專利名稱：層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬?gòu)?fù)合材料的制備方法，尤其是一種層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法。
背景技術(shù)：
金屬層狀復(fù)合材料是由兩層或者兩層以上不同性質(zhì)的金屬?gòu)?fù)合而成。通過(guò)對(duì)層板組分的合理選擇以及適當(dāng)?shù)募庸すに?，可以獲得滿足不同需求的金屬層狀復(fù)合材料。金屬層狀復(fù)合材料有節(jié)約貴金屬、生產(chǎn)成本低、綜合性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在航空航天、石油化工、冶金、汽車、造船、電力、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、核能以及家用電器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 目前國(guó)內(nèi)外主要采用爆炸法生產(chǎn)金屬?gòu)?fù)合板(金屬?gòu)?fù)合材料)，并且技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是爆炸法存在著以下不可避免的缺點(diǎn)爆炸大多在野外露天進(jìn)行，機(jī)械化程度低、勞動(dòng)條件差，并受氣候限制，爆炸時(shí)產(chǎn)生的噪音和振動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境也有影響；爆炸面積不能過(guò)大，且不能連續(xù)生產(chǎn)，因此產(chǎn)量很小、生產(chǎn)率比較低。日本JFE公司現(xiàn)在已經(jīng)成熟應(yīng)用軋制復(fù)合的方法生產(chǎn)金屬?gòu)?fù)合材料，其工藝思路為 料表面處理一還料的電子束焊接(大型真空室內(nèi))一加熱一軋制一熱處理。但是這種工藝存在設(shè)備投資大、生產(chǎn)效率低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種成本低、效率高的層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取步驟為
(1)根據(jù)要求準(zhǔn)備金屬板坯作為基材和覆材；
(2)清理基材和覆材的待復(fù)合面，然后在基材和覆材的待復(fù)合面的四邊分別加工焊接坡口 ；
(3)在基材或覆材的側(cè)面打兩個(gè)深孔，兩深孔均配置有可將其密封的塞棒；然后在打有深孔的基材或覆材上打上下貫通該基材或覆材的通孔；所述的通孔穿過(guò)兩深孔，且通孔的孔徑小于兩深孔的孔徑；
(4)將基材和覆材的待復(fù)合面扣合疊放，然后沿焊接坡口對(duì)基材和覆材進(jìn)行焊接；
(5)將兩塞棒的前端分別塞入兩深孔內(nèi)，使深孔處于密封狀態(tài)且通孔處于開通狀態(tài)；通過(guò)通孔抽真空，然后將兩塞棒完全塞入兩深孔，使深孔和通孔均實(shí)現(xiàn)密封，最后停止抽真空即可得到所需的金屬?gòu)?fù)合坯料。本發(fā)明所述步驟(3)中的兩個(gè)深孔均位于水平方向，且兩個(gè)深孔的中心線處于同一垂直面；所述的通孔位于垂直方向。本發(fā)明所述步驟(3)中的兩個(gè)深孔均為內(nèi)部孔徑較小的階梯形孔；所述塞棒為與深孔過(guò)盈配合的階梯形。本發(fā)明所述步驟(4)之前還包括下述步驟A、用銑床打磨基材和覆材的焊接坡口，再用磨床將基材和覆材的待復(fù)合面打磨；
B、用銑床在基材的待復(fù)合面上銑出“米”字型溝槽；
