CN105521994A - 一种铝钢复合板材及其复合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铝钢复合板材，包括基材钢板和复材铝合金板，所述复合板材是加热到100℃-120℃的钢板与常温的铝合金板异温轧制复合而成。本发明还涉及一种铝钢复合板材的复合方法，包括步骤：准备复合所需基材钢板与复材铝合金板；将钢板加热到100℃-120℃；将加热后的钢板与常温的铝合金板层状叠放一起；将叠放一起的钢板和铝合金板轧制复合。本发明的技术方案通过异温轧制复合的方法加工复合板材，减小了复合加工压下量，降低了对轧制设备的要求，同时也降低了能耗，节约了轧制复合成本。

Description

一种铝钢复合板材及其复合方法
技术领域
本发明主要涉及复合板材领域，尤其涉及一种铝钢复合板材及其复合方法。
背景技术
随着节能减排的深入，火力发电的冷却***都采用空冷技术。空冷单元有直接冷却和间接冷却两种冷却形式。采用间接冷却的方式，前期投入大但后期维护成本低；而采用直接冷却的方式，前期投入小但后期维护成本高。采用间接冷却的方式，空冷单元通过机械膨胀的制管方式将铝管与铝合金翅片连接；而采用直接冷却的方式，空冷单元通过焊接冶金的方式将钢管与铝合金翅片连接在一起。相比较而言，采用是直接冷却方式的空冷单元其散热效果更好。
但是由于铝合金翅片与碳钢无法直接钎焊，因此，只能在碳钢表面包覆一层铝层，起到连接铝合金翅片和碳钢的中间桥梁作用。而由于铝合金与碳钢之间各项性能差异巨大，很难通过普通方法将其有效地结合在一起。通常把不同材料层状叠加结合在一起的方法称为复合。
复合板材是将两种或两种以上的材料进行物理或冶金的结合。金属层状复合材料是两种或两种以上的金属通过相应的复合工艺制成的复合材料，各组元材料成层状分布，并不是其中某一组元均匀的分散于其他组元当中。在层状复合材料中，每一组元充分发挥其不同的性能，这样复合材料具有更多更好的性能，以及更低的成本。
结合目前的复合技术，铝钢复合板的复合方法主要有***复合法、轧制复合法和镀层复合法等。
***复合，是将制备好的复板放置在基板之上，然后在复板上铺设一层***，利用******时产生的瞬时超高压和超高速冲击能实现金属层间的固态冶金结合。采用***复合的方式，生产成本巨大，且生产现场危险，会造成环境污染，且复合比率无法控制，复合铝层厚度控制精度较低，厚度波动大，无法批量生产，生产出来的复合板界面结合强度不均匀。
若采用钢板上镀铝的方法，则形成的铝层较薄，厚度控制精度不够，表面质量难控制，复合板界面结合强度偏低，易在钎焊铝合金翅片时发生铝层脱落的现象，因而该种方法得到的复合板使用效果不佳。
轧制复合主要有热轧复合和冷轧复合。轧制复合生产率较***复合、焊接复合等要高，可以进行轧制复合的材料种类也很多，因此得到了广泛的应用。
热轧复合法是将复材和基材重叠，通过焊接等方法固定，通过热轧使复材与基材复合在一起的方法。热轧复合生产成本相对较低，生产效率高，生产流程简便，适合大批量生产。但热轧复合法也有其缺点，有些金属在热轧过程中容易产成脆性金属间化合物，例如铝/钢。
冷轧复合的基本原理是：在轧机的大压力下，金属内部发生塑性变形，直到金属表层破碎，洁净破碎的表面相互接触、活化，两层金属在结合界面形成冶金结合。它与热轧的根本区别在于，由于金属未经加热，必须对复合组元施以大的道次压下量，特别是第一道次压下量，只有这样才能使结合界面的物理接触达到原子级结合。
在现有文献及相关专利如公开号为CN103599932A的中国专利说明书中提到的冷轧复合加工率为60％-70％时才能基本复合。因为在特定温度下,金属发生再结晶需要一个最小变形量即临界变形量，低于此变形量,则不发生再结晶。这么大的首道次加工率对冷轧复合机要求较高，而轧制复合加工率越大，相应的能耗越大，不利于节能减排，且单道次冷轧复合加工压下量越高，加工硬化则更严重，头尾卷取也困难。
近些年来,国内外研究者都在千方百计地寻求降低轧制临界变形率的方法,国内开始研究对基、复材采用不同的轧制温度的异温轧制复合技术。
因此，为了克服上述常用复合方法所存在的缺陷，有必要提供一种通过异温轧制复合的方法及采用该方法得到的复合板，以便降低冷轧复合加工压下量，进而降低能耗，节约轧制复合成本。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种铝钢复合板材及其复合方法，即通过异温轧制复合的方法，把钢与铝合金复合在一起而形成铝钢复合板材，减小复合轧制压下量。
