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一種銅包鋼復(fù)合材料的制備方法與流程

文檔序號(hào):12274308閱讀:321來源:國(guó)知局
一種銅包鋼復(fù)合材料的制備方法與流程

本發(fā)明涉及金屬?gòu)?fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種銅包鋼復(fù)合材料的制備方法。



背景技術(shù):

銅包鋼復(fù)合材料是在鋼的表面包覆銅層的雙金屬材料。包覆材料銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性,且內(nèi)層材料鋼具有高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn),使得由銅層包覆在鋼的外表面制成的銅包鋼復(fù)合材料具有導(dǎo)電率高、電阻小、耐腐蝕性好和強(qiáng)度高等特點(diǎn),因此,銅包鋼復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于架空通信線路,大跨越或腐蝕嚴(yán)重地區(qū)的電力線路,電氣化鐵路、軌道交通線路接觸網(wǎng)架空線路,電力電纜屏蔽線路等領(lǐng)域。

目前,市面上的銅包鋼復(fù)合材料的生產(chǎn)方法多采用電鍍方法、包覆方法、熱浸鍍法或水平連鑄等方法;電鍍方法是將銅均勻地鍍到鋼的表面,雖然采用電鍍方法可使生產(chǎn)成本降低,但所鍍的銅層較薄,銅與鋼的結(jié)合能力較差,還會(huì)產(chǎn)生廢棄物污染環(huán)境;采用包覆方法成本高、銅與鋼的結(jié)合困難;采用熱浸鍍法和水平連鑄法雖然產(chǎn)品質(zhì)量好,但產(chǎn)能較低,生產(chǎn)效率低,成本高。

因此,采用現(xiàn)有的銅包鋼復(fù)合材料的制備方法,生產(chǎn)出的銅包鋼復(fù)合材料存在結(jié)合強(qiáng)度差、成本高、生產(chǎn)效率低、成材率低等缺點(diǎn)。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種銅包鋼復(fù)合材料的制備方法,以解決采用現(xiàn)有的制備方法,生產(chǎn)出的銅包鋼復(fù)合材料存在結(jié)合強(qiáng)度差、成本高、生產(chǎn)效率低、成材率低等缺點(diǎn)的問題。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,提供了一種銅包鋼復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟:

選用銅管和鋼棒為原料,將所述銅管的內(nèi)表面和所述鋼棒的外表面進(jìn)行除銹、去毛邊、除油和清洗處理;

將所述銅管套設(shè)在所述鋼棒的外部,得到雙金屬坯料;

將所述雙金屬坯料進(jìn)行拉拔處理,使得所述銅管產(chǎn)生塑性變形,使得變形后的所述銅管與所述鋼棒相互貼合;

將經(jīng)過所述拉拔處理后的所述雙金屬坯料進(jìn)行抽真空處理,使得所述銅管與所述鋼棒間隙的空氣排出;

將所述雙金屬坯料的兩端利用焊接工藝密封,形成密閉空間,得到銅包鋼坯料;

將所述銅包鋼坯料進(jìn)行加熱、熱軋成型加工處理,得到銅包鋼復(fù)合材料。

優(yōu)選地,所述將經(jīng)過所述拉拔處理后的所述雙金屬坯料進(jìn)行抽真空處理,使得所述銅管與所述鋼棒間隙的空氣排出的過程,所述抽真空處理的抽真空設(shè)備為真空泵,所述抽真空處理的時(shí)間為5min~30min。

優(yōu)選地,所述將所述銅包鋼坯料進(jìn)行加熱、熱軋成型加工處理,得到銅包鋼復(fù)合材料的過程中,所述加熱的設(shè)備為加熱爐,所述加熱的溫度為600℃~950℃,所述加熱的時(shí)間為9小時(shí)~11小時(shí)。

優(yōu)選地,所述銅管的材料為銅金屬材料或銅合金材料;所述鋼棒的材料為低碳鋼材料或低合金鋼材料。

優(yōu)選地,所述將所述銅管的內(nèi)表面和所述鋼棒的外表面進(jìn)行除銹、去毛邊、除油和清洗處理的過程,包括:

