmX260mmX45 mm (長度X寬度X厚度)。
[0040]使用銑床將不銹鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼需要復(fù)合的側(cè)面進(jìn)行打磨，去除其側(cè)面的銹蝕和氧化層；在不銹鋼板兩端的角部及中部分別鉆出Φ8_的通氣孔4 ;將打磨后的不銹鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面進(jìn)行清洗，并涼風(fēng)吹干。
[0041]將不銹鋼板與碳素結(jié)構(gòu)鋼板疊放在一起，疊放時(shí)經(jīng)過打磨、清洗、吹干的不銹鋼板側(cè)面和打磨、清洗、吹干后碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面相對(duì)放置，使不銹鋼板側(cè)面和碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面重合，采用電弧焊將對(duì)不銹鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼板接觸面四周進(jìn)行焊接。
[0042]從不銹鋼板一端的通氣孔4通入氬氣，在另一端的通氣4孔放置檢測(cè)器，當(dāng)檢測(cè)到另一端通氣孔4中排出的氣體沒有空氣后，用滴塑的方法將兩端通氣孔4封住。
[0043]將封住通氣孔4后的復(fù)合板坯送入電阻加熱爐進(jìn)行加熱，加熱至120(Tl25(rC，保溫 1.0h。
[0044]將加熱后的復(fù)合板坯進(jìn)入軋機(jī)進(jìn)行軋制，開軋溫度為115(Tl200°C，軋制速度為
0.4 m/s，總壓下率為84%，軋制后獲得尺寸為3130 mmX270 mmX8 mm(長度X寬度X厚度)的不銹鋼-碳素結(jié)構(gòu)鋼復(fù)合板，其中不銹鋼復(fù)層厚度為1.0mm，碳素結(jié)構(gòu)鋼基層厚度為
7.0mm,復(fù)合界面剪切強(qiáng)度為448MPa。
[0045]實(shí)施例4
本實(shí)施例涉及一種不銹鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼復(fù)合板的制備。
[0046]本實(shí)施例中不銹鋼復(fù)層金屬I的型號(hào)為304奧氏體不銹鋼，尺寸為550 mmX220mmXIO mm (長度X寬度X厚度)；基層金屬2為Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，尺寸為550 mmX220mm X 90mm (長度X寬度X厚度)。
[0047]使用銑床將不銹鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼需要復(fù)合的側(cè)面進(jìn)行打磨，去除其側(cè)面的銹蝕和氧化層；在不銹鋼板兩端的角部及中部分別鉆出Φ8_的通氣孔4 ;將打磨后的不銹鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面進(jìn)行清洗，并涼風(fēng)吹干。
[0048]將不銹鋼板與碳素結(jié)構(gòu)鋼板疊放在一起，疊放時(shí)經(jīng)過打磨、清洗、吹干的不銹鋼板側(cè)面和打磨、清洗、吹干后碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面相對(duì)放置，使不銹鋼板側(cè)面和碳素結(jié)構(gòu)鋼板側(cè)面重合，采用電弧焊將對(duì)不銹鋼板和碳素結(jié)構(gòu)鋼板接觸面四周進(jìn)行焊接。
[0049]從不銹鋼板一端的通氣孔4通入氬氣，在另一端的通氣孔4放置檢測(cè)器，當(dāng)檢測(cè)到另一端通氣孔4中排出的氣體沒有空氣后，用滴塑的方法將兩端通氣孔4封住。
[0050]將封住通氣孔4后的復(fù)合板坯送入電阻加熱爐進(jìn)行加熱，加熱至120(Tl25(rC，保溫 2.0h。
[0051]將加熱后的復(fù)合板坯進(jìn)入軋機(jī)進(jìn)行軋制，開軋溫度為115(Tl200°C，軋制速度為
1.2 m/s，總壓下率為90%，軋制后獲得尺寸為5260 mmX230 mmXIO mm(長度X寬度X厚度)的不銹鋼-碳素結(jié)構(gòu)鋼復(fù)合板，其中不銹鋼復(fù)層厚度為1.5 mm，碳素結(jié)構(gòu)鋼基層厚度為
8.5 mm,復(fù)合界面剪切強(qiáng)度為456MPa。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬復(fù)合板的制造方法，其特征在于:它采取以下步驟進(jìn)行: a、坯料準(zhǔn)備:選取長、寬尺寸相同的復(fù)層金屬(I)和基層金屬(2)，使用銑/刨/磨等方法，去除復(fù)層金屬(I)和基層金屬(2)的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面上的銹層及氧化層，在復(fù)層金屬(I)或基層金屬(2)的兩端的角部及中部分別鉆Φ4_-Φ8_的通氣孔(4)，并將復(fù)層金屬(I)和基層金屬(2)的一個(gè)或兩個(gè)側(cè)面清洗后吹干； b、復(fù)合板坯的疊放和焊接:將清洗后吹干的復(fù)層金屬(I)側(cè)面與基層金屬(2)經(jīng)過清洗吹干的側(cè)面相對(duì)疊放在一起，然后將復(fù)層金屬(I)與基層金屬(2)接觸面的四周焊接； C、復(fù)合板坯中的空氣排出:通過步驟a中在板坯一端的角部及中部所打的通氣孔(4)將氬氣通入到復(fù)層金屬(I)和基層金屬(2)的接觸面，在另一端所打的通氣孔(4)處檢測(cè)，待將接觸面的空氣排凈后，用低熔點(diǎn)物質(zhì)將兩端的通氣孔(4)封?。? d、加熱:將復(fù)合板坯放入加熱爐中加熱，加熱時(shí)將板坯帶孔的一面置于上面，按照復(fù)層金屬(I)的生產(chǎn)加熱制度進(jìn)行加熱控制； e、軋制:對(duì)加熱后的復(fù)合板坯進(jìn)行軋制，軋制的開軋溫度、終軋溫度及軋后冷卻工藝按照復(fù)層金屬(I)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行軋制，軋制速度0.5~3m/s,總壓下率≥50%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬復(fù)合板的制造方法，其特征在于:封住通氣孔(4)兩端的低熔點(diǎn)物質(zhì)為滴臘。
【文檔編號(hào)】B21B1/38GK103658175SQ201310650544
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】張曉力, 許磊, 張雲(yún)飛, 趙燕青, 陳振業(yè) 申請(qǐng)人:河北鋼鐵股份有限公司