C、用丙酮溶液對(duì)基材和覆材的待復(fù)合面進(jìn)行擦洗，以除去殘留的油類物質(zhì)；再用稀鹽酸清洗基材和覆材的待復(fù)合面，以除去氧化物；最后用酒精清洗基材和覆材的待復(fù)合面，涼風(fēng)吹干。本發(fā)明上述步驟A中，經(jīng)磨床打磨后的基材和覆材待復(fù)合面粗糙度要求為Ra ^ 12. 5 μ m ;所述步驟B中溝槽深度為2 3mm。本發(fā)明所述步驟(5)中，抽真空至絕對(duì)真空度達(dá)到2X10_2Pa。本發(fā)明所述步驟(2)中待復(fù)合面的清理步驟為先用噴丸機(jī)打掉待復(fù)合面的氧化鐵皮，再用銑床將待復(fù)合面加工至表面光潔平整。 本發(fā)明所述步驟(2)中的坡口深30mm，角度為30°。本發(fā)明所述步驟(5)中深孔和通孔均實(shí)現(xiàn)密封后，利用與通孔過(guò)盈配合的密封棒將通孔上部密封。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明通過(guò)金屬板坯上打孔，將金屬板坯焊接在一起形成復(fù)合坯料，再對(duì)復(fù)合坯料中間的復(fù)合腔體抽真空，達(dá)到所要求的真空度后密封，即可得到金屬?gòu)?fù)合坯料；得到的金屬?gòu)?fù)合坯料再經(jīng)過(guò)加熱、軋制，即可得到金屬?gòu)?fù)合板。本發(fā)明不用建造大型真空室及相關(guān)設(shè)備就能得到生產(chǎn)層壓金屬材料所需的復(fù)合坯料，具有投資成本少的特點(diǎn)。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品完全達(dá)到軋制復(fù)合板所需復(fù)合坯料的要求。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖I是本發(fā)明中基材和覆材焊接后的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明中基材和覆材抽真空密封后的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明中深孔和塞棒的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明中深孔和塞棒的配合示意圖。圖中，I覆材；2深孔；3通孔；4塞棒；5焊縫；6基材；7、密封棒。
具體實(shí)施例方式本層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法采用下述工藝步驟
(I)基材和覆材的準(zhǔn)備工序根據(jù)成品金屬?gòu)?fù)合板的要求準(zhǔn)備同種或異種金屬板坯作為基材和覆材，兩塊板坯厚度根據(jù)成品厚度計(jì)算而得，兩塊板坯的長(zhǎng)度和寬度基本一致。(2)基材和覆材的加工工序先用噴丸機(jī)打掉金屬板坯(基材和覆材)待復(fù)合面的氧化鐵皮；使用銑床對(duì)金屬板坯待復(fù)合面的表面進(jìn)行加工，具體加工深度以表面光潔平整為準(zhǔn)，一般約為3 6 mm ;在基材和覆材的待復(fù)合面的四邊分別采用火焰切割方法(或坡口機(jī))加工出深30mm、成30°角的坡口。(3)基材或覆材的打孔圖I所示，在覆材I的側(cè)面打兩個(gè)位于水平方向深孔2，兩個(gè)深孔2的中心線處于同一垂直面；兩深孔2均配置有可將其密封的塞棒4 ;然后在覆材I上打上下貫通該覆材的通孔3，所述的通孔3位于垂直方向并穿過(guò)兩深孔；為使塞棒4完全塞入深孔2的同時(shí)能將通孔3密封，通孔3的孔徑小于兩深孔2的孔徑。上述的深孔和通孔還可位于基材6之上，只要能滿足上述配合要求。深孔可采用圓柱形孔、方柱形孔等，塞棒與之相配合；最好采用下述結(jié)構(gòu)的深孔和塞棒圖3、圖4所示，所述的兩個(gè)深孔2均為內(nèi)部孔徑大于外部孔徑階梯形，所述塞棒4為與深孔2過(guò)盈配合的階梯形。采用這樣的深孔2和塞棒4結(jié)構(gòu)，能使塞棒4更容易塞進(jìn)深孔2的同時(shí)，保證塞棒對(duì)深孔2和通孔3的密封，以防止抽真空時(shí)漏氣。