一种双金属复合板的交叉波纹轧制方法技术

本发明专利技术涉及双金属复合板制备技术领域，具体是一种双金属复合板的交叉波纹轧制方法，旨在解决采用现有轧制方法制成的双金属复合板结合强度低的技术问题。采用如下技术方案：将基板和复板拼接后同时从两个端面利用波纹方向相互垂直的两个波纹辊进行波纹轧制，然后再进行平轧。两种金属在轧辊的作用下沿两个垂直方向上形成强力凸起和挤压，局部区域内会存在强烈的不均匀变形和新鲜金属原子的流出，能够强化两种材料的机械嵌入和原子扩散，更容易形成牢固的机械和冶金结合。

A Cross Corrugation Rolling Method for Bimetal Composite Plate

【技术实现步骤摘要】
一种双金属复合板的交叉波纹轧制方法
本专利技术涉及双金属复合板制备
，具体是一种双金属复合板的交叉波纹轧制方法。
技术介绍
随着航空航天、交通运输、军工、电气、仪表、建筑及化工等领域现代技术的发展和革新，传统的单一材料的性能已经不能满足要求，为此，现有市场中出现一种双金属复合板。双金属复合板是将两种物理、化学、力学性能不同的金属板材通过特定的制造方法在界面处实现牢固结合而制备成的一种新型复合板。它可以集成组元金属材料高强度、高韧性、耐磨损、耐腐蚀等优异性能，同时双金属复合板还能够节约贵重金属材料、降低产品成本。目前双金属复合板的制造方法有爆炸复合法、扩散复合法、热/冷轧复合法等。其中爆炸复合法和扩散复合法普遍存在界面结合率低、结合不均匀、污染环境等缺点，相比之下热/冷轧复合法具有生产效率高、尺寸精度高、性能稳定、低污染、低能耗等优点，得到了迅速的发展并且潜力巨大。但是，由于两种不同金属性能上的差异，采用现有轧制方法制成的双金属复合板仍存在结合强度低、容易翘曲、成材率低等问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决采用现有轧制方法制成的双金属复合板结合强度低、容易翘曲的技术问题。为此，本专利技术提出一种双金属复合板的交叉波纹轧制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双金属复合板的交叉波纹轧制方法，包括以下步骤：S1、制坯：选取变形抗力相对较小的金属板为基板，选取变形抗力相对较大的金属板为复板（这里的相对较小和相对较大是是将基板和复板的变形抗力进行对比得出的结论），基板与复板的厚度比值为1~10，将复板堆叠放置在基板的正上方压紧并将边缘固连（保证轧制过程中基板和复板受到非均匀的切向力时不会出现错位和跑偏），得到双金属复合板板坯；S2、一道次轧制：采用冷轧方法时直接将步骤S1得到的双金属复合板板坯送入轧机进行轧制，采用热轧/温轧方法时将步骤S1得到的双金属复合板板坯送入加热炉加热至指定温度后再送入轧机进行轧制，本步骤中的轧机的上辊采用波纹辊a，下辊采用波纹辊b，所述波纹辊a和波纹辊b的波纹方向相互垂直，本工序加工得到上表面和下表面为波纹面且波纹方向相互垂直、结合面为交叉波纹面的双金属复合板Ⅰ，这里的波纹辊a和波纹辊b皆是辊面为波纹型的轧辊，加以区分主要是因为两个波纹辊的波纹方向不同，本步骤并没有对波纹辊的波幅、压下率等参数进行限定，是因为对于不同材质及轧制要求，各参数的选择不相同，但只要能保证前述所说的“结合面为交叉波纹面的双金属复合板Ⅰ”即可，这是本领域人员容易确定的；S3、二道次轧制：采用冷轧方法时直接将步骤S2得到的双金属复合板送入轧机进行轧制，采用热轧/温轧方法时将步骤S2得到的双金属复合板送入加热炉加热至指定温度后再送入轧机进行轧制，本步骤中的轧机的上辊和下辊皆采用平辊，本工序加工得到上、下表面为平面而结合界面为交叉波纹面的双金属复合板Ⅱ，本步骤结合界面也为交叉波纹面，但比S2中的交叉波纹面会更加复杂，是由于本步骤的平辊的压力作用导致的；S4、退火（即采用本领域常见的退火手段：先加热后冷却）；S5、精整：校直后切边，制成成品。