先對(duì)所述銅管的內(nèi)表面和所述鋼棒的外表面進(jìn)行機(jī)械加工,去除所述銅管和所述鋼棒表面的毛邊、廢屑和氧化層;

再對(duì)所述銅管的內(nèi)表面和所述鋼棒的外表面進(jìn)行化學(xué)清洗,去除所述銅管和所述鋼棒表面的銹斑、油污和有機(jī)物污垢;其中,所述機(jī)械加工的設(shè)備為車床或磨床,所述化學(xué)清洗的方法為酸清洗。

優(yōu)選地,所述將所述銅管套設(shè)在所述鋼棒的外部,得到雙金屬坯料的過程,包括:

采用壓力機(jī)壓入法將所述銅管套設(shè)在所述鋼棒的外部;其中,所述壓力機(jī)的工作壓力為50噸~200噸。

優(yōu)選地,所述將所述雙金屬坯料進(jìn)行拉拔處理,使得所述銅管產(chǎn)生塑性變形,使得變形后的所述銅管與所述鋼棒相互貼合的過程,包括:

使用拉拔設(shè)備對(duì)所述雙金屬坯料的銅管進(jìn)行拉拔處理,使所述銅管產(chǎn)生塑性變形與所述鋼棒相互貼合;其中,所述拉拔設(shè)備的拉力為20噸~200噸。

優(yōu)選地,所述將經(jīng)過所述拉拔處理后的所述雙金屬坯料進(jìn)行抽真空處理,使得所述銅管與所述鋼棒間隙的空氣排出的過程,包括:

使用真空泵,將經(jīng)過所述拉拔處理后的所述雙金屬坯料進(jìn)行抽真空處理,將所述雙金屬坯料的所述銅管與所述鋼棒間隙的空氣排出;其中,所述抽真空處理的時(shí)間為5min~30min。

優(yōu)選地,所述將所述雙金屬坯料的兩端利用焊接工藝密封,形成密閉空間,得到銅包鋼坯料的過程,包括:

將所述雙金屬坯料放置于真空環(huán)境下,采用電子束焊的焊接工藝,將所述雙金屬坯料的兩端端面以及所述銅管的內(nèi)壁與所述鋼棒的外壁相接觸的位置分別進(jìn)行焊接密封,形成密閉空間,得到銅包鋼坯料。

優(yōu)選地,所述將所述銅包鋼坯料進(jìn)行加熱、熱軋成型加工處理,得到銅包鋼復(fù)合材料的過程,包括:

先將所述銅包鋼坯料放入加熱爐中進(jìn)行加熱處理,所述加熱的溫度為600℃~950℃,所述加熱的時(shí)間為9小時(shí)~11小時(shí);

再選擇不同孔型的軋輥,利用熱軋成型工藝將經(jīng)過加熱處理的所述銅包鋼坯料進(jìn)行軋制成型處理,得到具有不同直徑尺寸和不同橫截面形狀的銅包鋼復(fù)合材料。

