專利名稱：一種三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料復(fù)合成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置。
背景技術(shù)：
銅具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐和抑菌性能，因而被廣泛應(yīng)用，但銅的密度大，價(jià)格高，資源比較短缺。而我國(guó)鋁資源比較豐富，鋁的密度較低，價(jià)格便宜，在許多領(lǐng)域已成為良好的代銅材料。然而鋁的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能不如銅，焊接、滅弧、耐磨等性能也較差，因此在某些場(chǎng)合，如開關(guān)、散熱片、過渡板等產(chǎn)品領(lǐng)域，以鋁直接替代銅是困難的。目前，一種結(jié)合了銅的高穩(wěn)定性和鋁的低成本優(yōu)點(diǎn)的銅鋁銅三層復(fù)合材料逐漸替代了純銅或純鋁材料，以其特殊的綜合性能，已廣泛地應(yīng)用于電力、傳熱、軍工、電子計(jì)算機(jī)、電器元件、航空航天領(lǐng)域、汽車及民用等各個(gè)領(lǐng)域。 目前，銅鋁銅三層復(fù)合材料的成形方法主要是固-固復(fù)合方法，通過鑄軋壓接法、包覆焊接法、爆破復(fù)合法、復(fù)合鑄錠熱軋法、連續(xù)擠壓焊接法等進(jìn)行生產(chǎn)，存在生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高、效率低、復(fù)合強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。在公開號(hào)為CN111759071A的發(fā)明專利申請(qǐng)中公開了一種鋁與銅復(fù)合金屬板帶的生產(chǎn)方法，在該方法中將液態(tài)或半固態(tài)鋁或鋁合金和固態(tài)銅板帶進(jìn)行無氧連續(xù)鑄軋，制得銅鋁復(fù)合板帶，該銅鋁復(fù)合板帶中的銅板帶和鋁液的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)IlOMPa左右。該方法主要通過將銅板的結(jié)合面在線打磨至無氧化層，工藝較復(fù)雜，且因?yàn)椴捎脵C(jī)械打磨，使得在銅板帶的結(jié)合面上常存留有氧化物，影響鋁液和銅板帶的結(jié)合強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適于使用釬劑來清除銅板帶的結(jié)合面上的殘留氧化物的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置采用如下技術(shù)方案一種三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置，包括澆鑄時(shí)用于容納作為釬料的金屬熔液的澆鑄槽，澆鑄槽上開設(shè)有澆嘴，在澆嘴的底部出料端開設(shè)有澆口，在澆鑄槽的下方設(shè)有與所述澆口對(duì)接的預(yù)成形焊接通道，預(yù)成形焊接通道由前、后成形擋板和左、右成形擋板圍成，在澆嘴的外周面的左右兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)用于將金屬板帶送入預(yù)成形焊接通道中的輸料輥，每個(gè)輸料輥與澆嘴的外周面之間各留有一個(gè)用于供金屬板帶通過的輸送通道，該輸送通道的最窄處的寬度大于通過此處的金屬板帶的寬度以在澆嘴和輸料輥之間形成排渣縫隙，澆嘴的外周面上具有從澆口附近沿向外傾斜的方向延伸至所述輸送通道的上溢斜面，在預(yù)成形焊接通道的出料口處設(shè)置有用于將焊接復(fù)合體軋制成金屬?gòu)?fù)合板帶的軋輥組。所述的兩輸料輥為用于對(duì)輸送入預(yù)成形焊接通道中的金屬板帶進(jìn)行預(yù)熱的預(yù)熱輥。
