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金属复合板的加工方法

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由于热轧复合容易形成金属间脆性化合物,冷轧复合方法便应运而生。目前,冷轧复合多采用“三步法”轧制,即表面处理→轧制复合→退火处理。冷轧复合相对热轧复合来说,轧制时采取一个道次大变量轧制,变形量达60%~80%。因此,冷轧复合对轧机提出了更高的要求,使得该工艺的应用范围受到了极大的限制。而异步轧制工艺是20世纪60年代新兴的板带材轧制生产技术,所谓异步轧制是以轧辊线速度不对称为主要特征的一种新的轧制技术。它具有以下特点:①上下轧辊对金属板接触表面的摩擦力方向相反:快速辊产生的摩擦力向前,慢速辊产生的摩擦力向后,在板材中间形成“搓轧区”;②单位压力分布均匀,变化平缓。这种轧制方法可降低复合时的临界变形量,同时,因为组元金属各自的塑性不同,复合时候难免会出现金属流动的不同步性,通过控制异步轧制工艺,可以使基体和覆体的变形一致,有利于复合板界面强度的提高。

爆炸复合法是世界各国广泛应用的一种方法,它是利用炸药做能量,在炸药的高速引爆和冲击作用下,将两种或两种以上的金属大面积焊接在一起。如图2所示。爆炸复合的优点是复合界面上看不到明显的扩散层,不会生成脆性的金属间化合物,产品性能稳定。但是,爆炸复合法存在炸药存放与爆破地点的选择、噪音处理、安全保障及污染严重等一系列问题;另外,爆炸焊接生产的产品规格不大,不能实现规模化的生产。爆炸-轧制复合法是在爆炸复合的基础上,通过热轧或冷轧复合将板坯加工到所需厚度的工艺技术。它是一种比较灵活可靠的工艺方法,综合了爆炸和轧制两种工艺的优点,既可以生产较大面积的复合板也可以生产很薄的板带复合材料

扩散焊接是把表面清洁的金属迭放在一起,然后加热到一定温度时加压,通过原子间互扩散使界面结合在一起,如图3所示。扩散焊接分为无助剂扩散焊接、有助剂扩散焊、过渡液相扩散焊接、相变超塑性扩散焊等。扩散焊接没有金属宏观变形,接头很少有残余应力。但是这种方法生产的复合板尺寸规格较小,不利于现代化的生产。

1956年美国MetalandControlcop提出金属层压复合的三步法工艺后(表面处理-轧制复合-退火强化处理),金属轧制复合技术才得到了广泛深入的研究。国内外的研究主要集中在层状复合板的轧制工艺、界面成分、微观组织和性能、界面强度的影响因素、复合轧制的数值模拟、复合板的退火处理等方面,而对轧制复合设备的研制水平和技术进展介绍的不多。在国外,美国PolyMetallurgicalCrop率先开发了控制气氛(Controlatmosphere,CA)轧制复合生产设备。该设备可以单独控制各层组元金属的轧制张力,并采用AGC反馈控制技术,通过控制压下量和轧制张力来控制复合带材的厚度和板型精度。同时,德国、日本等轧制设备生产厂家也都致力于复合轧制设备的研究。在国内,中色科技股份有限公司着眼于金属复合板带材的新市场,在多年有色金属轧制设备研发经验和制造能力的基础上,进行了复合轧制设备的研发工作,成功研发出了适合于铜/铝、钢/钢、钢/铝、钢/铜等两层复合板以及钢/镍/钢三层复合板生产的复合轧机。现以提供给国内某公司的Φ360/Φ720X450mm复合冷轧机为例说明此轧制复合设备的结构组成和性能特点.该复合轧机主要由上卷小车、开卷机、开卷机对中检测装置、直头送料装置、入口装置、轧机本体、出口装置、卷取机、卸卷小车等组成。该复合轧机在板材厚度控制上,具有液压AGC系统,可实现位置闭环、恒压力轧制;在板形控制上,具有轧辊倾斜控制、正负弯辊,能有效的控制板形;主传动装置设计中,采用工作辊和支撑辊同时传动,可以根据不同的板材实现不同的速度比,能达到异步轧制的作用。该复合轧机的主要参数如表1所示。

随着对金属复合板加工方法、工艺及装备等研究的深入和金属复合板材料应用范围的拓展,国内金属复合板复合轧制工艺技术取得了一定的进展,但是,一些关键问题有待进一步研究,如:复合轧制工艺的稳定和完善、异步轧制工艺研究、复合轧制设备研制等。其中,复合轧制设备应该配置先进的控制方式和手段,应借助计算机仿真和模拟的数值分析法去指导生产工艺,在复合设备满足工艺要求的基础上对设备的结构进行设计优化。随着新材料、新工艺、新装备的研究和发展,复合轧制设备的研究将更加深入,将朝着高精度、智能化方向发展。(本文作者:杨要杰 单位:中色科技股份有限公司)

金属复合板的加工方法责任编辑:陈老师    阅读:人次
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