由以上技術(shù)方案可知,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種銅包鋼復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟:選用銅管和鋼棒為原料,將所述銅管的內(nèi)表面和所述鋼棒的外表面進(jìn)行除銹、去毛邊、除油和清洗處理;將所述銅管套設(shè)在所述鋼棒的外部,得到雙金屬坯料;將所述雙金屬坯料進(jìn)行拉拔處理,使得所述銅管產(chǎn)生塑性變形,使得變形后的所述銅管與所述鋼棒相互貼合;將經(jīng)過所述拉拔處理后的所述雙金屬坯料進(jìn)行抽真空處理,使得所述銅管與所述鋼棒間隙的空氣排出;將所述雙金屬坯料的兩端利用焊接工藝密封,形成密閉空間,得到銅包鋼坯料;將所述銅包鋼坯料進(jìn)行加熱、熱軋成型加工處理,得到銅包鋼復(fù)合材料。本發(fā)明提供的方法,采用真空套裝、熱軋成型等工序,使銅管和鋼棒在真空環(huán)境下相互結(jié)合制備銅包鋼復(fù)合材料;將鋼棒裝入銅管中后進(jìn)行抽真空處理,使得銅管與鋼棒的間隙始終保持真空環(huán)境,這可保證銅管與鋼棒的結(jié)合面在加熱、復(fù)合的過程中不會(huì)被氧化和污染,不會(huì)產(chǎn)生氧化層;在真空環(huán)境下加熱可使銅管與鋼棒的結(jié)合面始終保持光滑干凈的狀態(tài),使得銅管與鋼棒的結(jié)合效果好、結(jié)合深度大;在熱軋成型工藝的過程中連續(xù)加壓,可使銅管和鋼棒實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合的效果,結(jié)合強(qiáng)度高,且可根據(jù)需要軋制成不同形狀和尺寸的產(chǎn)品,熱軋成型工藝可使銅包鋼坯料易發(fā)生形變,使得軋制過程更加容易;銅包鋼復(fù)合材料中銅層的厚度可根據(jù)需要調(diào)整,防止因銅層過薄而導(dǎo)致銅層易被破壞,降低抗腐蝕能力。因此,采用本發(fā)明提供的方法,制得的銅包鋼復(fù)合材料具有結(jié)合強(qiáng)度高、成材率高、產(chǎn)能高、銅層厚度可調(diào)整、生產(chǎn)效率高、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的銅包鋼復(fù)合材料的制備方法的流程圖;

圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例提供的銅包鋼坯料的剖視圖;

圖3為本發(fā)明又一種實(shí)施例提供的銅包鋼坯料的剖視圖;

圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例提供的銅包鋼復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖5為本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的銅包鋼復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖6為本發(fā)明另一種實(shí)施例提供的銅包鋼復(fù)合材料的剖視圖。

圖示說明:

其中,1-銅層,2-鋼層,3-銅管,4-鋼棒。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種銅包鋼復(fù)合材料的制備方法,具體包括以下步驟:

S 1、選用銅管3和鋼棒4為原料,將所述銅管3的內(nèi)表面和所述鋼棒4的外表面進(jìn)行除銹、去毛邊、除油和清洗處理;

S2、將所述銅管3套設(shè)在所述鋼棒4的外部,得到雙金屬坯料;

S3、將所述雙金屬坯料進(jìn)行拉拔處理,使得所述銅管3產(chǎn)生塑性變形,使得變形后的所述銅管3與所述鋼棒4相互貼合;

S4、將經(jīng)過所述拉拔處理后的所述雙金屬坯料進(jìn)行抽真空處理,使得所述銅管3與所述鋼棒4間隙的空氣排出;

S5、將所述雙金屬坯料的兩端利用焊接工藝密封,形成密閉空間,得到銅包鋼坯料;

S6、將所述銅包鋼坯料進(jìn)行加熱、熱軋成型加工處理,得到銅包鋼復(fù)合材料。

具體地,步驟S1、選用銅管3和鋼棒4為原料,將所述銅管3的內(nèi)表面和所述鋼棒4的外表面進(jìn)行除銹、去毛邊、除油和清洗處理;

本發(fā)明實(shí)施例提供的銅包鋼復(fù)合材料的制備方法中,制備原料使用銅管3和鋼棒4,銅管3作為外層包覆材料,鋼棒4作為內(nèi)芯材料;將鋼棒4裝入銅管3中,以使銅管3完全包裹住鋼棒4,得到雙金屬坯料。

其中,銅管3的材料可選用銅或銅合金材料,鋼棒4的材料可選用低碳鋼材料或低合金鋼材料。

在制備銅包鋼復(fù)合材料的過程中,選擇合適的銅管3作為外管坯料,銅管3可選用圓形管,也可為方形管,銅管3的壁厚可在3mm~10mm之間,銅管3的形狀和尺寸可根據(jù)產(chǎn)品的使用需要來選擇,本發(fā)明實(shí)施例不做具體限定。選用不同壁厚的銅管3,可制備出具有不同銅層1厚度的銅包鋼復(fù)合材料。其中,銅管3的內(nèi)徑要大于鋼棒4的直徑2mm~4mm,且鋼棒4的形狀選擇要參照銅管3的形狀,以便于鋼棒4恰好裝入銅管3中。