本专利技术的有益效果是：1）本专利技术提供一种双金属复合板的交叉波纹轧制方法，从利用两个波纹方向相互垂直的波纹辊从上下两面进行波纹轧制，然后再进行平轧。一道次波纹轧制可以在双金属板之间形成网状波纹形结合界面，最终的平轧能够在双金属板之间形成复杂的网状波纹结合界面。相比于传统轧制方法，两种金属在轧辊的作用下沿两个垂直方向上形成强力凸起和挤压，局部区域内会存在强烈的不均匀变形和新鲜金属原子的流出，能够强化两种材料的机械嵌入和原子扩散，更容易形成牢固的机械和冶金结合。2）采用传统平轧或单向波平轧制时，轧制力施加方向单一，金属主要是沿轧制方向延展，而两种不同金属延展率的差异直接导致了轧后板形的严重翘曲。采用本轧制方法后，由于其中一个轧辊的波纹方向与轧制方向相垂直，所以会迫使其对应一侧的金属延横向延展，同时也会形成沿轧向的棱状凸起，抑制双金属复合板沿轧向的翘曲，所以这种新型的轧制方法能够有效改善板形质量。3）本轧制方法在第一道次的轧制中采用了一组辊面波纹方向不同的轧辊，利用简单的轧制工艺，即可在复合板结合界面处形成复杂而牢固的交叉网格结构，并且每一个波纹辊的表面构形特征简单、制造容易，本方法对轧制设备没有特殊要求，更容易在工业生产中得以实施。附图说明图1为双金属复合板板坯示意图；图2为本专利技术中涉及的冷轧双金属复合板工艺流程图；图3为本专利技术中涉及的温轧双金属复合板工艺流程图；图4为双金属复合板Ⅰ的示意图；图5为双金属复合板Ⅱ的示意图；图中，1-基板；2-复板；3-双金属复合板板坯；4-波纹辊a；5-平辊；6-加热炉；7-双金属复合板Ⅰ；8-双金属复合板Ⅱ；9-波纹辊b。具体实施方式实施例一：参照图1、2、4、5，一种制备Cu/Al双金属复合板的冷轧方法，包括以下步骤：S1、制坯：选取纯Al板作为基板1，长宽高分别为100、100、2mm，选取纯Cu板作为复板2，长宽高分别为100、100、2mm，Al板的变形抗力较小，Cu板的变形抗力较大，基板1与复板2的厚度比值为1，将复板2堆叠放置在基板1的正上方，在其轧制咬入端的宽度方向上相距50mm处对称地钻两孔并通过铆钉铆接，这样可以保证双金属复合板板坯3各组元板可以同步咬入轧辊，在另一端用捆线捆束，以保证轧制过程中不会出现基板1和复板2在尾部的跑偏，得到双金属复合板板坯3。本实施例中，基板1与复板2的厚度比值为1，在其他实施例中，厚度比值可为2或3或4或5。本实施例中，边缘的固连采用咬合端铆接，相对端捆绑的结构，其他实施例中，可铆接、粘接、捆绑或其他常用的固连手段随意组合皆可。S2、一道次轧制：将步骤S1得到的双金属复合板板坯3送入轧机进行轧制，该轧机的上辊采用具有纵向波纹的波纹辊a4，波纹辊a4的截面方程为R=75+1×sin(100×t)，其中R为波纹辊半径平均值，0≤t≤2π；下辊采用具有横向波纹的波纹辊b9，其轴向截面方程为L=1×sin(100×t)，0≤t≤2π；轧辊平均半径为75mm。上下轧辊线速度均为7.5m/min，压下率为30%，本工序加工得到上表面和下表面为波纹面且波纹方向相互垂直、结合面为交叉波纹面的双金属复合板Ⅰ7。