所述的澆嘴的外周面上具有與所述輸料輥外周面相對(duì)應(yīng)的的圓弧段，所述的輸送通道位于所述澆嘴上的圓弧段和輸料輥外周面之間。所述的預(yù)成形焊接通道的進(jìn)料口處的左、右成形擋板與兩輸料輥相對(duì)接的位置處呈與輸料輥的外周面相適配接觸的圓弧結(jié)構(gòu)。所述的預(yù)成形焊接通道的出料口處的左、右成形擋板與兩軋輥相對(duì)接的位置處呈與冷軋輥組中相應(yīng)的冷軋輥外周面相適配接觸的圓弧結(jié)構(gòu)。所述的澆口為縮口結(jié)構(gòu)。所述的澆嘴包括沿豎直方向延伸的澆道，所述的澆口位于澆道的出料端。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所提供的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置在生產(chǎn)金屬?gòu)?fù)合板時(shí)，在輸料輥向預(yù)成型焊接通道中輸入金屬板帶的同時(shí)，通過澆口向預(yù)成型焊接通道中輸入金屬熔液，作為釬料的金屬熔液和作為母材的金屬板帶在預(yù)成 型焊接通道中通過釬焊結(jié)合成金屬?gòu)?fù)合體，該金屬?gòu)?fù)合體在向下移動(dòng)時(shí)逐漸降溫，最后進(jìn)入軋輥組將其軋制至所要求的厚度并使半固態(tài)金屬料冷卻凝固。本發(fā)明所提供的釬焊鑄軋裝置工作時(shí)，涂抹在金屬板帶的結(jié)合面上的釬劑與金屬板帶上的結(jié)合面上的殘留氧化物反應(yīng)的生成物和反應(yīng)后殘存的釬劑的密度比金屬熔液密度小，因而該生成物和殘存釬劑浮在上溢斜面處和通過輸送通道中的排渣縫隙向上溢出，不會(huì)跟隨下沉的金屬熔液進(jìn)入復(fù)合體中，不影響金屬?gòu)?fù)合板帶的質(zhì)量。上述的這種裝置可以實(shí)現(xiàn)金屬?gòu)?fù)合板帶的連續(xù)復(fù)合成形，生產(chǎn)效率高，整個(gè)工藝流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)于金屬?gòu)?fù)合板帶來講，采用釬焊鑄軋方法成形，成品結(jié)合強(qiáng)度高，尺寸精度高，表面質(zhì)量好。本發(fā)明中涂抹在金屬板帶上的釬劑可以最大限度的去除結(jié)合面上的殘余氧化物，結(jié)合表面更潔凈，濕潤(rùn)性更好，因而具有較高的結(jié)合強(qiáng)度。而焊接通道的存在，使得金屬熔液和金屬板帶在高溫下接觸時(shí)間長(zhǎng)，增強(qiáng)了結(jié)合面間的金屬原子的擴(kuò)散，其結(jié)合強(qiáng)度更高。


圖I是本發(fā)明所提供的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖I中的A處放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I、圖2所示，一種三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置的實(shí)施例，該實(shí)施例中的復(fù)合成形裝置包括澆鑄時(shí)用于容納鋁液的澆鑄槽2，在澆鑄槽2的底部設(shè)置有澆嘴13，澆嘴13包括沿豎直方向延伸的澆道，在澆道的出料端設(shè)置有澆口 12，在本實(shí)施例中，澆口 12呈縮口結(jié)構(gòu)，且在澆嘴13的底部端面上具有從澆口 12附近沿向外傾斜的方向延伸至所述輸送通道的上溢斜面14。在澆鑄槽2的下方設(shè)有與所述澆口對(duì)接的用于釬焊成形復(fù)合板的預(yù)成形焊接通道9，該預(yù)成形焊接通道9由前、后成形擋板和左、右成形擋板圍成(在圖中前、后成形擋板未畫出)，在澆嘴13的外周面的左右兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)用于將銅板帶送入預(yù)成形焊接通道中的輸料輥，兩輸料輥為左輸料輥10和右輸料輥4，每個(gè)輸料輥與澆嘴的外周面之間留有用于供銅板帶通過的輸送通道，每個(gè)輸料輥與澆嘴的外周面之間留有用于供銅板帶通過的輸送通道，所述澆嘴12的外周面上具有與所述輸料輥外周面相對(duì)應(yīng)的的圓弧段，所述的輸送通道位于所述澆嘴上的圓弧段和輸料輥的外周面之間，在澆嘴和輸料輥之間的輸送通道的最窄處的寬度大于銅板帶的寬度以在澆嘴和輸料輥之間形成排渣縫隙。