在銅管3和鋼棒4進(jìn)行組裝之前,要對(duì)銅管3的內(nèi)表面和鋼棒4的外表面進(jìn)行清洗處理。由于銅包鋼復(fù)合材料多用于架空通信線路、大跨越或腐蝕嚴(yán)重地區(qū)的電力線路等領(lǐng)域,對(duì)銅包鋼復(fù)合材料的導(dǎo)電性和強(qiáng)度等都有嚴(yán)格規(guī)定,因此要求該銅包鋼復(fù)合材料中不能出現(xiàn)雜質(zhì)成分,且要求銅管3與鋼棒4要緊密結(jié)合,結(jié)合處要干凈,不能出現(xiàn)氧化層和由其他污染物形成的夾層,以保證銅包鋼復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性和結(jié)合強(qiáng)度。

為了保證銅管3與鋼棒4的緊密結(jié)合,最終能夠形成穩(wěn)固的冶金結(jié)合界面,因此需要銅管3的內(nèi)表面和鋼棒4的外表面均無雜質(zhì)成分存在,也無被氧化的情況出現(xiàn),以保證銅管3與鋼棒4的結(jié)合界面的潔凈度。

但由于銅管3和鋼棒4從生產(chǎn)線上下來之后,或在成品庫(kù)儲(chǔ)存一段時(shí)間后,銅管3的內(nèi)外表面和鋼棒4的外表面均可能會(huì)產(chǎn)生銹斑、油污、廢屑或有機(jī)物等污垢,因此需要采用機(jī)械加工或化學(xué)清洗方法進(jìn)行清洗干凈,通過對(duì)銅管3的內(nèi)外表面和鋼棒4的外表面進(jìn)行除銹、除油、機(jī)械加工、表面精整等方式處理,以保證銅管3的內(nèi)外表面和鋼棒4的外表面均達(dá)到無雜質(zhì)、無氧化等效果。

其中,機(jī)械加工方法可采用車床或磨床等設(shè)備,用于清理銅管3和鋼棒4因加工造成的飛邊、毛刺和氧化層;化學(xué)清洗方法處理可以采用酸洗和丙酮清洗相結(jié)合的清洗方式,清洗銅管3的內(nèi)外表面和鋼棒4的外表面的污垢。本發(fā)明實(shí)施例中公開的清洗方式并不限于上述方式,還可采用其他清洗方式處理。

步驟S2、將所述銅管3套設(shè)在所述鋼棒4的外部,得到雙金屬坯料;

銅管3與鋼棒4的組裝在常溫環(huán)境下進(jìn)行,可利用壓力設(shè)備等組裝機(jī)械設(shè)備進(jìn)行組裝;銅管3與鋼棒4的組裝采用間隙配合的方式,即在選擇銅管3和鋼棒4的尺寸和形狀時(shí),要保證銅管3的內(nèi)徑要略大于鋼棒4的外徑,使得銅管3與鋼棒4之間留有一定的間隙以便于組裝,間隙的大小以鋼棒4能方便、輕松地裝入銅管3為宜。

本實(shí)施例采用的壓力設(shè)備為壓力機(jī),其壓力參數(shù)為50噸~200噸。壓力設(shè)備還可為其他設(shè)備,本實(shí)施例不做具體限定。

步驟S3、將所述雙金屬坯料進(jìn)行拉拔處理,使得所述銅管3產(chǎn)生塑性變形,使得變形后的所述銅管3與所述鋼棒4相互貼合。

根據(jù)銅管3具有軟、容易塑性變形的特點(diǎn),使用變徑模、拉拔設(shè)備對(duì)雙金屬坯料進(jìn)行拉拔處理,使銅管3產(chǎn)生塑性變形,從而使得銅管3的內(nèi)壁緊密地貼合在鋼棒4的外表面,消除二者之間的間隙。

