拉拔-釬焊制備不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種拉拔-釬焊制備不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]在混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋的腐蝕導(dǎo)致土木工程以及基礎(chǔ)設(shè)施的破壞，已經(jīng)成為困擾科研工作者的世界性問題。由于傳統(tǒng)鋼筋的耐腐蝕性差，易銹蝕膨脹，就會(huì)引起混凝土結(jié)構(gòu)的過早破壞，尤其是在氯化物含量較高環(huán)境下的工業(yè)與民用建筑物，以及在海洋附近的建筑物。使用不銹鋼鋼筋可以滿足要求，但不銹鋼價(jià)格較高，限制了它們的應(yīng)用。
[0003]不銹鋼復(fù)合鋼筋是一種新興的復(fù)合材料，用于提高建筑鋼筋的耐腐蝕性，滿足人們對建筑設(shè)計(jì)壽命的要求，這種鋼筋的表面為不銹鋼，芯部為碳鋼。不銹鋼復(fù)合鋼筋作為一種資源節(jié)約型的產(chǎn)品，減少貴重金屬的消耗，實(shí)現(xiàn)低成本和高性能的完美結(jié)合，有良好的社會(huì)效益。
[0004]不銹鋼-碳鋼的復(fù)合鋼筋的制備方法主要有拉拔、擠壓以及反向凝固工藝。但前兩種方法制備的復(fù)合鋼筋存在以下問題:生產(chǎn)效率低，兩金屬間不能實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，在彎曲時(shí)金屬間容易出現(xiàn)間隙。反向凝固工藝可以實(shí)現(xiàn)金屬間的冶金結(jié)合，但需要將不銹鋼熔化，因此需要耗費(fèi)大量電能，并且生產(chǎn)效率很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種方法簡單、成本低、快速復(fù)合并適合工業(yè)化大批量生產(chǎn)的不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋的制備方法。
[0006]本發(fā)明主要是采用碳鋼鋼筋做為復(fù)合鋼筋的芯部原料，純銅箔作為中間釬焊材料，通過制備鋼管、拉拔、釬焊等工序而成。
[0007]本發(fā)明的制備方法如下:
[0008]1、原料:
[0009]不銹鋼帶材、碳鋼鋼筋以及銅箔材；
[0010]2、原料處理:
[0011]對不銹鋼帶的內(nèi)壁以及碳鋼鋼筋的外壁進(jìn)行拋刷、高壓清洗、干燥處理；銅箔進(jìn)行表面脫脂處理，清洗后干燥；
[0012]3、復(fù)合坯料制備:
[0013]將上述不銹鋼帶通過輥式成型的方法加工成不銹鋼管，其內(nèi)徑比碳鋼鋼筋直徑大I?2mm，與此同時(shí)在碳鋼鋼筋的表面螺旋卷繞一層純銅箔材；將卷有銅箔的碳鋼鋼筋穿入到鋼管內(nèi)，鋼管在成型的過程中將碳鋼鋼筋包裹起來，在后面拉力的作用下兩者同步前進(jìn)；之后，采用埋弧焊將不銹鋼管進(jìn)行直縫焊合。焊接后使用砂輪機(jī)將焊縫打磨平滑，進(jìn)入下道工藝。
[0014]4、拉拔-釬焊:
[0015]將上述復(fù)合坯料在擠頭機(jī)將端部壓細(xì)，穿過拉絲模具進(jìn)行減徑處理，減徑率為10%，一方面將管內(nèi)的空氣排出，另一方面是使各金屬間實(shí)現(xiàn)緊配合；然后，將拉拔減徑后的復(fù)合坯料通過高頻感應(yīng)線圈加熱，加熱溫度在1150 °C左右，銅箔融化，可將不銹鋼與碳鋼釬焊在一起，并且能夠發(fā)生冶金結(jié)合。
[0016]5、后處理:將制備的不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋進(jìn)行平整矯直、表面處理、切頭切尾，定尺、超聲波探傷等；可根據(jù)需要將復(fù)合鋼筋的表面處理，如表面拉絲、拋光等；可根據(jù)需要將制成的復(fù)合鋼筋進(jìn)行焊接，機(jī)械加工，彎曲成型等。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、可以有效的實(shí)現(xiàn)不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋兩金屬間的冶金結(jié)合，結(jié)合面組織連續(xù)致密，結(jié)合強(qiáng)度高，鋼筋的表面質(zhì)量好，不銹鋼壁厚分布均勻。
