CN102671945A - 一种三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置，包括浇铸槽，浇铸槽上开设浇铸口，浇铸槽的下方设有预成形焊接通道，浇嘴外周面的左右两侧各设有一个输料辊，每个输料辊与浇嘴的外周面之间各留有一个用于供金属板带通过的输送通道，输送通道的最窄处的宽度大于通过此处的金属板带的宽度以在浇嘴和输料辊之间形成排渣缝隙，浇嘴的外周面上具有从浇铸口附近沿向外倾斜的方向延伸至所述输送通道的上溢斜面，在预成形焊接通道的出料口处设置有轧辊组。钎剂与金属板带上残留氧化物反应的生成物和反应后残存的钎剂浮在上溢斜面处和通过输送通道中的排渣缝隙向上溢出，不会跟随下沉的金属熔液进入复合体中。

Description

一种三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置

技术领域

本发明属于金属材料复合成形技术领域，具体涉及一种三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置。

背景技术

铜具有良好的导电、导热、耐腐和抑菌性能，因而被广泛应用，但铜的密度大，价格高，资源比较短缺。而我国铝资源比较丰富，铝的密度较低，价格便宜，在许多领域已成为良好的代铜材料。然而铝的导电、导热性能不如铜，焊接、灭弧、耐磨等性能也较差，因此在某些场合，如开关、散热片、过渡板等产品领域，以铝直接替代铜是困难的。目前，一种结合了铜的高稳定性和铝的低成本优点的铜铝铜三层复合材料逐渐替代了纯铜或纯铝材料，以其特殊的综合性能，已广泛地应用于电力、传热、军工、电子计算机、电器元件、航空航天领域、汽车及民用等各个领域。

目前，铜铝铜三层复合材料的成形方法主要是固-固复合方法，通过铸轧压接法、包覆焊接法、***复合法、复合铸锭热轧法、连续挤压焊接法等进行生产，存在生产工艺复杂、生产成本高、效率低、复合强度低等缺点。

在公开号为CN111759071A的发明专利申请中公开了一种铝与铜复合金属板带的生产方法，在该方法中将液态或半固态铝或铝合金和固态铜板带进行无氧连续铸轧，制得铜铝复合板带，该铜铝复合板带中的铜板带和铝液的结合强度达110MPa左右。该方法主要通过将铜板的结合面在线打磨至无氧化层，工艺较复杂， 且因为采用机械打磨，使得在铜板带的结合面上常存留有氧化物，影响铝液和铜板带的结合强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于使用钎剂来清除铜板带的结合面上的残留氧化物的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置。

为实现上述目的，本发明所提供的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置采用如下技术方案：一种三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置，包括浇铸时用于容纳作为钎料的金属熔液的浇铸槽，浇铸槽上开设有浇嘴，在浇嘴的底部出料端开设有浇口，在浇铸槽的下方设有与所述浇口对接的预成形焊接通道，预成形焊接通道由前、后成形挡板和左、右成形挡板围成，在浇嘴的外周面的左右两侧各设置有一个用于将金属板带送入预成形焊接通道中的输料辊，每个输料辊与浇嘴的外周面之间各留有一个用于供金属板带通过的输送通道，该输送通道的最窄处的宽度大于通过此处的金属板带的宽度以在浇嘴和输料辊之间形成排渣缝隙，浇嘴的外周面上具有从浇口附近沿向外倾斜的方向延伸至所述输送通道的上溢斜面，在预成形焊接通道的出料口处设置有用于将焊接复合体轧制成金属复合板带的轧辊组。

所述的两输料辊为用于对输送入预成形焊接通道中的金属板带进行预热的预热辊。

所述的浇嘴的外周面上具有与所述输料辊外周面相对应的的圆弧段，所述的输送通道位于所述浇嘴上的圆弧段和输料辊外周面之间。

所述的预成形焊接通道的进料口处的左、右成形挡板与两输料辊相对接的位置处呈与输料辊的外周面相适配接触的圆弧结构。

所述的预成形焊接通道的出料口处的左、右成形挡板与两轧辊相对接的位置处呈与冷轧辊组中相应的冷轧辊外周面相适配接触的圆弧结构。

所述的浇口为缩口结构。

所述的浇嘴包括沿竖直方向延伸的浇道，所述的浇口位于浇道的出料端。

本发明的有益效果是：本发明所提供的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置在生产金属复合板时，在输料辊向预成型焊接通道中输入金属板带的同时，通过浇口向预成型焊接通道中输入金属熔液，作为钎料的金属熔液和作为母材的金属板带在预成型焊接通道中通过钎焊结合成金属复合体，该金属复合体在向下移动时逐渐降温，最后进入轧辊组将其轧制至所要求的厚度并使半固态金属料冷却凝固。本发明所提供的钎焊铸轧装置工作时，涂抹在金属板带的结合面上的钎剂与金属板带上的结合面上的残留氧化物反应的生成物和反应后残存的钎剂的密度比金属熔液密度小，因而该生成物和残存钎剂浮在上溢斜面处和通过输送通道中的排渣缝隙向上溢出，不会跟随下沉的金属熔液进入复合体中，不影响金属复合板带的质量。上述的这种装置可以实现金属复合板带的连续复合成形，生产效率高，整个工艺流程短，设备简单，对于金属复合板带来讲，采用钎焊铸轧方法成形，成品结合强度高，尺寸精度高，表面质量好。本发明中涂抹在金属板带上的钎剂可以最大限度的去除结合面上的残余氧化物，结合表面更洁净，湿润性更好，因而具有较高的结合强度。而焊接通道的存在，使得金属熔液和金属板带在高温下接触时间长，增强了结合面间的金属原子的扩散，其结合强度更高。

