一种铜包铝排的孔型轧制工艺
技术领域
本发明涉及一种双金属复合材料领域,具体地说涉及一种铜包铝排的孔型轧制工艺。
背景技术
铜包铝复合母排由芯部铝及包覆层铜复合而成,其坯料采用水平连铸直接复合成形技术制成,专利号为2010102259012,专利名称为一种铜包铝复合母排的制备工艺,工艺步骤为:将圆形的棒坯46~48mm,拉拔四个道次,再采用平立轧三个道次,然后进行精细拉拔及精细轧制工艺过程,之后有退火及成品拉拔过程,由此完成全部加工工序。该加工工艺存在以下问题:该工艺适用于加工圆形的棒坯46~48mm,而对于方形棒坯不适用;该工艺过程虽然解决了侧边轧裂的问题,但是在实际生产中工艺复杂,流程较长,生产效率低下;平立轧过程中,立轧对材料侧面施加剪切应力,容易使铜层与铝芯容易剥离,破坏了铜铝结合界面。
发明内容
为了克服背景技术中的不足,本发明提供一种铜包铝排的孔型轧制工艺。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种铜包铝排的孔型轧制工艺,加工来料为芯部铝及包覆层铜复合成的铜包铝复合体,包括以下工艺步骤:
(1)开坯轧制:开坯轧制用平辊轧制,轧制速度为10~40m/min,将铸造出的方形坯料轧制成规格为50×50mm的方坯;
(2)第一道次平孔轧制:采用1号孔型D轧制,1号孔型D槽深度H为方坯高度的70%~80%,加工率为来料厚度的20%~30%,出料截面积为来料截面积的60%~70%,制得A1;
(3)第一道次立孔轧制:将A1翻转90°,采用2号孔型E轧制,2号孔型E槽深度H为方坯高度的82%~87%,2号孔型E的侧壁斜度为15°,加工率为来料厚度的13~18%,出料截面积为来料截面积的76%~82%,制得A2;
(4)第二道次平孔轧制:将A2翻转90°,采用3号孔型F轧制,3号孔型F槽深度H为方坯高度的77%~80%,加工率为来料厚度的20~23%,出料截面积为来料截面积的72%~76%,使材料表面状态由粗糙变光洁,制得A3;
(5)第二道次立孔轧制:将A3翻转90°,采用4号孔型G轧制,4号孔型G槽深度H为方坯高度的82%~84%,加工率为来料厚度的16~18%,出料截面积为来料截面积的84%~88%,制得A4,本道次轧制实现侧边宽度收边,控制宽度方向扩展,并且使侧边材料组织状况得以改善;
(6)第三道次平孔轧制:将A4翻转90°,采用5号孔型H轧制,5号孔型H槽深度为方坯高度的83%~85%,加工率为来料厚度的15~17%,出料截面积为来料截面积的80~84%,制得A5;
(7)第三道次立孔轧制:将A5翻转90°,采用6号孔型I轧制,6号孔型I槽深度H为方坯高度的86%~88%,加工率为来料厚度的12~14%,出料截面积为来料截面积的79~84%,制得A6;
(8)第四道次平孔轧制:将A6翻转90°,采用7号孔型J轧制,7号孔型J槽深度H为方坯高度的81%~85%,加工率为来料厚度的15~19%,出料截面积为来料截面积的82~86%,制得A7;
(9)第四道次立孔轧制:将A7翻转90°,采用8号孔型K轧制,8号孔型K槽深度H为方坯高度的92%~94%,加工率为来料厚度的6~8%,立孔轧完成面积缩变7%,制得A8;
(10)第五道次平孔轧制:成品前最后一道次,即为精轧,采用9号孔型L轧制,9号孔型L槽深度H为方坯高度的90%~92%,加工率为来料厚度的8%~10%,宽度方向加工量控制在2~6mm,出料截面积为来料截面积的8%~12%,制得A9;
(11)将制得的A9经拉拔工艺处理,拉拔速度控制在2~35 m/min,拉拔在厚度和宽度方向上都有所缩减,厚度上缩减量控制在3~6mm,宽度方向上控制在2~4mm,拉拔后两道次的截面积总缩减量控制在6~8%。