[0019]2、方法簡單、生產(chǎn)連續(xù)，適合工業(yè)化大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。
[0020]3、所制得的不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋與普通的不銹鋼鋼筋一樣，具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度和塑性變形能力，可以進(jìn)行焊接，可以進(jìn)行一定的壓力加工(如卷取、折彎等)制成所需形狀。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1復(fù)合層鋼筋的徑向照片
[0023]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1復(fù)合層鋼筋的軸向照片
[0024]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1拉拔后界面處的金相照片
[0025]圖5是本發(fā)明實(shí)施例1加熱后界面處的金相照片
【具體實(shí)施方式】
[0026]實(shí)施例1
[0027]1、原料:采用Q195碳鋼鋼筋1、純銅箔2以及304不銹鋼帶材3為原料，其中不銹鋼鋼帶寬度為68_，管壁厚2_，碳鋼鋼筋的直徑為16_，銅箔的厚度為100 μπι。
[0028]2、原料處理:對上述不銹鋼帶3內(nèi)壁以及碳鋼鋼筋I(lǐng)的外表面進(jìn)行拋刷、高壓清洗，干燥處理，純銅箔2表面進(jìn)行脫脂并清洗后干燥。
[0029]3、復(fù)合坯料制備:工藝流程如附圖1所示，將上述不銹鋼帶3通過輥式成型的方法用軋棍4加工成不銹鋼管，不銹鋼管外徑和內(nèi)徑分別為22_和18_，與此同時(shí)在碳鋼鋼筋I(lǐng)的表面螺旋卷繞一層純銅箔2 ;
[0030]將碳鋼鋼筋I(lǐng)穿入到不銹鋼管內(nèi)，不銹鋼管再成型的過程中將碳鋼鋼筋I(lǐng)包裹起來；
[0031]采用埋弧焊5將不銹鋼管進(jìn)行直縫焊合，焊接后使用砂輪機(jī)6將焊縫打磨平滑，進(jìn)入下道工藝。
[0032]4、拉拔-釬焊:將上述復(fù)合坯料在擠頭機(jī)上將端部壓細(xì)，穿過拉絲模具7進(jìn)行減徑處理，拉拔后直徑為20mm，拉拔的作用是排出管內(nèi)空氣并使各金屬間實(shí)現(xiàn)緊配合；
[0033]將拉拔減徑后的復(fù)合坯料通過高頻感應(yīng)線圈8加熱，加熱溫度為1150°C，純銅箔2融化，可將不銹鋼管與碳鋼鋼筋I(lǐng)釬焊在一起，并且能夠發(fā)生冶金結(jié)合；
[0034]5、后處理:將制備的不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋進(jìn)行表面處理、定尺等。
[0035]圖2、圖3分別為運(yùn)用本發(fā)明工藝生產(chǎn)的復(fù)合鋼筋的徑向及軸向斷面照片，從圖中可見，銅中間層仍清晰可見，徑向和軸向分布都較均勻，沒有因?yàn)殂~加熱融化向某一區(qū)域流動(dòng)現(xiàn)象。
[0036]圖4和圖5分別為拉拔以及加熱后兩金屬與銅層結(jié)合面附近的金相照片，未加熱前，銅與兩金屬的結(jié)合已經(jīng)很緊密，但仍有一定的微小間隙，仔細(xì)觀察可發(fā)現(xiàn)界面上存在微小空洞。加熱后，銅被熔化，液態(tài)銅釬料表面張力很小，有利于改善母材的潤濕性，通過毛細(xì)作用，填充了界面縫隙，并與基材進(jìn)行液固相擴(kuò)散，使不銹鋼與碳鋼結(jié)合在一起，通過測試，結(jié)合面處的剪切強(qiáng)度高于250MPa。