(4)待復(fù)合面加工及清洗工序用銑床打磨基材和覆材的坡口 ；為使得到的金屬?gòu)?fù)合坯料在后續(xù)的加熱、軋制金屬?gòu)?fù)合材料時(shí)基材和覆材更好地結(jié)合在一起，用磨床對(duì)基材和覆材的待復(fù)合面進(jìn)行打磨，控制表面粗糙度RaS 12. 5 μ m。為了達(dá)到更佳的抽真空效果，用銑床在基材的待復(fù)合面上銑出“米”字型溝槽，溝槽深度為2 3mm。然后用丙酮溶液對(duì)基材和覆材的待復(fù)合面進(jìn)行擦洗，以除去殘留的油類物質(zhì)；再用稀鹽酸清洗基材和覆材的待復(fù)合面，以除去氧化物；最后用酒精清洗基材和覆材的待復(fù)合面，涼風(fēng)風(fēng)干即可進(jìn)入下一步的焊接工序。 (5)將基材和覆材的待復(fù)合面扣合疊放，然后沿焊接坡口對(duì)基材和覆材的四周進(jìn)行多層多道焊接，根據(jù)基材和覆材的材質(zhì)選擇不同的焊接工藝，焊接質(zhì)量要求符合二級(jí)探傷要求。焊接后如圖I所示，在基材6和覆材I復(fù)合面的四周均為焊縫5。下面以304不銹鋼和Q235A為例來(lái)說(shuō)明焊接工藝
A、材質(zhì)Q235A :250X 2000X4000 mm ;304不銹鋼=250X2000X4000 mm ;304不銹鋼和Q235A均經(jīng)上述工序處理。B、要求兩塊金屬板坯上下對(duì)齊，四周焊在一起，要求兩塊板間的腔體密封密封性能良好，焊接質(zhì)量復(fù)合二級(jí)探傷要求；
C、焊接坡口焊縫坡口60°，坡口深30mm，焊前清理干凈坡口根部及坡口表面的氧化皮和切割渣；
D、焊接方式先用氬弧焊打底層，填充層及蓋面層采用CO2氣體保護(hù)焊；
E、氬弧焊
焊絲牌號(hào)HlCr25Nil3，焊絲直徑3. 2 4. Omm,焊接電流80 140A，電弧電壓22 24V，氣體流量8 10L/min，電源極性直流反接；
F、CO2氣體保護(hù)焊
焊絲牌號(hào)HlCr24Nil3，焊絲直徑1. 2 I. 6mm,焊接電流200 450A，電弧電壓23 43V，氣體流量15 25L/min ；
G、焊接順序?qū)挾纫婚L(zhǎng)度
H、注意事項(xiàng)填滿坡口需焊接5 6層，每一個(gè)填充層中，焊縫的不同道之間，下一道焊縫要覆蓋上一道焊縫的1/3 1/2 ;焊完每一層焊縫，要清理干凈才能繼續(xù)進(jìn)行一下層焊接；打底焊完一周后，在寬度一端焊第2、3兩層，然后在寬度的另一端焊第2、3、4三層；長(zhǎng)度一端焊第2、3兩層，長(zhǎng)度另一端焊2、3、4三層，最后按順序焊接完所有的焊縫。(6)抽真空及密封工序圖I、圖2所示，將兩塞棒4的前端分別塞入兩深孔2內(nèi)，使深孔2處于密封狀態(tài)且通孔3處于開通狀態(tài)；在通孔3上焊接鋼管，鋼管連通真空泵，抽真空至絕對(duì)真空度達(dá)到2X 10_2Pa，真空泵繼續(xù)工作，用強(qiáng)力錘擊側(cè)端兩個(gè)塞棒4使之在平行前進(jìn)的過(guò)程中堵住通孔3，從而使深孔2和通孔3均實(shí)現(xiàn)密封，最后停止抽真空。將通孔上焊接的鋼管去除，用密封棒7將通孔3上部密封，即可得到如圖2所示的本金屬?gòu)?fù)合坯料。得到的金屬?gòu)?fù)合坯料即可利用常規(guī)的加熱、軋制方法得到性能優(yōu)良的金 屬?gòu)?fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法，其特征在于，其步驟為(1)根據(jù)要求準(zhǔn)備金屬板坯作為基材和覆材； (2)清理基材和覆材的待復(fù)合面，然后在基材和覆材的待復(fù)合面的四邊分別加工焊接坡口 ； (3)在基材或覆材的側(cè)面打兩個(gè)深孔，兩深孔均配置有可將其密封的塞棒；然后在打有深孔的基材或覆材上打上下貫通該基材或覆材的通孔；所述的通孔穿過(guò)兩深孔，且通孔的孔徑小于兩深孔的孔徑； (4)將基材和覆材的待復(fù)合面扣合疊放，然后沿焊接坡口對(duì)基材和覆材進(jìn)行焊接； (5)將兩塞棒的前端分別塞入兩深孔內(nèi)，使深孔處于密封狀態(tài)且通孔處于開通狀態(tài)；通過(guò)通孔抽真空，然后將兩塞棒完全塞入兩深孔，使深孔和通孔均實(shí)現(xiàn)密封，最后停止抽真空即可得到所述的金屬?gòu)?fù)合坯料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的兩個(gè)深孔均位于水平方向，且兩個(gè)深孔的中心線處于同一垂直面；所述的通孔位于垂直方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的兩個(gè)深孔均為內(nèi)部孔徑較小的階梯形；所述塞棒為與深孔過(guò)盈配合的階梯形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)之前還包括下述步驟 A、用銑床打磨基材和覆材的焊接坡口，再用磨床將基材和覆材的待復(fù)合面打磨； B、用銑床在基材的待復(fù)合面上銑出“米”字型溝槽； C、用丙酮溶液對(duì)基材和覆材的待復(fù)合面進(jìn)行擦洗，以除去殘留的油類物質(zhì)；再用稀鹽酸清洗基材和覆材的待復(fù)合面，以除去氧化物；最后用酒精清洗基材和覆材的待復(fù)合面，涼風(fēng)吹干。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法，其特征在于所述步驟A中，經(jīng)磨床打磨后的基材和覆材待復(fù)合面粗糙度要求為Ra < 12. 5 μ m ;所述步驟B中溝槽深度為2 3mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中，抽真空至絕對(duì)真空度達(dá)到2X10_2Pa。
7.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中待復(fù)合面的清理步驟為先用噴丸機(jī)打掉待復(fù)合面的氧化鐵皮，再用銑床將待復(fù)合面加工至表面光潔平整。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的坡口深30mm，角度為30°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法，其特征在于所述步驟(5 )中深孔和通孔均實(shí)現(xiàn)密封后，利用與通孔過(guò)盈配合的密封棒將通孔上部密封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種層壓金屬?gòu)?fù)合坯料的制備方法，其步驟為(1)根據(jù)要求準(zhǔn)備金屬板坯作為基材和覆材；(2)清理基材和覆材的待復(fù)合面，然后在基材和覆材的待復(fù)合面的四邊分別加工焊接坡口；(3)在基材或覆材上打深孔和通孔，深孔配置有可將其密封的塞棒；(4)將基材和覆材的待復(fù)合面扣合疊放，然后沿焊接坡口對(duì)基材和覆材進(jìn)行焊接；(5)通過(guò)通孔抽真空，然后將塞棒完全塞入深孔，使深孔和通孔均實(shí)現(xiàn)密封，最后停止抽真空即可得到所述的金屬?gòu)?fù)合坯料。本方法不用建造大型真空室及相關(guān)設(shè)備就能得到生產(chǎn)層壓金屬材料所需的復(fù)合坯料，具有投資成本少的特點(diǎn)。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品完全達(dá)到軋制復(fù)合板所需復(fù)合坯料的要求。
文檔編號(hào)B23K9/235GK102896404SQ201210368300
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月28日
發(fā)明者張曉力, 陳振業(yè), 胡志剛, 劉宏強(qiáng), 張雲(yún)飛, 李俊慧, 楊躍輝, 熊自柳 申請(qǐng)人:河北鋼鐵集團(tuán)有限公司