一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法技术

本发明专利技术涉及金属层合板带的加工领域，具体是一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法。选取长宽相同的镁合金板作为复板、纯铝或铝合金板作为基板，对金属板表面进行清理，将基板和复板的打磨面进行对扣组装在一起，或者对扣且叠放组装在一起。第一道次采用鼓形轧辊进行镁铝层合板轧制时，可在层合板的最低处金属界面上形成应力峰值，促进层合板中间部分以及波纹界面的波谷处的结合。第二道次轧平过程中，会在板材第一道次轧制时结合较差的层合板边部以及波峰处的金属界面上形成应力峰值，同时产生较大的塑性变形，又促进了层合板边部的结合。该工艺先后两次轧制，对整个界面的结合产生促进作用，提高了层合板界面的结合强度。

A method of rolling mg Al Laminated Plate with drum shaped corrugated roll

【技术实现步骤摘要】
一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法
本专利技术涉及金属层合板带的加工领域，具体是一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法。
技术介绍
镁合金由于具有密度低、比强度高、比刚度高、导热导电性能好、切削性能好的优点，被誉为“21世纪的绿色工程材料”，是目前可实现工业化应用最轻的金属结构材料。但其不耐腐蚀的缺点很大程度上限制了镁合金在各行业中的广泛应用。而同为轻金属的铝合金，具有很好的耐蚀性能和塑性成形性能，且表面可修复性和可修饰性好，铝元素也是镁合金中应用最多的一种改善强度和耐蚀性的合金元素。因此，在镁合金表面复盖一层铝合金，可以获得兼具镁合金轻质和铝合金耐蚀优点的镁铝层合板。可以预见，这种新型的轻质高强、耐蚀良好的镁铝层合板通过冲压成形制备出来的各种薄壁零件将广泛应用于航空航天、汽车、3C等工业领域。传统镁/铝层合板轧制复合法存在的问题：由于镁合金特殊的密排六方晶体结构，在室温条件下的塑性变形仅限于基面{0001}<1120>滑移以及锥面{1012}<1011>孪生，只有3个几何滑移系和2个独立滑移系，塑性变形困难，较大的塑性变形容易导致镁/铝层合板在轧制过程中产生边裂，边裂的产生不仅对板材的性能影响较大，更是大大降低其成材率，增加了生产本。相关研究表明，大塑性变形和强正应力可以有效促进金属层合板之间的结合。传统镁/铝层合板轧制塑性变形太小，层合板结合强度太低或者根本无法结合。采用波纹形轧辊轧制层合板可以有效促进波纹辊侧难变形金属的变形，同时在波谷处形成应力峰值促进局部界面的高强度结合。然后采用平辊轧平，使波峰处再次形成应力峰值，从而全面提升镁铝层合板界面的结合强度。但是，由于第二道次镁合金剧烈变形导致边部出现明显边裂，边部裂纹放大图见图7。这使得镁铝层合板成材率大大降低，同时给材料的使用带来很大的安全隐患。因此，开发一种既能提高层合板结合强度，又可以减少镁/铝层合板边裂的工艺是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决镁铝层合板生产时界面结合强度低、边裂严重、机械性能差的技术问题，提供了一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法，包括以下步骤：1)制坯：选取长宽相同的镁合金板作为复板、纯铝或铝合金板作为基板，对金属板表面进行清理，将基板和复板的打磨面进行对扣组装在一起，或者对扣且叠放组装在一起；2)加热：将组装好的板坯送往加热炉直接进行加热或在惰性气氛保护环境以及真空环境中进行加热；3)鼓形波纹辊轧制：采用装有鼓形波纹辊的二辊轧机对镁铝层合板坯进行轧制复合，轧得镁铝波纹层合板；4)再加热：将采用鼓形波纹辊轧制复合的镁铝波纹层合板再次进行加热；5)平辊轧制：将加热后的镁铝波纹层合板放入上下辊均为平辊的二辊轧机进行轧平，轧得表面平整、结合界面为波纹状的镁铝层合板；6)退火：将轧平的镁铝层合板在惰性气氛保护环境或者真空环境中进行退火处理，然后冷却；7)精整：然后进行矫直、切头、切尾、切边处理，最后进行捆绑打包。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述板坯的组装形式包括：Mg/Al、Mg/Al/Mg、Mg/Al/隔离剂/Al/Mg。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述步骤3)鼓形波纹辊轧制过程中，二辊轧机的上下辊系组合可为鼓形波纹辊加普通平辊、鼓形波纹辊加鼓形平辊、上下辊均为鼓形波纹辊。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述板坯的组装形式为不对称形式时，鼓形波纹辊位于镁合金板侧，普通平辊或鼓形平辊位于纯铝或铝合金板侧；所述板坯的组装形式为对称形式时，板坯的上下两侧均为鼓形波纹辊。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述步骤1)制坯过程中，金属板表面采用钢丝刷打磨、喷丸处理、砂纸砂带打磨、化学试剂清理或电化学腐蚀进行清理。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述步骤2)加热过程中，加热时间0.1h～3h，加热温度200℃～600℃。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述步骤3)鼓形波纹辊轧制过程中，所述鼓形波纹辊为表面刻有一定数量周期式的鼓形波纹形花辊，其中鼓形高H与辊身长L的关系满足：0＜H/L≤0.3。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述步骤3)鼓形波纹辊轧制过程中，板坯在进入轧机前需要进行对中操作，使板坯的中部与鼓形波纹辊的最低点G对正。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述步骤5)平辊轧制过程中，第一道次鼓形波纹辊轧后板材中部厚度H1、边部厚度H2，和第二道次平轧轧平的厚度H3以及原始镁板厚度h1和铝板厚度h2满足：0＜1-H1/(h1+h2)＜0.5，0＜(H2-H3)/H2＜0.6。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述步骤6)退火过程中，退火温度为300℃～500℃，退火时间为20min～60min，退火结束进行空冷。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.第一道次采用鼓形轧辊进行镁铝层合板轧制时，可在层合板的最低处金属界面上形成应力峰值，促进层合板中间部分以及波纹界面的波谷处的结合。第二道次轧平过程中，会在板材第一道次轧制时结合较差的层合板边部以及波峰处的金属界面上形成应力峰值，同时产生较大的塑性变形，又促进了层合板边部的结合。和传统镁铝层合板轧制工艺相比，该工艺先后两次轧制，对整个界面的结合产生促进作用，提高了层合板界面的结合强度；2.由于镁合金的温降对板材塑性有很大影响，而板材边部温降较快，容易导致轧制过程中产生边裂。采用该工艺轧制时，第一道次轧制过程中边部变形较小，中间变形较大，协调了整个板材的塑性特点，可有效降低层合板的边裂；3.采用鼓形波纹辊轧制镁铝层合板，可有效改变镁、铝板边部应力与应变分布，使得边部与中部金属尽可能同步流动，降低边部晶粒位错，减少边部易产生裂纹位置的细小晶粒，提高中部区域的组织均匀性，有利于降低镁板边部损伤，降低镁铝层合板边裂。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所述镁铝复合板坯料的组坯图。图中：1-镁合金板，2-纯铝或铝合金板，g-隔离剂，3-板坯。图2为本专利技术所述鼓形波纹辊结构示意图。图中：(a)图为鼓形波纹辊的主视图，(b)图为鼓形波纹辊的侧视图，(c)图为鼓形波纹辊的A-A剖视图，(d)图为图(c)中Ⅰ的局部放大图。图3为本专利技术所述双层镁铝复合板鼓形波纹辊+普通平辊轧制加平轧方法的工艺流程图。图中：(a)图为工艺流程图，其中1-镁合金板，2-纯铝或铝合金板，4-加热炉，5-鼓形波纹辊，6-普通平辊，7-镁铝波纹层合板，8-镁铝层合板。(b)图为板材的P向示意图，(c)图为板材的F向示意图。图4为本专利技术所述多种镁铝复合板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）制坯：选取长宽相同的镁合金板作为复板、纯铝或铝合金板作为基板，对金属板表面进行清理，将基板和复板的打磨面进行对扣组装在一起，或者对扣且叠放组装在一起；/n2）加热：将组装好的板坯送往加热炉直接进行加热或在惰性气氛保护环境以及真空环境中进行加热；/n3）鼓形波纹辊轧制：采用装有鼓形波纹辊的二辊轧机对镁铝层合板坯进行轧制复合，轧得镁铝波纹层合板；/n4）再加热：将采用鼓形波纹辊轧制复合的镁铝波纹层合板再次进行加热；/n5）平辊轧制：将加热后的镁铝波纹层合板放入上下辊均为普通平辊的二辊轧机进行轧平，轧得表面平整、结合界面为波纹状的镁铝层合板；/n6）退火：将轧平的镁铝层合板在惰性气氛保护环境或者真空环境中进行退火处理，然后冷却；/n7）精整：然后进行矫直、切头、切尾、切边处理，最后进行捆绑打包。/n

