專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)合鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼板結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤其涉及復(fù)合鋼板技術(shù)領(lǐng)域。
把不同種類(lèi)的金屬接合一體化而做成的復(fù)合鋼板，作為一種兼?zhèn)淞怂Y(jié)合金屬特性的優(yōu)良復(fù)合材料，廣泛運(yùn)用于汽車(chē)零部件、家電產(chǎn)品、日常用品等領(lǐng)域。這種復(fù)合鋼板的制造方法，通常是用熱軋的方法使不同種類(lèi)金屬接合一體化。但是熱軋法有其缺點(diǎn)接合表面容易氧化，一旦產(chǎn)生氧化，材料間的接合強(qiáng)度就很差，因此，為了防止結(jié)合面的氧化現(xiàn)象，而事先要在接合面周?chē)M(jìn)行封閉焊接，但是要在異類(lèi)金屬的端面進(jìn)行封閉焊十分困難，技術(shù)要求很高。此外，為了解決這個(gè)難題，正在開(kāi)發(fā)一種在真空中進(jìn)行真空軋制的技術(shù)?？墒?，這種真空軋制法也有其弊端首先為了制造真空環(huán)境得需要另外購(gòu)買(mǎi)設(shè)備，這是不用說(shuō)的事，另外，要達(dá)到高真空度得花很長(zhǎng)時(shí)間，所以相應(yīng)地生產(chǎn)成本也就提高得多了。
基于上述本發(fā)明的目的在于提供一種母材與覆蓋材結(jié)合強(qiáng)度高、性能優(yōu)越、同時(shí)生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本便宜的復(fù)合鋼板及其制造方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的。這種復(fù)合鋼板，其由帶凸緣部的母材和覆蓋材組成，凸緣部要穿透到覆蓋材表面，通過(guò)它把母材和覆蓋材連接起來(lái)。
上述的母材表面有滲氮處理的氮化層；上述的母材與覆蓋材之間置有有機(jī)質(zhì)或無(wú)機(jī)質(zhì)的片材。
生產(chǎn)上述復(fù)合鋼板的制造方法為將覆蓋材重疊在有凸緣部的母材之上然后軋制而成。這樣使凸緣部穿透覆蓋材表面從而使母材和覆蓋材連接起來(lái)。
上述的制造方法也可為將有凸緣部的母材進(jìn)行氮化處理，然后把覆蓋材放在氮化處理過(guò)的母材之上軋制，由此可以使母材和覆蓋材接合起來(lái)構(gòu)成復(fù)合鋼板。上述的制造方法中也可在母材與覆蓋材之間置入有機(jī)質(zhì)或無(wú)機(jī)質(zhì)的片材，也可以同時(shí)使用粘接劑。


圖1.本發(fā)明的復(fù)合鋼板一個(gè)示例剖面圖；圖2.本發(fā)明的另一種示例剖面圖；圖3.本發(fā)明的第三種示例剖面圖；圖4.本發(fā)明的第四種示例剖面圖；
圖5.本發(fā)明的第五種示例剖面圖；圖6.本發(fā)明的母材示例剖面圖；圖7.本發(fā)明的復(fù)合鋼板俯視圖；圖8.本發(fā)明的復(fù)合鋼板另一種俯視圖；圖9.本發(fā)明的復(fù)合鋼板又一種俯視圖；圖10.本發(fā)明的母材氮化處理裝置結(jié)構(gòu)原理圖；圖11.本發(fā)明的復(fù)合鋼板軋制示意圖。
下面結(jié)合