本發(fā)明實(shí)施例采用的拉拔設(shè)備,其工作拉力大小可根據(jù)銅的壁厚和形變量來設(shè)置,拉力范圍為20噸~200噸,拉拔次數(shù)根據(jù)需要確定。本實(shí)施例的拉拔次數(shù)為一次,一次拉拔即可實(shí)現(xiàn)銅管3的塑性變形,減少工藝過程,增加工作效率。

步驟S4、將經(jīng)過所述拉拔處理后的所述雙金屬坯料進(jìn)行抽真空處理,使得所述銅管3與所述鋼棒4間隙的空氣排出。

雙金屬坯料經(jīng)拉拔處理后,將雙金屬坯料放置于真空設(shè)備中進(jìn)行抽真空處理,將殘留在銅管3與鋼棒4間隙中的空氣抽走,使得銅管3與鋼棒4的結(jié)合面始終處于真空環(huán)境下,這可保證銅管3與鋼棒4的結(jié)合面在加熱、復(fù)合的過程中不會(huì)被氧化和污染,結(jié)合處非常干凈,不會(huì)出現(xiàn)氧化皮等氧化層或由其他污染物形成的夾層,使得銅管3與鋼棒4的結(jié)合效果好、結(jié)合深度大,最終可使得制備的銅包鋼復(fù)合材料具有結(jié)合強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明實(shí)施例采用的抽真空設(shè)備可為真空泵,抽真空時(shí)間為5分鐘到30分鐘。采用本發(fā)明的方法制得的銅包鋼復(fù)合材料,其結(jié)合強(qiáng)度高于600MPa。

步驟S5、將所述雙金屬坯料的兩端利用焊接工藝密封,形成密閉空間,得到銅包鋼坯料。

為了保證銅管3與鋼棒4的結(jié)合達(dá)到最佳狀態(tài),形成最牢固的冶金結(jié)合界面,需要銅管3與鋼棒4的結(jié)合界面始終處于真空狀態(tài),因此,需將雙金屬坯料的兩個(gè)端面、即將銅管3包裹住鋼棒4后的兩個(gè)端面進(jìn)行焊接密封,使得銅管3與鋼棒4中間形成密閉的空間,得到銅包鋼坯料。

為了保證在焊接密封后,銅管3與鋼棒4間隙的真空狀態(tài),可在利用焊接工藝進(jìn)行焊接時(shí),保證焊接工藝的工作狀態(tài)為真空環(huán)境狀態(tài)。為滿足真空環(huán)境下的焊接工藝過程,可在真空箱內(nèi)直接對(duì)雙金屬坯料的兩個(gè)端面進(jìn)行焊接處理。

本發(fā)明實(shí)施例采用的焊接的方式為電子束焊,還可采用激光焊,本發(fā)明實(shí)施例不做具體限定。

步驟S6、將所述銅包鋼坯料進(jìn)行加熱、熱軋成型加工處理,得到銅包鋼復(fù)合材料。

將雙金屬坯料在真空環(huán)境下焊接處理后得到的銅包鋼坯料進(jìn)行加熱處理,加熱的目的是為后序軋制工序提供變形條件,還可根據(jù)后序加工工藝的要求,將銅包鋼坯料自身的溫度保持在可進(jìn)行金屬加工最佳溫度的狀態(tài),這樣最終得到的銅包鋼復(fù)合材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和性能均能達(dá)到理想狀態(tài)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的對(duì)銅包鋼坯料的加熱溫度控制在600℃~950℃,加熱溫度不宜過高,否則可能會(huì)產(chǎn)生過熱、過燒、甚至發(fā)生融化等加熱缺陷,因此,本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)銅包鋼坯料的加熱溫度為最佳的溫度范圍,在此溫度范圍內(nèi),銅既沒被熔化,硬度又不高,同時(shí)可塑性高,從而使得軋制方便、結(jié)合容易。實(shí)際生產(chǎn)時(shí),最終的加熱溫度可根據(jù)銅管3的壁厚或鋼棒4的直徑等因素做相應(yīng)的調(diào)整。

本實(shí)施例中對(duì)銅包鋼坯料進(jìn)行加熱處理的設(shè)備可選擇加熱爐,加熱機(jī)制為:加熱溫度為600℃~950℃,加熱時(shí)間為9小時(shí)~11小時(shí)。

