双金属板制造技术

通过提供由第一种金属制成的基体（Ｓ）和铸造在该基体表面上的由第二种金属形成的覆层部分而由基体（Ｓ）和覆层部分一起形成双金属板，其中，预热的基体（Ｓ）被置于一个型腔（３４）内，并且基体（Ｓ）的主表面朝上，同时覆层部分填充型腔（３４）的深度的一部分。在铸造覆层之前，使基体主表面上基本上没有氧化物并防止其氧化。通过以过热温度浇注所需成分的熔体而铸造覆层，由此与预热的基体（Ｓ）一起，在基体（Ｓ）和覆层之间实现整体的热能平衡。热能平衡使得在基体（Ｓ）的主表面和覆层之间实现扩散结合，通过使熔体经由一组使至少一个横浇道（４０）和型腔（３４）连通的浇口（４４）进入型腔（３４），可更容易地获得热能平衡。这组浇口（４４）相对于流经其中的熔体的流动横向设置，从而熔体形成一个横向延伸的熔体前沿。通过令熔体前沿离开浇口（４４）地在基体（Ｓ）的表面上以在前沿的整个横向范围内基本上均匀的速度前进，可更加容易地达到热能平衡。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于生产包括双金属板的复合金属制品的方法和成型设备。在Sare等人的美国专利No.4953612(申请号为PCT、AU84/00123)中讨论了多种用于制造复合金属制品的现有技术方案。这些方案具有很多缺点和局限性，其中至少有一部分被USP4953612的技术所克服。由USP4953612所提出的方案十分适于生产一些其中包括一个结合到一个基体部分上的铸造部分的复合金属制品。但是，该方案不太适用于生产包括双金属板，特别是较薄的和/或具有较大表面面积的双金属板的复合金属制品。因此，在生产大尺寸的双金属板，例如大约为300×300mm或更大、其厚度小于约30mm且铸造金属与基体的厚度比大约为1.1或更小的双金属板时，USP4953612的方案会遇到一定的困难，例如不均匀的结合。本专利技术试图提供一种能够生产较薄的双金属板的方法和成型设备。然而，在能够进行这种生产的同时，本专利技术也可适于生产较厚的板。在任何一种情况下，本专利技术均可生产尺寸较大的双金属板，例如达到并超过1800×1000mm，而迹象表明，本专利技术可以生产至少高达3000×1500mm的双金属板。在本专利技术的方法中，由第一金属构成的板(以下称之为“基体”)具有一个由铸造于其上的第二金属形成的部分(以下称作“覆层”)以形成双金属板。用作基体的第一金属可以是钛，镍或钴，铁基合金，或钛基、镍基或钴基合金。用作覆层的第二金属可以是铜，镍或钴，铁基合金，或铜基、镍基或钴基合金。尽管并非必须如此，但第一和第二金属的成分通常是不同的。但是，当第一和第二金属是相同的或类似的，即其组分相近时，可以基于显微结构而获得不同的性质，例如，由于基体是经过热或冷加工制成的，而覆层则具有一个铸态显微结构。如USP4953612中所述，将把熔融合金铸造于其上从而形成覆层的基体的表面应当是基本上无氧化物的。同时，基体要被预热并用适当的涂层加以保护以防止其氧化。涂层可用加在基体表面上的熔剂形成，并在预热的过程中熔化成保护膜。但是，也可采用其它保护涂层，诸如例如通过化学镀覆或电镀镍或其它金属而形成的适当金属的沉积物，或者也可采用非金属涂层，例如含有硅酸盐粘结剂的胶体石墨。根据所采用的保护涂层，它被铸造成覆层的合金所置换或者与之合金化，以有利于基体表面被铸造合金润湿。同样，如USP4953612中所述，在过热的温度下浇注用于形成覆层的熔融金属，结合基体的预热，可有利于达到整体的热能平衡，从而获得覆层与基体之间的扩散结合。扩散结合优选地在向其上铸造覆层的基体表面基本上不存在熔化的情况下获得。在生产双金属板时，可能很难达到用于在覆层和基体之间形成良好结合的足够的热能平衡。当板的面积较大和/或板较薄和/或覆层与基体的厚度比较小时，情况更是如此。在这些条件下，人们发现，向铸型的热能损失成为妨碍达到这种能量平衡的一个重要因素，而且这一损失来自预热的基体和流过基体的熔融合金。这种损失会由于对基体的预热和为了提供覆层而浇注熔融合金之间的延时和/或熔融合金的浇注时间过长而加重。同时还发现，热能平衡均匀性的丧失以及由此造成的结合的不均匀性可由熔融金属在基体上的不受控制的或不规则的流动而导致，例如可造成过长的流道和/或降低的合金流速。我们已经发现，通过控制形成覆层的熔融金属的铸造，可生产显著得到改善的双金属板。在本专利技术的方法中，使铸造合金沿着一个受到控制的熔体前沿(melt front)流过基体的表面，而所述熔体前沿以如下所述的方式前进，即，考虑到基体的预热温度以及熔融合金的过热温度，基本上在基体的整个表面上并在足以在覆层和基体之间获得扩散结合的限度内，提供热能平衡。尽管并非必须如此，双金属板可以是正方形或其它矩形形状的。为了便于进一步的描述，下面假定基体和所制成的板是矩形的。此外，为了便于描述，把熔体前沿穿过基体前进的方向定为纵向，而把熔体前沿相对于其前进方向横向扩展的方向定为横向。