對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1-11所示，本發(fā)明的復(fù)合鋼板(1)由母材(2)和由母材連接一體化的覆蓋材(3)組成，對(duì)于母材(2)必需是帶有凸緣部的，并可經(jīng)過(guò)氮化處理的，凸緣部(21)穿透覆蓋材(3)表面由此使母材(2)和覆蓋材(3)接合一體化。作為母材(2)和覆蓋材(3)的材質(zhì)，一般在制作復(fù)合鋼板時(shí)使用的大家熟知的金屬材料均可使用，但對(duì)于母材來(lái)說(shuō)，若使用含有容易制作Cr、Mo、Al、Ti、V等氮化物等元素的鋼會(huì)更好些。具體可以為不銹鋼、氮化用鋼Al-Cr、Mo鋼等好材料。與本發(fā)明相關(guān)的復(fù)合鋼板(1)也可以不對(duì)母材(2)進(jìn)行氮化處理，在這種情況之下，作為覆蓋材使用Pb、Zn等軟金屬。此外，即便是在不對(duì)母材(2)進(jìn)行氮化處理的構(gòu)成里，母材(2)及覆蓋材(3)的材質(zhì)完全不受限制，若母材(2)的硬度比覆蓋材(3)大的話，通用的金屬材料均可使用。
另外，與本發(fā)明相關(guān)的復(fù)合鋼板，如圖2所示，可以采用在母材(2)與覆蓋材(3)之間放入有機(jī)質(zhì)或無(wú)機(jī)質(zhì)的片材如布、紙或者薄膜等片材(5)的方法。作為放在母材(2)和覆蓋材(3)之間的有機(jī)質(zhì)或無(wú)機(jī)質(zhì)的布、紙或者薄膜片材(5)可以諸如玻璃纖維布、石墨纖維布、石墨紙、化纖布、合成樹(shù)脂薄膜、陶瓷紙等。由于在母材與覆蓋材之間放入了有機(jī)質(zhì)或無(wú)機(jī)質(zhì)的紙、布、薄膜，于是便能生產(chǎn)出一種適合諸如在汽車(chē)零件如引擎蓋密封片、空調(diào)機(jī)等生活用品領(lǐng)域中對(duì)阻熱、絕熱要求甚高的產(chǎn)品、零部件的復(fù)合鋼板。除此以外，利用本發(fā)明生產(chǎn)出的鋼板，在其它領(lǐng)域也可以使用，如可以設(shè)置很多孔(22)乃至作為消音、隔音材料使用。另外，通過(guò)調(diào)節(jié)母材與覆蓋材的厚度，便可以得到母材層厚覆蓋層薄的復(fù)合鋼板，或者相反，也可以得到母材層薄、覆蓋層厚的復(fù)合鋼板等，不僅如此，還可以自由地調(diào)節(jié)母材層與覆蓋層的厚度比，生產(chǎn)出復(fù)合鋼板。
利用本發(fā)明生產(chǎn)的復(fù)合鋼板，在模具沖壓成型的時(shí)候，即便是象容易發(fā)生斷裂的鋁材，不退火的材料，由于是和其它材料重疊成復(fù)合板的緣故，在模具成型的時(shí)候就成為十分優(yōu)質(zhì)的材料了。而原來(lái)那種使用兩種以上材料的成品，需要兩次以上的沖壓工序，而對(duì)于利用本發(fā)明來(lái)制造復(fù)合鋼板來(lái)講，只需一次沖壓工序便可以了，可以講在生產(chǎn)效率，生產(chǎn)成本方面有極大的優(yōu)越性。而且，以往異類(lèi)金屬的焊接十分困難，而現(xiàn)在，由于在母材上放上極富焊接性的覆蓋材，所以焊接起來(lái)就十分容易了。有些時(shí)候，盡管不得不使用噴漆很困難的材料，由于噴漆的覆蓋材是覆蓋在母體上一體化的緣故，能夠制造出優(yōu)質(zhì)的復(fù)合鋼板。比方說(shuō)，單體銅板就不可能進(jìn)行激光加工，可是當(dāng)它與鐵板重疊成為復(fù)合板的時(shí)候，激光加工便成為可能。另外，鍍金處理也一樣，比如說(shuō)，由銅板和鐵板構(gòu)成的復(fù)合板，在鐵板側(cè)的表面鍍銅，由此可以得到一種在材料里既是用了鐵板、還具有銅板的外觀、性質(zhì)的復(fù)合鋼板。還有一些材料，用熔射很難進(jìn)行表面處理，但一旦做成復(fù)合鋼板，就能很容易用熔射進(jìn)行表面處理了。也就是講，用單體很難進(jìn)行表面處理的材料，一旦做成復(fù)合鋼板后，由此便會(huì)成為表面處理性能優(yōu)良材料。