預(yù)成形焊接通道9的進(jìn)料口處的左、右成形擋板與兩輸料輥相對(duì)接的位置處呈與輸料輥的外周面相適配接觸的圓弧或斜面結(jié)構(gòu)，使用時(shí)，由右輸料輥4將右銅板帶3緊貼預(yù)成形焊接通道的右成形擋板送入預(yù)成形焊接通道9中，而由左輸料輥10將左銅板帶11緊貼預(yù)成形焊接通道的左成形擋板送入預(yù)成形焊接通道9中，從澆口輸出的鋁液由預(yù)成形焊接通道中的前、后成形擋板阻擋防止鋁液溢出。在預(yù)成形焊接通道9的出料口處設(shè)置有用于對(duì)復(fù)合體8進(jìn)行軋制的軋輥組，軋輥組由左右布置的兩個(gè)軋輥組成，兩軋輥分別為左軋輥7和右軋輥5，兩軋輥配合使用對(duì)金屬?gòu)?fù)合板體進(jìn)行軋壓制，本實(shí)施例中的軋輥均為水冷軋輥，在將復(fù)合體8軋制為復(fù)合板帶6的同時(shí)，也將其溫度降低到鋁的固相溫度以下。為提高鑄軋質(zhì)量，預(yù)成形焊接通道9的出料口處的左、右成形擋板與兩軋輥相對(duì)接的位置處呈與軋輥的外周面相適配接觸間隙配合的圓弧結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，上述實(shí)施例中的兩輸料輥用于對(duì)輸入的銅板帶提供運(yùn)動(dòng)動(dòng)力，且可以對(duì)使銅板帶在進(jìn)入焊接通道前對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱。兩輸料輥為用于對(duì)輸送入預(yù)成形焊接通道中的 銅板帶進(jìn)行預(yù)熱的預(yù)熱輥，輸料輥內(nèi)設(shè)置有電加熱裝置，對(duì)銅板帶進(jìn)行預(yù)熱是為了保證焊接溫度。在其他實(shí)施例中，對(duì)于銅板帶厚度較小而鋁基體較厚的情況，特別是在預(yù)成形焊接通道中的兩銅板帶之間的鋁基體厚度大于銅板帶厚度的5倍時(shí)，也可以不對(duì)銅板帶進(jìn)行預(yù)熱，省去預(yù)熱工序，整個(gè)鑄軋裝置更加簡(jiǎn)單。上述實(shí)施例中的澆嘴和輸料輥之間設(shè)置有輸料通道，該輸料通道的下部呈與所述輸料輥外周面相對(duì)應(yīng)的圓弧段，輸料通道的上部為斜面過渡，在輸料通道的最窄處的寬度大于銅板帶的厚度以在澆嘴和輸料輥之間形成排渣縫隙，該排渣該縫隙可以使釬劑與殘留氧化物反應(yīng)的生成物及殘存的釬劑能夠向上溢出，為防止鋁液流失，輸料通道的前后端與輸料輥之間為間隙配合，其間隙大小不能讓鋁液流出。上述實(shí)施例中的澆口位于豎直澆道的出料端，在其他實(shí)施例中，也可以不設(shè)置澆道，而將澆嘴內(nèi)腔設(shè)計(jì)呈倒置的三角形結(jié)構(gòu)，這樣澆口可以直接設(shè)置在澆嘴的底端開口處。上述實(shí)施例中的澆口為縮口結(jié)構(gòu)，這樣可以有效的控制澆鑄槽向預(yù)成形焊接通道中輸入的鋁液的輸入速度，在其他實(shí)施例中，也可以不設(shè)置縮口結(jié)構(gòu)，而將澆道設(shè)計(jì)成細(xì)徑結(jié)構(gòu)來控制鋁液的輸入速度。上述實(shí)施例中所提供的釬焊法鑄軋復(fù)合成形裝置中，為說明問題采用了澆鑄槽進(jìn)行澆注鋁液，實(shí)際上在大批量連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，也可以采用一般連續(xù)鑄軋?jiān)O(shè)備的澆注系統(tǒng)。 