本实施例中采用的压下率为30%，其他实施例中也可选择35%或40%或45%或50%，压下率根据不同的金属材料、不同的轧制波幅等参数而确定，通过调节轧机的辊间距来实现压下率的调节，压下率过大会导致金属板开裂，压下率过小无法在结合面形成波纹型，对于常见金属，本步骤的压下率选择范围为30%-50%。类似的，本步骤的辊间距及波纹辊的波幅等参数的选择，根据压下率、金属板材料等适应性调节，这是本领域人员工艺确定的，只要保证本工序加工得到上表面和下表面为波纹面且波纹方向相互垂直、结合面为交叉波纹面的双金属复合板Ⅰ7即可。S3、二道次轧制：将步骤S2得到的双金属复合板Ⅰ7送入轧机进行轧制，本步骤中的轧机的上辊和下辊皆采用平辊5，压下率选择20%，本工序加工得到上、下表面为平面而结合界面为交叉波纹面的双金属复合板Ⅱ8。这里压下率选择为20%，其他实施例中也可采用30%或40%，对于常见金属，本步骤的压下率选择范围为20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双金属复合板的交叉波纹轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制坯：选取变形抗力相对较小的金属板为基板（1），选取变形抗力相对较大的金属板为复板（2），基板（1）与复板（2）的厚度比值为1~5，将复板（2）堆叠放置在基板（1）的正上方压紧并将边缘固连，得到双金属复合板板坯（3）；S2、一道次轧制：采用冷轧方法时直接将步骤S1得到的双金属复合板板坯（3）送入轧机进行轧制，采用热轧/温轧方法时将步骤S1得到的双金属复合板板坯（3）送入加热炉（6）加热至指定温度后再送入轧机进行轧制，本步骤中的轧机的上辊采用波纹辊a（4），下辊采用波纹辊b（9），所述波纹辊a（4）和波纹辊b（9）的波纹方向相互垂直，本工序加工得到上表面和下表面为波纹面且波纹方向相互垂直、结合面为交叉波纹面的双金属复合板Ⅰ（7）；S3、二道次轧制：采用冷轧方法时直接将步骤S2得到的双金属复合板送入轧机进行轧制，采用热轧/温轧方法时将步骤S2得到的双金属复合板送入加热炉（6）加热至指定温度后再送入轧机进行轧制，本步骤中的轧机的上辊和下辊皆采用平辊（5），本工序加工得到上、下表面为平面而结合界面为交叉波纹面的双金属复合板Ⅱ（8）；S4、退火；S5、精整：校直后切边，制成成品。...

【技术特征摘要】
1.一种双金属复合板的交叉波纹轧制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制坯：选取变形抗力相对较小的金属板为基板（1），选取变形抗力相对较大的金属板为复板（2），基板（1）与复板（2）的厚度比值为1~5，将复板（2）堆叠放置在基板（1）的正上方压紧并将边缘固连，得到双金属复合板板坯（3）；S2、一道次轧制：采用冷轧方法时直接将步骤S1得到的双金属复合板板坯（3）送入轧机进行轧制，采用热轧/温轧方法时将步骤S1得到的双金属复合板板坯（3）送入加热炉（6）加热至指定温度后再送入轧机进行轧制，本步骤中的轧机的上辊采用波纹辊a（4），下辊采用波纹辊b（9），所述波纹辊a（4）和波纹辊b（9）的波纹方向相互垂直，本工序加工得到上表面和下表面为波纹面且波纹方向相互垂直、结合面为交叉波纹面的双金属复合板Ⅰ（7）；S3、二道次轧制：采用冷轧方法时直接将步骤S2得到的双金属复合板送入轧机...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯光，黄庆学，郭继保，张国俊，马啸昌，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14