本發(fā)明相關(guān)的復(fù)合鋼板(1)的其它實(shí)施例形態(tài)，如圖3所示，把覆蓋材(3)連接在母材(2)的兩面，形成了3層構(gòu)造，或者如圖4所示的5層結(jié)構(gòu)，或者5層以上的結(jié)構(gòu)都可以采用。另外，如圖5所示，也可以采用在母材(2)的同一面上設(shè)置兩層以上的覆蓋材(3)層，還有，在這些圖3乃至圖5所示的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)然也可以采用在母材(2)和覆蓋材(3)之間放入有機(jī)質(zhì)或無(wú)機(jī)質(zhì)的布、紙、薄膜等片材。
下面舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明與本發(fā)明相關(guān)的復(fù)合鋼板制造方法。
首先，如圖6的剖面圖所示，可以隨便用一種加工方法來(lái)制作母材上的凸緣部或孔，這時(shí)，母材上的凸緣部或孔最好如圖7的平面圖所示，設(shè)計(jì)成哪種形狀，但并不特限于此。并且母材凸緣部的形狀、個(gè)數(shù)及大小均不特別限定，可以任意設(shè)定，只要母材(2)和覆蓋材(3)之間有足夠的接合強(qiáng)度。母材孔形狀的其它樣式，如圖8所示的三角銼、或者圖9所示的四角銼等。圖7只是一面上有凸緣部(21)，圖8、圖9則是兩面都有凸緣部。
其次是對(duì)有凸緣部的母材進(jìn)行氮化處理。另外可以采用前面提到的不對(duì)母材進(jìn)行氮化處理的結(jié)構(gòu)。
作為氮化處理的方法，可以采用歷來(lái)為大家熟悉的方法，但是最好采用如下說(shuō)明方法。
圖10表示用于氮化處理方法的裝置模式圖。圖中的箭頭表示瓦斯流動(dòng)方向，(47)是真空泵。
首先，在爐(41)內(nèi)設(shè)置一個(gè)容器(42)，在容器的底部鋪滿Ca(CN)2粒子(43)，在它的上面放被處理材料(44)，然后再撒上Ca(CN)2粒子。根據(jù)容器大小、處理量、反復(fù)操作后振動(dòng)容器(42)，這樣一來(lái)，Ca(CN)2就剛好塞到母材上的窄溝或者細(xì)長(zhǎng)孔里。然后，再在上面擱上用陶瓷絨做的分散板(45)，再蓋上一個(gè)帶有叫做分散室(46)的小容器。而且，把氨氣或者氮?dú)馀c氨氣和氧氣的混合氣其混合比例若以氨氣為1的話，氮?dú)鉃?.2～2，氧氣為0.1～1，一次引進(jìn)前述分散室里。這樣一來(lái)，均勻地達(dá)到分散室的氣流，從設(shè)置在分散室底部的噴嘴朝容器(42)方向流出。因?yàn)橐ㄟ^(guò)陶瓷絨，所以氣流便可以均勻地?cái)U(kuò)散到容器內(nèi)便能進(jìn)行氮化處理了。氮化處理的條件，只要根據(jù)被處理的材質(zhì)適當(dāng)設(shè)定便可以了。但氣壓為0.1～0.4MPa，氣溫為430～500℃，處理時(shí)間最好設(shè)定在7～50個(gè)小時(shí)的范圍內(nèi)。依照上述方法來(lái)進(jìn)行的氮化處理方法優(yōu)點(diǎn)是1.可以均勻處理有細(xì)溝、深孔等復(fù)雜形狀制品；2.對(duì)那些認(rèn)為很難進(jìn)行瓦斯氮化的不銹鋼、鎳基合金也能發(fā)揮作用；3，氮化深度很深；4.氮化膜很硬；5.產(chǎn)品很容易凝固。