上述實(shí)施例中的軋輥采用的是現(xiàn)有技術(shù)中的水冷軋輥，在其他實(shí)施例中，也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的其他結(jié)構(gòu)的軋輥。當(dāng)采用上述實(shí)施例中所提供的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置工作時(shí)，首先將左銅板帶11和右銅板帶3的除油除氧化皮后均勻涂敷一層釬劑后備用，生產(chǎn)時(shí)將左銅板帶11和右銅板帶3以涂有釬劑的面相向的分別由左輸料輥10和右輸料輥4輸送入預(yù)成形焊接通道9中，并在經(jīng)過輸料輥時(shí)被預(yù)熱至350 400°C;鋁液I經(jīng)精煉、除氣及靜置后，于690 730°C經(jīng)澆鑄槽2的澆口 12注入到左、右兩銅板帶之間，鋁液與銅板帶接觸后，使銅板帶表面的釬劑溶化，熔化的釬劑可以將銅鋁結(jié)合面的氧化物去除，改善銅板帶表面對(duì)鋁液的潤(rùn)濕性，實(shí)現(xiàn)兩者間的良好熔合形成復(fù)合體；鋁液在對(duì)銅板帶加熱的同時(shí)，鋁液快速的進(jìn)入半凝固狀態(tài)，隨后復(fù)合體由軋輥組進(jìn)行軋制，降低到鋁的固態(tài)溫度以下，得到所需厚度的金屬?gòu)?fù)合板帶6，其結(jié)合強(qiáng)度可到150MPa左右。作為釬料的鋁液與涂抹過釬劑的銅板帶接觸后實(shí)現(xiàn)釬焊焊接，釬劑與鋁液及銅板帶上的殘留氧化物反應(yīng)的生成物及殘存的釬劑因密度小而上浮，而后儲(chǔ)存在上溢斜面14附近和由輸料通道的排渣縫隙溢出，，生成物不會(huì)跟隨鋁液進(jìn)入焊接復(fù)合體中，這樣就不會(huì)影響金屬?gòu)?fù)合板帶的鑄軋焊接質(zhì)量。上述實(shí)施例中所提供的金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置可以用于銅鋁銅三層金屬?gòu)?fù)合板帶的連續(xù)成形，其中，金屬熔液可以為純鋁或鋁合金熔液，金屬板帶可以為純銅或銅合金等材質(zhì)，也可以用于其他金屬材料如銅、鋁等金屬熔液與鈦合金、不銹鋼等母材的金屬?gòu)?fù)合板帶的成形。上述中為說明清楚釬焊鑄軋裝置的使用方法時(shí)所引入的作為金屬熔液的鋁液及作為金屬板帶的銅板帶不能視為對(duì)權(quán)利要求內(nèi)容的限定，不論澆鑄槽中的是否為鋁液或輸料輥送入預(yù)成形焊接通道中的母材是否為銅板帶，凡是使用上述的成形裝置進(jìn)行金屬?gòu)?fù)合板帶的連續(xù)成形的都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所提供的鑄軋裝置實(shí)現(xiàn)復(fù)合板的成形。其與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著技術(shù)進(jìn)步
①、可以實(shí)現(xiàn)銅鋁復(fù)合板帶材的連續(xù)復(fù)合成形，生產(chǎn)效率高；
②、鋁液是在封閉狀態(tài)下連續(xù)澆注的，不存在氧化污染現(xiàn)象；
③、在鑄軋時(shí)向銅板帶上涂抹釬劑可以最大限度的去除結(jié)合面上的殘余氧化物，結(jié)合表面更潔凈，濕潤(rùn)性更好，因而具有較高的結(jié)合強(qiáng)度。④、預(yù)成型焊接通道的存在，使鋁銅復(fù)合材料在高溫下接觸時(shí)間長(zhǎng)，增強(qiáng)了結(jié)合面間的金屬原子的擴(kuò)散，其結(jié)合強(qiáng)度更高，可達(dá)150MPa以上；
⑤、本發(fā)明在鑄軋鋁板的同時(shí)實(shí)現(xiàn)與銅材結(jié)合，不需要對(duì)銅板帶進(jìn)行在線清除氧化層，工藝流程短，設(shè)備簡(jiǎn)單。⑥、采用軋制方法成形，制品尺寸精度高，表面質(zhì)量好；