【技术特征摘要】
1.一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制坯：选取长宽相同的镁合金板作为复板、纯铝或铝合金板作为基板，对金属板表面进行清理，将基板和复板的打磨面进行对扣组装在一起，或者对扣且叠放组装在一起；
2）加热：将组装好的板坯送往加热炉直接进行加热或在惰性气氛保护环境以及真空环境中进行加热；
3）鼓形波纹辊轧制：采用装有鼓形波纹辊的二辊轧机对镁铝层合板坯进行轧制复合，轧得镁铝波纹层合板；
4）再加热：将采用鼓形波纹辊轧制复合的镁铝波纹层合板再次进行加热；
5）平辊轧制：将加热后的镁铝波纹层合板放入上下辊均为普通平辊的二辊轧机进行轧平，轧得表面平整、结合界面为波纹状的镁铝层合板；
6）退火：将轧平的镁铝层合板在惰性气氛保护环境或者真空环境中进行退火处理，然后冷却；
7）精整：然后进行矫直、切头、切尾、切边处理，最后进行捆绑打包。


2.根据权利要求1所述的一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法，其特征在于，所述板坯的组装形式包括：Mg/Al、Mg/Al/Mg、Mg/Al/隔离剂/Al/Mg。


3.根据权利要求2所述的一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法，其特征在于，所述鼓形波纹辊轧制过程中，二辊轧机的上下辊系组合为鼓形波纹辊加普通平辊、鼓形波纹辊加鼓形平辊、上下辊均为鼓形波纹辊。


4.根据权利要求3所述的一种鼓形波纹辊轧制镁铝层状层合板的方法，其特征在于，所述板坯的组装形式为不对称形式时，鼓形波纹辊位于镁合金板侧，普通平辊或鼓形平辊位于纯铝或铝合金板侧；所述板坯的组装形式为对称形式时，板坯的上下两侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，高翔宇，任忠凯，齐艳阳，韩建超，赵敬伟，马晓宝，和东平，史汉卿，郭雄伟，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14