傳統(tǒng)的氮化處理方法是利用氨氣分解出來(lái)的氮，與此相對(duì)，上述方法是Ca(CN)2在極低的氧分壓下進(jìn)行熱分解的，由此便產(chǎn)生極大的氮分壓，就靠這氮來(lái)形成被處理材料的氮化層，由氨氣分解所產(chǎn)生的氮補(bǔ)充因氮化處理而被Ca(CN)2損耗掉的氮。也就是講，在這種方法的氮化處理過(guò)程中，Ca(CN)2一邊重復(fù)著分解和生成，一邊進(jìn)行氮化處理。
因此，這種氮化處理方法里，在Ca(CN)2調(diào)節(jié)被處理材料時(shí)會(huì)有振動(dòng)現(xiàn)象，就因?yàn)榭窟@振動(dòng)，Ca(CN)2就能勻勻地接觸到處理材料上去，所以就能對(duì)復(fù)雜形狀的產(chǎn)品進(jìn)行均勻的氮化處理了。
按照上述方法，在對(duì)母材(2)進(jìn)行氮化處理以后，把覆蓋材放在母材之上軋制。這樣一來(lái)設(shè)計(jì)在母材(2)上的凸緣部便穿透覆蓋材(3)擴(kuò)展到其表面，如圖11所示，據(jù)此，母材(2)和覆蓋材(3)便接合一體化了，也便能完成圖1所示的復(fù)合鋼板。
此外，在軋制時(shí)，母材(2)由于是經(jīng)過(guò)氮化處理了，其硬度已達(dá)到Hv900～1100，所以母材的凸緣部(21)就能很容易穿透覆蓋材了。如果采用不對(duì)母材(2)進(jìn)行氮化處理這種結(jié)構(gòu)，如果用比母材硬度低的覆蓋材也可以。另外，采用在母材與覆蓋材之間放入有機(jī)質(zhì)或無(wú)機(jī)質(zhì)的布、紙、薄膜這種方法時(shí)，在進(jìn)行上述軋制工序之前，不用說(shuō)也是可以在母材與覆蓋材之間放入有機(jī)質(zhì)或無(wú)機(jī)質(zhì)的布、紙、薄膜。
在進(jìn)行軋制處理時(shí)，分幾個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行軋制，逐漸減少其厚度，一直達(dá)到自己所需要的厚度。
作為軋制的方法，使用大家熟知的熱軋制、冷軋制等任何一種方法均可。
正如上面所說(shuō)明的，由于該復(fù)合鋼板的特點(diǎn)是它有帶凸緣部的母材和連接在它之上的覆蓋材組成，凸緣部穿透覆蓋材擴(kuò)展到其表面通過(guò)這種方法有效地使母材和覆蓋材連接起來(lái)，所以它有以下的效果也就是講，母材的凸緣部穿透覆蓋材表面并擴(kuò)展開(kāi)去，靠這種方法把兩者緊密結(jié)合起來(lái)，這樣制造出來(lái)的復(fù)合鋼板母材與覆蓋材的連接性能十分優(yōu)越。
另外此種復(fù)合鋼板還適用于在汽車(chē)零部件、熱水器、空調(diào)機(jī)等領(lǐng)域里對(duì)絕熱、斷熱要求高的產(chǎn)品，也還適用于作隔音、消音材料，使用范圍廣。而且，通過(guò)調(diào)節(jié)母材與被覆蓋材的厚度，就能制造出母材厚、覆蓋材薄或者覆蓋材厚、母材薄的復(fù)合鋼板，象這樣不僅僅能調(diào)節(jié)復(fù)合鋼板的厚度，還能自在地調(diào)節(jié)母材層與覆蓋材層的厚度比。
次外，象鋁材等在模具沖壓時(shí)角部容易發(fā)生斷裂的材料，由于它是與其他材料組合成復(fù)合板，也能成為模具成型性能優(yōu)良的材料，并且按照傳統(tǒng)的方法，那些使用了兩種以上材料的成品，需要兩次以上的沖壓工序，可是按照本發(fā)明制造出的復(fù)合鋼板。只需要一次沖壓工序便能完成，所以在生產(chǎn)效率成本方面極具優(yōu)越性。