附图说明

图1是本发明所提供的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置一种实施例的结构示意图；

图2是图1中的A处放大结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置的实施例，该实施例中的复合成形装置包括浇铸时用于容纳铝液的浇铸槽2，在浇铸槽2的底部设置有浇嘴13，浇嘴13包括沿竖直方向延伸的浇道，在浇道的出料端设置有浇口12，在本实施例中，浇口12呈缩口结构，且在浇嘴13的底部端面上具有从浇口12附近沿向外倾斜的方向延伸至所述输送通道的上溢斜面14。在浇铸槽2的下方设有与所述浇口对接的用于钎焊成形复合板的预成形焊接通道9，该预成形焊接通道9由前、后成形挡板和左、右成形挡板围成（在图中前、后成形挡板未画出），在浇嘴13的外周面的左右两侧各设置有一个用于将铜板带送入预成形焊接通道中的输料辊，两输料辊为左输料辊10和右输料辊4，每个输料辊与浇嘴的外周面之间留有用于供铜板带通过的输送通道，每个输料辊与浇嘴的外周面之间留有用于供铜板带通过的输送通道，所述浇嘴12的外周面上具有与所述输料辊外周面相对应的的圆弧段，所述的输送通道位于所述浇嘴上的圆弧段和输料辊的外周面之间，在浇嘴和输料辊之间的输送通道的最窄处的宽度大于铜板带的宽度以在浇嘴和输料辊之间形成排渣缝隙。预成形焊接通道9的进料口处的左、右成形挡板与两输料辊相对接的位置处呈与输料辊的外周面相适配接触的圆弧或斜面结构，使用时，由右输料辊4将右铜板带3紧贴预成形焊接通道的右成形挡板送入预成形焊接通道9中，而由左输料辊10将左铜板带11紧贴预成形焊接通道的左成形挡板送入预成形焊接通道9中，从浇口输出的铝液由预成形焊接通道中的前、后成形挡板阻挡防止铝液溢出。在预成形焊接通道9的出料口处设置有用于对复合体8进行轧制的轧辊组，轧辊组由左右布置的两个轧辊组成，两轧辊分别为左轧辊7和右轧辊5，两轧辊配合使用对金属复合板体进行轧压制，本实施例中的轧辊均为水冷轧辊，在将复合体8轧制为复合板带6的同时，也将其温度降低到铝的固相温度以下。为提高铸轧质量，预成形焊接通道9的出料口处的左、右成形挡板与两轧辊相对接的位置处呈与轧辊的外周面相适配接触间隙配合的圆弧结构。

优选的，上述实施例中的两输料辊用于对输入的铜板带提供运动动力，且可以对使铜板带在进入焊接通道前对其进行预热。两输料辊为用于对输送入预成形焊接通道中的铜板带进行预热的预热辊，输料辊内设置有电加热装置，对铜板带进行预热是为了保证焊接温度。在其他实施例中，对于铜板带厚度较小而铝基体较厚的情况，特别是在预成形焊接通道中的两铜板带之间的铝基体厚度大于铜板带厚度的5倍时，也可以不对铜板带进行预热，省去预热工序，整个铸轧装置更加简单。

上述实施例中的浇嘴和输料辊之间设置有输料通道，该输料通道的下部呈与所述输料辊外周面相对应的圆弧段，输料通道的上部为斜面过渡，在输料通道的最窄处的宽度大于铜板带的厚度以在浇嘴和输料辊之间形成排渣缝隙，该排渣该缝隙可以使钎剂与残留氧化物反应的生成物及残存的钎剂能够向上溢出，为防止铝液流失，输料通道的前后端与输料辊之间为间隙配合，其间隙大小不能让铝液流出。

上述实施例中的浇口位于竖直浇道的出料端，在其他实施例中，也可以不设置浇道，而将浇嘴内腔设计呈倒置的三角形结构，这样浇口可以直接设置在浇嘴的底端开口处。

上述实施例中的浇口为缩口结构，这样可以有效的控制浇铸槽向预成形焊接通道中输入的铝液的输入速度，在其他实施例中，也可以不设置缩口结构，而将浇道设计成细径结构来控制铝液的输入速度。