銅包鋼坯料經(jīng)過加熱處理后,利用熱軋成型工藝進(jìn)行加工處理,以加工成不同直徑尺寸、不同橫截面形狀的銅包鋼復(fù)合材料。

在對(duì)銅包鋼坯料進(jìn)行熱軋?zhí)幚頃r(shí),在熱軋的過程中采用連續(xù)加壓的方式,可使銅管3與鋼棒4的結(jié)合處達(dá)到冶金結(jié)合的效果,還可根據(jù)需要非常容易地軋制成想要的形狀和尺寸的銅包鋼復(fù)合材料產(chǎn)品。

銅包鋼復(fù)合材料的不同直徑、不同橫截面形狀的要求,可在熱軋軋制過程中,選用不同孔型的軋輥。軋制時(shí),選用一組不同孔型的軋輥連續(xù)工作,根據(jù)生產(chǎn)需要選擇相應(yīng)的孔型。最終軋制得到的銅包鋼復(fù)合材料的直徑尺寸可為3mm~5mm、10mm~20mm、25mm、40mm、60mm等,橫截面形狀可為圓形或長(zhǎng)方形等。

經(jīng)熱軋成型工藝按所需要的尺寸和形狀軋制得到的銅包鋼復(fù)合材料,再經(jīng)過質(zhì)檢、表面處理等工序便可包裝入庫(kù)。

由以上技術(shù)方案可知,本發(fā)明實(shí)施例提供了一種銅包鋼復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟:選用銅管3和鋼棒4為原料,將所述銅管3的內(nèi)表面和所述鋼棒4的外表面進(jìn)行除銹、去毛邊、除油和清洗處理;將所述銅管3套設(shè)在所述鋼棒4的外部,得到雙金屬坯料;將所述雙金屬坯料進(jìn)行拉拔處理,使得所述銅管3產(chǎn)生塑性變形,使得變形后的所述銅管3與所述鋼棒4相互貼合;將經(jīng)過所述拉拔處理后的所述雙金屬坯料進(jìn)行抽真空處理,使得所述銅管3與所述鋼棒4間隙的空氣排出;將所述雙金屬坯料的兩端利用焊接工藝密封,形成密閉空間,得到銅包鋼坯料;將所述銅包鋼坯料進(jìn)行加熱、熱軋成型加工處理,得到銅包鋼復(fù)合材料。本發(fā)明提供的方法,采用真空套裝、熱軋成型等工序,使銅管3和鋼棒4在真空環(huán)境下相互結(jié)合制備銅包鋼復(fù)合材料;將鋼棒4裝入銅管3中后進(jìn)行抽真空處理,使得銅管3與鋼棒4的間隙始終保持真空環(huán)境,這可保證銅管3與鋼棒4的結(jié)合面在加熱、復(fù)合的過程中不會(huì)被氧化和污染,不會(huì)產(chǎn)生氧化層;在真空環(huán)境下加熱可使銅管3與鋼棒4的結(jié)合面始終保持光滑干凈的狀態(tài),使得銅管3與鋼棒4的結(jié)合效果好、結(jié)合深度大;在熱軋成型工藝的過程中連續(xù)加壓,可使銅管3和鋼棒4實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合的效果,結(jié)合強(qiáng)度高,且可根據(jù)需要軋制成不同形狀和尺寸的產(chǎn)品,熱軋成型工藝可使銅包鋼坯料易發(fā)生形變,使得軋制過程更加容易;銅包鋼復(fù)合材料中銅層1的厚度可根據(jù)需要調(diào)整,防止因銅層1過薄而導(dǎo)致銅層1易被破壞,降低抗腐蝕能力。因此,采用本發(fā)明提供的方法,制得的銅包鋼復(fù)合材料具有結(jié)合強(qiáng)度高、成材率高、產(chǎn)能高、銅層厚度可調(diào)整、生產(chǎn)效率高、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,下面將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的舉例說明。