再次，對(duì)按照傳統(tǒng)方法很難進(jìn)行焊接的異類(lèi)金屬，由于是把極易與其它材料焊接的覆蓋材重疊在母材之上，所以焊接起來(lái)就極容易了。
另外，即便使用那些難于進(jìn)行表面噴漆處理的材料，由于是把漆好的覆蓋材連接在母材上一體化，所以便能制出優(yōu)良的復(fù)合鋼板。
比方說(shuō)，單體銅板就不能用激光加工，和鐵組合成復(fù)合銅板后，便能進(jìn)行激光加工了。另外鍍處理也一樣，如由銅板和鐵板構(gòu)成復(fù)合鋼板，通過(guò)對(duì)鐵板側(cè)表面鍍銅，盡管在材料里用了鐵，但可以制造出帶有銅板外觀、性質(zhì)的復(fù)合鋼板、即便是那些便于熔射進(jìn)行表面處理的材料，一旦做成了復(fù)合鋼板。那么就能很容易地用熔射進(jìn)行表面處理了。
換句話說(shuō)，用單體很難進(jìn)行表面處理的材料，一旦弄成復(fù)合鋼板后就成了表面處理性能優(yōu)越的材料了。不用真空軋制，就能使母材與覆蓋材牢固地接合在一起，這樣就既能提高了生產(chǎn)效率又降低成本。
對(duì)帶有凸緣部的母材進(jìn)行氮化處理，使氮化處理的母材特別堅(jiān)硬，這樣母材的凸緣部就能輕而易舉地穿過(guò)覆蓋材使它們連接起來(lái)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合鋼板，其由帶凸緣部的母材和覆蓋材組成，凸緣部要穿透到覆蓋材表面，通過(guò)它把母材和覆蓋材連接起來(lái)。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合鋼板，其特征在于所述的母材表面有滲氮處理的氮化層。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合鋼板，其特征在于所述的母材與覆蓋材之間置有有機(jī)質(zhì)或無(wú)機(jī)質(zhì)的片材。
4.生產(chǎn)如權(quán)利要求1所述的復(fù)合鋼板，其制造方法為將覆蓋材重疊在有凸緣部的母材之上然后軋制而成，這樣使凸緣部穿透覆蓋材表面從而使母材和覆蓋材連接起來(lái)。
5.生產(chǎn)如權(quán)利要求2所述的復(fù)合鋼板，其制造方法為將有凸緣部的母材進(jìn)行氮化處理，然后把覆蓋材放在氮化處理過(guò)的母材之上軋制，由此可以使母材和覆蓋材接合起來(lái)。
6.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合鋼板，其特征在于所述的方法還可以在母材與覆蓋材之間置入有機(jī)質(zhì)或無(wú)機(jī)質(zhì)的片材，也可以同時(shí)使用粘接劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種復(fù)合鋼板結(jié)構(gòu)及其制造方法。它專(zhuān)為增強(qiáng)復(fù)合鋼板強(qiáng)度和表面處理而設(shè)計(jì)的。這種復(fù)合鋼板，其由帶凸緣部的母材和覆蓋材組成，凸緣部要穿透到覆蓋材表面，通過(guò)它把母材和覆蓋材連接起來(lái)。該復(fù)合鋼板具有強(qiáng)度高、表面易處理、隔熱隔音性能優(yōu)良、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21B1/00GK1163163SQ97104620
公開(kāi)日1997年10月29日 申請(qǐng)日期1997年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月2日
發(fā)明者袁奕瑯 申請(qǐng)人:袁奕瑯