[0037]以上對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種拉拔-釬焊制備不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋的工藝，其特征在于:包括下述步驟: (1)原料為不銹鋼管、碳鋼鋼筋以及銅箔； (2)對所述不銹鋼管內(nèi)表面以及碳鋼鋼筋的外表面進(jìn)行拋刷、高壓清洗、干燥處理；銅箔進(jìn)行表面脫脂處理，清洗后干燥； (3)將所述銅箔螺旋卷繞到碳鋼鋼筋表面，穿入到成型的不銹鋼管內(nèi)，得到復(fù)合坯料； (4)將步驟3得到的穿有碳鋼鋼筋的不銹鋼管穿入到拉絲模內(nèi)，在拉絲機(jī)上進(jìn)行拉拔減徑處理，減徑率為10% ； (5)將步驟4得到的拉拔后的復(fù)合坯料通過高頻感應(yīng)線圈，進(jìn)行表面加熱，使其表面溫度迅速升高到1150°C左右，之后冷卻； (6)將制備的不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋進(jìn)行平整矯直、表面處理、切頭切尾，定尺、超聲波探傷等后續(xù)工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拉拔-釬焊制備不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋的工藝，其特征在于:所使用的不銹鋼管為不銹鋼帶通過輥式成型法制成的直縫焊管，材質(zhì)可根據(jù)耐腐蝕要求以及表面亮度要求任意選擇，厚度可根據(jù)拉拔后所需尺寸決定；所使用的銅箔為99%的純銅箔，厚度為50?100 μ m ;所使用的碳鋼鋼筋材質(zhì)可根據(jù)強(qiáng)度和塑性要求任意選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拉拔-釬焊制備不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋的工藝，其特征在于:所述不銹鋼帶輥式成型的直縫焊管可為圓管或方管，碳鋼鋼筋形狀與管相匹配，并且管的內(nèi)徑尺寸比鋼筋大I?2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的拉拔-釬焊制備不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋的工藝，其特征在于:所述碳鋼鋼筋可以用鋼管代替，從而制備不銹鋼-碳鋼復(fù)合管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的拉拔-釬焊制備不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋的工藝，其特征在于:可根據(jù)需要將不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋的表面進(jìn)表面拉絲、拋光處理，也可根據(jù)需要將復(fù)合鋼筋進(jìn)行機(jī)械加工，彎曲成所需形狀。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種拉拔-釬焊制備不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋的工藝，包括下述步驟：(1)使用不銹鋼鋼管、碳鋼鋼筋以及銅箔為原料；(2)將銅箔卷在碳鋼鋼筋表面，并穿入到不銹鋼管內(nèi)；(3)將穿有碳鋼鋼筋的不銹鋼管一起通過拉絲模具進(jìn)行拉拔處理，減徑率為10％，制成雙金屬復(fù)合坯料；(4)將拉拔后的不銹鋼/碳鋼復(fù)合坯料加熱，加熱到1150℃左右后冷卻；(5)將制備的復(fù)合鋼筋進(jìn)行定尺剪切等后處理。本發(fā)明方法簡單、生產(chǎn)效率高，適合工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，拉拔-釬焊制成的不銹鋼/碳鋼復(fù)合鋼筋中碳鋼芯與銅箔、銅箔與不銹鋼間都形成冶金結(jié)合，和其它方法生產(chǎn)的不銹鋼復(fù)合鋼筋相比具有結(jié)合強(qiáng)度高，鋼筋表面質(zhì)量好，不銹鋼壁厚分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B21C37-04
【公開號】CN104772362
【申請?zhí)枴緾N201510188447
【發(fā)明人】高亞男, 鮑遠(yuǎn)通, 張全逾, 梅彥利, 豐燁, 柯鳳琴, 李少杰, 肖宏
【申請人】承德石油高等專科學(xué)校
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月21日