實(shí)施例一

如圖2和圖4所示,本實(shí)施例選用銅材質(zhì)、直徑為Ф150mm、壁厚3mm的圓形銅管3作為外層包覆材料,選用低碳鋼材質(zhì)、直徑為Ф140mm的Q235圓形鋼棒4作為內(nèi)芯材料,銅管3的長(zhǎng)度大于或等于鋼棒4的長(zhǎng)度,使銅管3能完全包裹住鋼棒4即可。將銅管3的內(nèi)外表面和鋼棒4的外表面均采用機(jī)械加工和化學(xué)方法清理干凈,去除飛邊毛刺、銹斑、油污、廢屑和有機(jī)物等污垢。

在常溫環(huán)境下,利用壓力設(shè)備將鋼棒4裝入中空的銅管3中得到雙金屬坯料;再經(jīng)變徑模、拉拔設(shè)備對(duì)銅管3進(jìn)行拉拔處理,使銅管3外徑變小,銅管3內(nèi)壁與鋼棒4外壁貼合;將組裝好的雙金屬坯料使用真空泵進(jìn)行抽真空處理,抽真空時(shí)間為20min,將銅管3與鋼棒4間隙的空氣排出;然后在真空箱中將銅管3的兩端進(jìn)行焊接處理,得到銅包鋼坯料,使銅管3與鋼棒4形成密閉的空間,間隙內(nèi)為真空狀態(tài)。

最后將銅包鋼坯料放置于加熱爐中加熱到870℃,然后通過熱軋工藝軋制成直徑為10mm、橫截面形狀為圓形的銅包鋼復(fù)合材料產(chǎn)品,其中,銅層1與鋼層2的結(jié)合結(jié)構(gòu)如圖4所示,銅層1厚度為0.2mm。

實(shí)施例二

如圖3、圖5和圖6所示,本實(shí)施例選用銅合金材質(zhì)、寬度為120mm、壁厚5mm的方形銅管3作為外層包覆材料,選用低合金鋼材質(zhì)、寬度為105mm的Q235方形鋼棒4作為內(nèi)芯材料,銅管3的長(zhǎng)度大于或等于鋼棒4的長(zhǎng)度,使銅管3能完全包裹住鋼棒4即可。將銅管3的內(nèi)外表面和鋼棒4的外表面均采用機(jī)械加工和化學(xué)方法清理干凈,去除飛邊毛刺、銹斑、油污、廢屑和有機(jī)物等污垢。

在常溫環(huán)境下,利用壓力設(shè)備將鋼棒4裝入中空的銅管3中得到雙金屬坯料;再經(jīng)變徑模、拉拔設(shè)備對(duì)銅管3進(jìn)行拉拔處理,使銅管3外徑變小,銅管3內(nèi)壁與鋼棒4外壁貼合;將組裝好的雙金屬坯料使用真空泵進(jìn)行抽真空處理,抽真空時(shí)間為15min,將銅管3與鋼棒4間隙的空氣排出;然后在真空箱中將銅管3的兩端進(jìn)行焊接處理,得到銅包鋼坯料,使銅管3與鋼棒4形成密閉的空間,間隙內(nèi)為真空狀態(tài)。

最后將銅包鋼坯料放置于加熱爐中加熱到850℃,然后通過熱軋工藝軋制成厚度為10mm、橫截面形狀為長(zhǎng)方形的銅包鋼復(fù)合材料產(chǎn)品,其中,銅層1與鋼層2的結(jié)合結(jié)構(gòu)如圖5所示,銅層1厚度為0.4mm。

實(shí)施例三

如圖2、圖5和圖6所示,本實(shí)施例選用銅材質(zhì)、直徑為Ф159mm、壁厚6mm的圓形銅管3作為外層包覆材料,選用低合金鋼材質(zhì)、直徑為Ф142mm的Q235圓形鋼棒4作為內(nèi)芯材料,銅管3的長(zhǎng)度大于或等于鋼棒4的長(zhǎng)度,使銅管3能完全包裹住鋼棒4即可。將銅管3的內(nèi)外表面和鋼棒4的外表面均采用機(jī)械加工和化學(xué)方法清理干凈,去除飛邊毛刺、銹斑、油污、廢屑和有機(jī)物等污垢。