上述实施例中所提供的钎焊法铸轧复合成形装置中，为说明问题采用了浇铸槽进行浇注铝液，实际上在大批量连续生产时，也可以采用一般连续铸轧设备的浇注***。

上述实施例中的轧辊采用的是现有技术中的水冷轧辊，在其他实施例中，也可以采用现有技术中的其他结构的轧辊。

当采用上述实施例中所提供的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置工作时，首先将左铜板带11和右铜板带3的除油除氧化皮后均匀涂敷一层钎剂后备用，生产时将左铜板带11和右铜板带3以涂有钎剂的面相向的分别由左输料辊10和右输料辊4输送入预成形焊接通道9中，并在经过输料辊时被预热至350～400℃；铝液1经精炼、除气及静置后，于690～730℃经浇铸槽2的浇口12注入到左、右两铜板带之间，铝液与铜板带接触后，使铜板带表面的钎剂溶化，熔化的钎剂可以将铜铝结合面的氧化物去除，改善铜板带表面对铝液的润湿性，实现两者间的良好熔合形成复合体；铝液在对铜板带加热的同时，铝液快速的进入半凝固状态，随后复合体由轧辊组进行轧制，降低到铝的固态温度以下，得到所需厚度的金属复合板带6，其结合强度可到150MPa左右。作为钎料的铝液与涂抹过钎剂的铜板带接触后实现钎焊焊接，钎剂与铝液及铜板带上的残留氧化物反应的生成物及残存的钎剂因密度小而上浮，而后储存在上溢斜面14附近和由输料通道的排渣缝隙溢出，，生成物不会跟随铝液进入焊接复合体中，这样就不会影响金属复合板带的铸轧焊接质量。

上述实施例中所提供的金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置可以用于铜铝铜三层金属复合板带的连续成形，其中，金属熔液可以为纯铝或铝合金熔液，金属板带可以为纯铜或铜合金等材质，也可以用于其他金属材料如铜、铝等金属熔液与钛合金、不锈钢等母材的金属复合板带的成形。上述中为说明清楚钎焊铸轧装置的使用方法时所引入的作为金属熔液的铝液及作为金属板带的铜板带不能视为对权利要求内容的限定，不论浇铸槽中的是否为铝液或输料辊送入预成形焊接通道中的母材是否为铜板带，凡是使用上述的成形装置进行金属复合板带的连续成形的都应落入本发明的保护范围内。 

本发明所提供的铸轧装置实现复合板的成形。其与现有技术相比，具有以下实质性技术特点和显著技术进步：

①、可以实现铜铝复合板带材的连续复合成形，生产效率高；

②、铝液是在封闭状态下连续浇注的，不存在氧化污染现象；

③、在铸轧时向铜板带上涂抹钎剂可以最大限度的去除结合面上的残余氧化物，结合表面更洁净，湿润性更好，因而具有较高的结合强度。

④、预成型焊接通道的存在，使铝铜复合材料在高温下接触时间长，增强了结合面间的金属原子的扩散，其结合强度更高，可达150MPa以上；

⑤、本发明在铸轧铝板的同时实现与铜材结合，不需要对铜板带进行在线清除氧化层，工艺流程短，设备简单。

⑥、采用轧制方法成形，制品尺寸精度高，表面质量好；

⑦、本发明不仅可以用于纯铝或铝合金与纯铜或铜合金复合板带的成形，也可以用于其它金属材料如铜、铝与钛合金、不锈钢等材料的复合板的成形。

Claims (7)

1.一种三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置，其特征在于：包括浇铸时用于容纳作为钎料的金属熔液的浇铸槽，浇铸槽上开设有浇嘴，在浇嘴的底部出料端开设有浇口，在浇铸槽的下方设有与所述浇口对接的预成形焊接通道，预成形焊接通道由前、后成形挡板和左、右成形挡板围成，在浇嘴的外周面的左右两侧各设置有一个用于将金属板带送入预成形焊接通道中的输料辊，每个输料辊与浇嘴的外周面之间各留有一个用于供金属板带通过的输送通道，该输送通道的最窄处的宽度大于通过此处的金属板带的宽度以在浇嘴和输料辊之间形成排渣缝隙，浇嘴的外周面上具有从浇口附近沿向外倾斜的方向延伸至所述输送通道的上溢斜面，在预成形焊接通道的出料口处设置有用于将焊接复合体轧制成金属复合板带的轧辊组。

2.根据权利要求1所述的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置，其特征在于：所述的两输料辊为用于对输送入预成形焊接通道中的金属板带进行预热的预热辊。

3.根据权利要求1或2所述的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置，其特征在于：所述的浇嘴的外周面上具有与所述输料辊外周面相对应的的圆弧段，所述的输送通道位于所述浇嘴上的圆弧段和输料辊外周面之间。

4.根据权利要求1或2所述的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置，其特征在于：所述的预成形焊接通道的进料口处的左、右成形挡板与两输料辊相对接的位置处呈与输料辊的外周面相适配接触的圆弧结构。

5.根据权利要求1或2所述的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置，其特征在于：所述的预成形焊接通道的出料口处的左、右成形挡板与两轧辊相对接的位置处呈与冷轧辊组中相应的冷轧辊外周面相适配接触的圆弧结构。

6.根据权利要求1或2所述的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置，其特征在于：所述的浇口为缩口结构。

7.根据权利要求6所述的三层金属复合板的钎焊法连续铸轧复合成形装置，其特征在于：所述的浇嘴包括沿竖直方向延伸的浇道，所述的浇口位于浇道的出料端。

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