但是，尽管基体和所制成的板可能具有一个大于其横向尺寸的纵向尺寸，但情况也可以反过来，或者纵向和横向尺寸可以基本上相等。此外，在熔体前沿前进的纵向方向可以基本上是在基体的纵向相对边缘之间的同时，纵向熔体的前进可以覆盖基体纵向范围的一部分。另外，熔体前沿的横向尺寸以及因而也就是覆层在该方向上的宽度可以与基体的几乎整个横向尺寸或该尺寸的一部分重叠。在本专利技术的方法中，借助于至少一个下述特点，使受控的熔体前沿以提供用于结合的所需热能平衡的方式前进(a)使熔融合金通过一组在横浇道与型腔之间形成连通的横向设置的浇口进入一个其中设置基体的型腔，在该型腔内，熔融合金形成一个横向延伸的熔体前沿；以及(b)使熔体前沿以在熔体前沿的横向范围内基本上均匀的速度在基体上纵向前进。本专利技术的方法优选的利用每个特征(a)和(b)。因而，根据本专利技术，提供了一种用于生产一种包括双金属板的复合金属制品的方法，其中，由第一金属形成的板(下面称之为“基体”)被预热，同时，在将被预热的基体置于一个模型的型腔内，并且基体的主表面朝上，同时填充型腔的一定深度的情况下，将由第二金属制成的一部分(下面称之为覆层)铸造在基体的所述主表面上，以与基体形成所述的双金属板；在铸造覆层之前，使所述主表面基本上无氧化物并通过适当的涂层得到保护以防止氧化；通过以过热的温度浇注形成覆层所需组分的熔体而铸造覆层，由此通过预热基体，在基体和覆层之间实现总的热能平衡，并在基体主表面与覆层之间获得扩散结合；以及通过以下方式方便地达到所需的热能平衡，即，使熔体经过在至少一个横浇道和型腔之间形成连通的一组浇口进入型腔，而且所述的一组浇口相对于流过的熔体流横向设置，由此熔体形成一个横向延伸的熔体前沿，同时使熔体前沿离开浇口，以在前沿的横向尺寸上基本上均匀的速度在基体表面上前进。本专利技术还提供了一种用于生产双金属板的成型设备，该双金属板具有一个由第一金属形成的板(下面称之为“基体”)和一个铸造在该基体上的由第二金属形成的部分(下面称之为“覆层”)，其中，该设备包括一个具有一下型箱部分和一个上型箱部分的铸型；下型箱部分限定出部分由铸型构成的型腔，在该型腔部分中可以设置基体，而且基体的主表面向上；上型箱部分限定出部分型腔，由此当铸型处于闭合状态时，可以注入形成覆层所需的成分的熔体，以便充满在基体上方的型腔，从而形成覆层；铸型的各部分限定出一组使至少一个横浇道与型腔连通的浇口；浇口组相对于流过它们的熔体流横向地设置，从而可形成一个横向延伸的熔体前沿；而且所述设备的设置使得熔体前沿能够离开浇口，在基体表面上前进，其前进速度在前沿的横向尺寸方向上基本均匀，由此由于基体的预热和熔体的过热而在基体和覆层之间获得适当的热能平衡，并能够在基体的主表面与覆层之间实现扩散结合。为获得特征(a)，根据本专利技术的成型设备包括一个限定出一型腔的铸型，在该型腔中可以设置一种基体，同时能够将熔融合金铸造在基体的上表面上。该铸型限定出至少一个可接受熔融金属的进料直浇口，该进料直浇口与至少一个横向浇道连通，借此熔融金属从进料直浇口进入浇口组中的每一个浇口。至少在覆层从靠近浇口组的基体上表面的横向边缘延展的部位，型腔可具有一个长方形的字盘状部分，在该部分处浇口与型腔连通。在利用提供特征(a)的铸型进行的铸造操作中，熔融金属经由每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产包括双金属板的复合金属制品的方法，其中，将由一种第一金属制成的板（下面称之为“基体”）预热，同时，将预热基体置于一个铸型的型腔内，并令基体的主表面朝上，为了填充型腔的深度的一部分，将一个由第二金属制成的部分（下面称之为“覆层”）铸造到基体的所述主表面上，以与基体一起形成所述的双金属板；在铸造覆层之前，使所述主表面基本上没有氧化物并用适当的涂层对其进行保护以使其不被氧化；覆层由该覆层所需成分的熔体铸造而成，并在一过热温度下进行浇注，从而与对基体的预热一起，在基体和覆层之间达到整体的热能平衡，并使得可在基体的主表面和覆层之间实现扩散结合；同时其中，借助以下方式使得更容易达到所需的热能平衡，即，使熔体通过一组在至少一个横浇道与型腔之间形成连通的浇口进入型腔，而且所述浇口组相对于熔体的通过其中的流动横向设置，借此，熔体形成一个横向延伸的熔体前沿，并令熔体前沿离开浇口地在基体表面上以一个在熔体前沿的整个横向范围内基本上均匀的速度前进。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：特尼斯海耶库普，伊恩罗伯特迪克，伯纳德伯德纳兹，杰弗里马丁高斯，菲利普戴维派德森，罗伯特西德尼布伦顿，威廉特利克特怀特，
申请(专利权)人：联邦科学和工业研究组织，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]