在常溫環(huán)境下,利用壓力設(shè)備將鋼棒4裝入中空的銅管3中得到雙金屬坯料;再經(jīng)變徑模、拉拔設(shè)備對(duì)銅管3進(jìn)行拉拔處理,使銅管3外徑變小,銅管3內(nèi)壁與鋼棒4外壁貼合;將組裝好的雙金屬坯料使用真空泵進(jìn)行抽真空處理,抽真空時(shí)間為25min,將銅管3與鋼棒4間隙的空氣排出;然后在真空箱中將銅管3的兩端進(jìn)行焊接處理,得到銅包鋼坯料,使銅管3與鋼棒4形成密閉的空間,間隙內(nèi)為真空狀態(tài)。

最后將銅包鋼坯料放置于加熱爐中加熱到790℃,然后通過熱軋工藝軋制成寬度為25mm、厚度為2mm、橫截面形狀為長(zhǎng)方形的銅包鋼復(fù)合材料產(chǎn)品,其中,銅層1與鋼層2的結(jié)合結(jié)構(gòu)如圖5所示,銅層1厚度為0.4mm。

實(shí)施例四

如圖3和圖4所示,本實(shí)施例選用銅材質(zhì)、寬度為160mm、壁厚為10mm的方形銅管3作為外層包覆材料,選用低碳鋼材質(zhì)、寬度為136mm的Q395方形鋼棒4作為內(nèi)芯材料,銅管3的長(zhǎng)度大于或等于鋼棒4的長(zhǎng)度,使銅管3能完全包裹住鋼棒4即可。將銅管3的內(nèi)外表面和鋼棒4的外表面均采用機(jī)械加工和化學(xué)方法清理干凈,去除飛邊毛刺、銹斑、油污、廢屑和有機(jī)物等污垢。

在常溫環(huán)境下,利用壓力設(shè)備將鋼棒4裝入中空的銅管3中得到雙金屬坯料;再經(jīng)變徑模、拉拔設(shè)備對(duì)銅管3進(jìn)行拉拔處理,使銅管3外徑變小,銅管3內(nèi)壁與鋼棒4外壁貼合;將組裝好的雙金屬坯料使用真空泵進(jìn)行抽真空處理,抽真空時(shí)間為30min,將銅管3與鋼棒4間隙的空氣排出;然后在真空箱中將銅管3的兩端進(jìn)行焊接處理,得到銅包鋼坯料,使銅管3與鋼棒4形成密閉的空間,間隙內(nèi)為真空狀態(tài)。

最后將銅包鋼坯料放置于加熱爐中加熱到950℃,然后通過熱軋工藝軋制成直徑為60mm、橫截面形狀為圓形的銅包鋼復(fù)合材料產(chǎn)品,其中,銅層1與鋼層2的結(jié)合結(jié)構(gòu)如圖4所示,銅層1厚度為1.2mm。

需要說明的是,上述實(shí)施例中示出的制備原料的尺寸和形狀、制備工藝參數(shù)及銅包鋼復(fù)合材料產(chǎn)品的形狀和尺寸,其形狀和數(shù)值均為示例性的,僅為舉例說明本發(fā)明公開的技術(shù)方案,上述形狀和數(shù)值還可為其他能夠?qū)崿F(xiàn)的形狀和數(shù)值,由其他形狀和數(shù)值采用本發(fā)明的方法制備銅包鋼復(fù)合材料也為本發(fā)明所保護(hù)的范圍;且不同原料的尺寸和形狀、不同的工藝參數(shù)及不同的產(chǎn)品形狀和尺寸的相應(yīng)組合,組合而成的新方案也為本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實(shí)踐這里公開的發(fā)明后,將容易想到本發(fā)明的其它實(shí)施方案。本申請(qǐng)旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化,這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識(shí)或慣用技術(shù)手段。說明書和實(shí)施例僅被視為示例性的,本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是,本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu),并且可以在不脫離其范圍進(jìn)行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。

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