⑦、本發(fā)明不僅可以用于純鋁或鋁合金與純銅或銅合金復(fù)合板帶的成形，也可以用于其它金屬材料如銅、鋁與鈦合金、不銹鋼等材料的復(fù)合板的成形。
權(quán)利要求
1.一種三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置，其特征在于包括澆鑄時(shí)用于容納作為釬料的金屬熔液的澆鑄槽，澆鑄槽上開設(shè)有澆嘴，在澆嘴的底部出料端開設(shè)有澆ロ，在澆鑄槽的下方設(shè)有與所述澆ロ對(duì)接的預(yù)成形焊接通道，預(yù)成形焊接通道由前、后成形擋板和左、右成形擋板圍成，在澆嘴的外周面的左右兩側(cè)各設(shè)置有ー個(gè)用于將金屬板帶送入預(yù)成形焊接通道中的輸料輥，每個(gè)輸料輥與澆嘴的外周面之間各留有一個(gè)用于供金屬板帶通過的輸送通道，該輸送通道的最窄處的寬度大于通過此處的金屬板帶的寬度以在澆嘴和輸料輥之間形成排渣縫隙，澆嘴的外周面上具有從澆ロ附近沿向外傾斜的方向延伸至所述輸送通道的上溢斜面，在預(yù)成形焊接通道的出料ロ處設(shè)置有用于將焊接復(fù)合體軋制成金屬?gòu)?fù)合板帶的軋輥組。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置，其特征在干所述的兩輸料輥為用于對(duì)輸送入預(yù)成形焊接通道中的金屬板帶進(jìn)行預(yù)熱的預(yù)熱輥。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置，其特征在于所述的澆嘴的外周面上具有與所述輸料輥外周面相對(duì)應(yīng)的的圓弧段，所述的輸送通道位于所述澆嘴上的圓弧段和輸料輥外周面之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置，其特征在于所述的預(yù)成形焊接通道的進(jìn)料ロ處的左、右成形擋板與兩輸料輥相對(duì)接的位置處呈與輸料輥的外周面相適配接觸的圓弧結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置，其特征在于所述的預(yù)成形焊接通道的出料ロ處的左、右成形擋板與兩軋輥相對(duì)接的位置處呈與冷軋輥組中相應(yīng)的冷軋輥外周面相適配接觸的圓弧結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置，其特征在于所述的澆ロ為縮ロ結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置，其特征在于所述的澆嘴包括沿豎直方向延伸的澆道，所述的澆ロ位于澆道的出料端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三層金屬?gòu)?fù)合板的釬焊法連續(xù)鑄軋復(fù)合成形裝置，包括澆鑄槽，澆鑄槽上開設(shè)澆鑄口，澆鑄槽的下方設(shè)有預(yù)成形焊接通道，澆嘴外周面的左右兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)輸料輥，每個(gè)輸料輥與澆嘴的外周面之間各留有一個(gè)用于供金屬板帶通過的輸送通道，輸送通道的最窄處的寬度大于通過此處的金屬板帶的寬度以在澆嘴和輸料輥之間形成排渣縫隙，澆嘴的外周面上具有從澆鑄口附近沿向外傾斜的方向延伸至所述輸送通道的上溢斜面，在預(yù)成形焊接通道的出料口處設(shè)置有軋輥組。釬劑與金屬板帶上殘留氧化物反應(yīng)的生成物和反應(yīng)后殘存的釬劑浮在上溢斜面處和通過輸送通道中的排渣縫隙向上溢出，不會(huì)跟隨下沉的金屬熔液進(jìn)入復(fù)合體中。
文檔編號(hào)B21B1/38GK102671945SQ20111043862
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月25日
發(fā)明者于華, 楊永順, 楊茜, 虞跨海, 郭俊卿, 馬璟 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)