金屬?gòu)?fù)合板的加工方法范文

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由于熱軋復(fù)合容易形成金屬間脆性化合物，冷軋復(fù)合方法便應(yīng)運(yùn)而生。目前，冷軋復(fù)合多采用“三步法”軋制，即表面處理→軋制復(fù)合→退火處理。冷軋復(fù)合相對(duì)熱軋復(fù)合來說，軋制時(shí)采取一個(gè)道次大變量軋制，變形量達(dá)60%～80%。因此，冷軋復(fù)合對(duì)軋機(jī)提出了更高的要求，使得該工藝的應(yīng)用范圍受到了極大的限制。而異步軋制工藝是20世紀(jì)60年代新興的板帶材軋制生產(chǎn)技術(shù)，所謂異步軋制是以軋輥線速度不對(duì)稱為主要特征的一種新的軋制技術(shù)。它具有以下特點(diǎn):①上下軋輥對(duì)金屬板接觸表面的摩擦力方向相反:快速輥產(chǎn)生的摩擦力向前，慢速輥產(chǎn)生的摩擦力向后，在板材中間形成“搓軋區(qū)”;②單位壓力分布均勻，變化平緩。這種軋制方法可降低復(fù)合時(shí)的臨界變形量，同時(shí)，因?yàn)榻M元金屬各自的塑性不同，復(fù)合時(shí)候難免會(huì)出現(xiàn)金屬流動(dòng)的不同步性，通過控制異步軋制工藝，可以使基體和覆體的變形一致，有利于復(fù)合板界面強(qiáng)度的提高。

爆炸復(fù)合法是世界各國(guó)廣泛應(yīng)用的一種方法，它是利用炸藥做能量，在炸藥的高速引爆和沖擊作用下，將兩種或兩種以上的金屬大面積焊接在一起。如圖2所示。爆炸復(fù)合的優(yōu)點(diǎn)是復(fù)合界面上看不到明顯的擴(kuò)散層，不會(huì)生成脆性的金屬間化合物，產(chǎn)品性能穩(wěn)定。但是，爆炸復(fù)合法存在炸藥存放與爆破地點(diǎn)的選擇、噪音處理、安全保障及污染嚴(yán)重等一系列問題;另外，爆炸焊接生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格不大，不能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的生產(chǎn)。爆炸－軋制復(fù)合法是在爆炸復(fù)合的基礎(chǔ)上，通過熱軋或冷軋復(fù)合將板坯加工到所需厚度的工藝技術(shù)。它是一種比較靈活可靠的工藝方法，綜合了爆炸和軋制兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，既可以生產(chǎn)較大面積的復(fù)合板也可以生產(chǎn)很薄的板帶復(fù)合材料。

擴(kuò)散焊接是把表面清潔的金屬迭放在一起，然后加熱到一定溫度時(shí)加壓，通過原子間互擴(kuò)散使界面結(jié)合在一起，如圖3所示。擴(kuò)散焊接分為無助劑擴(kuò)散焊接、有助劑擴(kuò)散焊、過渡液相擴(kuò)散焊接、相變超塑性擴(kuò)散焊等。擴(kuò)散焊接沒有金屬宏觀變形，接頭很少有殘余應(yīng)力。但是這種方法生產(chǎn)的復(fù)合板尺寸規(guī)格較小，不利于現(xiàn)代化的生產(chǎn)。

1956年美國(guó)MetalandControlcop提出金屬層壓復(fù)合的三步法工藝后(表面處理－軋制復(fù)合－退火強(qiáng)化處理)，金屬軋制復(fù)合技術(shù)才得到了廣泛深入的研究。國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在層狀復(fù)合板的軋制工藝、界面成分、微觀組織和性能、界面強(qiáng)度的影響因素、復(fù)合軋制的數(shù)值模擬、復(fù)合板的退火處理等方面，而對(duì)軋制復(fù)合設(shè)備的研制水平和技術(shù)進(jìn)展介紹的不多。在國(guó)外，美國(guó)PolyMetallurgicalCrop率先開發(fā)了控制氣氛(Controlatmosphere，CA)軋制復(fù)合生產(chǎn)設(shè)備。該設(shè)備可以單獨(dú)控制各層組元金屬的軋制張力，并采用AGC反饋控制技術(shù)，通過控制壓下量和軋制張力來控制復(fù)合帶材的厚度和板型精度。同時(shí)，德國(guó)、日本等軋制設(shè)備生產(chǎn)廠家也都致力于復(fù)合軋制設(shè)備的研究。在國(guó)內(nèi)，中色科技股份有限公司著眼于金屬?gòu)?fù)合板帶材的新市場(chǎng)，在多年有色金屬軋制設(shè)備研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和制造能力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了復(fù)合軋制設(shè)備的研發(fā)工作，成功研發(fā)出了適合于銅/鋁、鋼/鋼、鋼/鋁、鋼/銅等兩層復(fù)合板以及鋼/鎳/鋼三層復(fù)合板生產(chǎn)的復(fù)合軋機(jī)。現(xiàn)以提供給國(guó)內(nèi)某公司的Φ360/Φ720X450mm復(fù)合冷軋機(jī)為例說明此軋制復(fù)合設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成和性能特點(diǎn)．該復(fù)合軋機(jī)主要由上卷小車、開卷機(jī)、開卷機(jī)對(duì)中檢測(cè)裝置、直頭送料裝置、入口裝置、軋機(jī)本體、出口裝置、卷取機(jī)、卸卷小車等組成。該復(fù)合軋機(jī)在板材厚度控制上，具有液壓AGC系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)、恒壓力軋制;在板形控制上，具有軋輥傾斜控制、正負(fù)彎輥，能有效的控制板形;主傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)中，采用工作輥和支撐輥同時(shí)傳動(dòng)，可以根據(jù)不同的板材實(shí)現(xiàn)不同的速度比，能達(dá)到異步軋制的作用。該復(fù)合軋機(jī)的主要參數(shù)如表1所示。

隨著對(duì)金屬?gòu)?fù)合板加工方法、工藝及裝備等研究的深入和金屬?gòu)?fù)合板材料應(yīng)用范圍的拓展，國(guó)內(nèi)金屬?gòu)?fù)合板復(fù)合軋制工藝技術(shù)取得了一定的進(jìn)展，但是，一些關(guān)鍵問題有待進(jìn)一步研究，如:復(fù)合軋制工藝的穩(wěn)定和完善、異步軋制工藝研究、復(fù)合軋制設(shè)備研制等。其中，復(fù)合軋制設(shè)備應(yīng)該配置先進(jìn)的控制方式和手段，應(yīng)借助計(jì)算機(jī)仿真和模擬的數(shù)值分析法去指導(dǎo)生產(chǎn)工藝，在復(fù)合設(shè)備滿足工藝要求的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。隨著新材料、新工藝、新裝備的研究和發(fā)展，復(fù)合軋制設(shè)備的研究將更加深入，將朝著高精度、智能化方向發(fā)展。（本文作者：楊要杰單位：中色科技股份有限公司）