本发明的有益效果是:本发明轧制工艺适用于加工方形、矩形的棒坯,首道次大压下量,开坯效果好;轧制过程使用九个孔型道次,实现了全封闭约束轧制,由于宽度与厚度方向同时变形,实现了高效面积缩减,不需要中间拉拔、中间退火等工序,缩短了工艺流程,提高了生产效率;实现宽度方向利用孔型约束展宽,控制宽度方向扩展,解决了包覆材料结合层分离问题,结合强度大于35MPa。
附图说明
图1为本发明所用的轧辊示意图;
图2为本发明成品孔型示意图。
具体实施方式
为了更好地理解与实施,下面结合附图对本发明作进一步描述:一种铜包铝排的孔型压轧制工艺,首先由芯部铝及包覆层铜复合成铜包铝复合体,加工材料形状为方形,使用平辊开坯轧制出尺寸为50×50棒坯,然后使用两辊可逆轧机,轧机的轧辊孔型排布为:1号孔型D→2号孔型E→3号孔型F→4号孔型G→5号孔型H→6号孔型I→7号孔型J→8号孔型K→9号孔型L,见附图1,加工步骤包括:①开坯轧制:首道开坯的方形坯料用普通平辊轧制到合50×50mm尺寸,轧制速度为35m/min,然后用第一道次1号孔型轧D开坯轧制,来料厚度加工变形量控制到22%,实现首道次大压下量,槽深度为铸坯高度的78%,宽度方向利用孔型约束展宽,开坯可以使厚度和宽度方向同时变形,达到变形率均匀的效果,出料截面积为来料截面积的70%,制得A1;
②第一道次立孔轧制:将A1翻转90°,采用2号孔型E轧制,2号孔型E槽深度H为方坯高度的85%,2号孔型E的侧壁斜度为15°,加工率为来料厚度的16%,出料截面积为来料截面积的77%,制得A2;本道次的孔型特点为对展宽进行约束并且加强对侧边进行约束加工,目的是可以改变材料侧面组织状况,将铸造态组织改变为加工态组织,一方面防止铜层开裂,防止材料过度宽展,这样可以防止过大的侧加工防止侧边漫边,较大的侧壁斜度使材料容易脱辊,避免缠辊;
③改善组织轧制:
第二道次平孔轧制:将A2翻转90°,采用3号孔型F轧制,3号孔型E槽深度H为方坯高度的78%,加工率为来料厚度的22%,出料截面积为来料截面积的75%,使材料表面状态由粗糙变光洁,制得A3;
第二道次立孔轧制:将A3翻转90°,采用4号孔型G轧制,4号孔型G槽深度H为方坯高度的83%,加工率为来料厚度的17%,出料截面积为来料截面积的84%,制得A4,本道次轧制实现侧边宽度收边,控制宽度方向扩展,并且使侧边材料组织状况得以改善;
④ 加工硬化轧制:
第三道次平孔轧制:将A4翻转90°,采用5号孔型H轧制,5号孔型H槽深度为方坯高度的83%,加工率为来料厚度的17%,出料截面积为来料截面积的80%,制得A5;
第三道次立孔轧制:将A5翻转90°,采用6号孔型I轧制,6号孔型I槽深度H为方坯高度的88%,加工率为来料厚度的12%,出料截面积为来料截面积的80%,制得A6;由于加工硬化的原理,本道次变形量相对前两道次要小,防止铜层与铝的结合开裂。
⑤尺寸预留轧制:
第四道次平孔轧制:将A6翻转90°,采用7号孔型J轧制,7号孔型J槽深度H为方坯高度的81%,加工率为来料厚度的19%,出料截面积为来料截面积的82%,制得A7;
第四道次立孔轧制:将A7翻转90°,采用8号孔型K轧制,8号孔型K槽深度H为方坯高度的93%,加工率为来料厚度的7%,立孔轧完成面积缩变7%,制得A8;这两个道次主要作用是控制厚度方向压下,实现宽度方向适量限制,使侧面铜铝结合良好;
⑥成品拉拔前精轧,采用9号孔型L轧制,9号孔型L槽深度H为方坯高度的92%,加工率为来料厚度的8%,宽度方向加工量控制在2mm,出料截面积为来料截面积的8%,制得A9;本道次的主要作用是精确控制拉拔前截面尺寸,使厚度与宽度满足拉拔尺寸要求,预留太大的拉拔余量会使铜层变形不均匀甚至铜层拉裂,预留不足的拉拔余量会使拉拔出的材料R角加工不到,表面粗糙或缺材。
轧制完成制得的A9经拉拔工艺处理,拉拔速度控制到30 m/min,拉拔在厚度和宽度方向上都有所缩减,厚度上缩减量控制到3.5mm,宽度方向上控制到2mm,拉拔后两道次的截面积总缩减量控制到6%。