本发明提供了一种铝钢复合板材，包括基材钢板和复材铝合金板，所述复合板材是加热到100℃-120℃的钢板与常温的铝合金板异温轧制复合而成。
上述的复合板材，所述基材钢板为低碳钢，复合前的厚度为2.6mm-3.0mm。
上述的复合板材，所述复材铝合金板为1060，复合前的厚度为0.12mm-0.17mm。
上述的复合板材，所述铝钢复合板材的厚度为1.35mm-1.62mm。
本发明提供了一种铝钢复合板材的复合方法，其特征在于，所述复合是把钢板加热到100℃-120℃与常温的铝合金板异温轧制复合而成。
上述的方法，所述复合方法包括以下步骤：
A、准备复合所需基材钢板与复材铝合金板；
B、将钢板加热到100℃-120℃；
C、将加热后的钢板与常温的铝合金板层状叠放一起；
D、将叠放一起的钢板和铝合金板轧制复合。
上述的方法，其中步骤B所述钢板是在表面处理的过程中被加热的。
上述的方法，所述轧制复合时的加工变形量为45％-50％。
上述的方法，所述基材钢板为低碳钢，复合前的厚度为2.6mm-3.0mm；所述复材铝合金板为1060，复合前的厚度为0.12mm-0.17mm。
上述的方法，所述复合板材复合后的厚度为1.35mm-1.62mm。
附图说明
图1是本发明实施例的轧制复合工艺流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
轧制变形量和轧制温度对复合板的复合效果和成形性有重要影响，变形量太小，无法达到临界变形，不能实现复合，而变形量过大，影响板材的成形性，容易造成板材破裂。适当的加热能提高结合强度，过分或不充分的加热，将不利于提高结合强度。因而本发明技术方案提供的铝钢复合板材的制备技术主要为异温轧制技术，通过适当升高钢带温度，再将铝带与钢带送入轧机进行轧制复合，这种轧制复合工艺可以降低轧制复合的临界压下量。
如图1所示是根据本发明实施例的轧制复合工艺流程示意图，其中1为复合板材，11为复合前的复材铝合金板，12为复合前的基材钢板，2为复合轧机的轧辊。本发明提供了一种铝钢复合板材的复合方法及由该种方法得到的复合板材，下面通过具体实施例加以说明。
第一实施例
本实施例中分别选用厚度为2.6mm的低碳钢材料与厚度为0.12㎜的1060铝合金材料作为复合板材1的基材12与复材11。
将表面打磨处理后的低碳钢材料头部先通过复合轧机的轧辊2一定距离。需要说明的是，通过表面打磨去锈斑、氧化物等处理后钢带温度可升到100-120℃。钢带复合前不需要降温，可以直接进入轧机与铝合金带材进行异温轧制复合。
铝合金带材被卷曲在开卷机上。将常温的铝合金材料薄带头部与送入轧辊的钢板平行送入轧机轧辊入口处。待轧辊对叠放一起的钢板与铝合金材料压下后，启动铝带开卷机，对卷取在其上的铝合金带材卸卷以供给所需的铝合金。同时在轧辊的转动作用下从卷取机上卸下来足够长的铝带被带入轧辊向前移动。轧辊压下的同时，铝合金与下面叠放的钢板被轧机轧制复合，最终得到厚度为1.35mm的铝/钢复合材料。
经相关检验设备检查，轧制后的钢板与铝合金很好地复合在了一起，且无铝层脱落现象、无气泡产生，复合层的厚度均匀。经实际验证，在后续退火、平整等工序处理时不会产生铝层穿孔脱落的现象。并经过专用模具拉伸、撕裂试验测试，铝/钢界面结合强度好，亦无铝脱落。
与***复合、镀铝复合方法相比较，这种轧制复合后铝层厚度控制均匀，且加工更环保，更安全。该种轧制复合可通过轧机实现卷带连续复合，生产效率高，成材率高。
对比轧制前后复合板的厚度，可计算获得复合时复合板的轧制变形量约为50％。与采用常温冷轧的复合工艺中复合加工率为60％-70％相比，该种方法使得复合轧制压下量至少减少10％，降低了能耗，同时降低了轧制复合成本。
第二实施例
本实施例中分别选用厚度为2.8mm的低碳钢材料与厚度为0.15㎜的1060铝合金材料作为复合板材1的基材12与复材11。
依照与第一实施例相同的方法对上述基材和复材进行异温轧制复合，最终得到厚度为1.58mm的铝/钢复合材料1。
经相关检验设备检查，轧制后的钢板与铝合金很好地复合在了一起，且无铝层脱落现象、无气泡产生，复合层的厚度均匀。经实际验证，在后续退火、平整等工序处理时不会产生铝层穿孔脱落的现象。并经过专用模具拉伸、撕裂试验测试，铝/钢界面结合强度好，亦无铝脱落。
对比轧制前后复合板的厚度，可计算获得复合时复合板的轧制变形量约为45％。与采用常温冷轧的复合工艺中复合加工率为60％-70％相比，该种方法使得复合轧制压下量至少减少15％，降低了能耗，同时降低了轧制复合成本。
第三实施例
本实施例中分别选用厚度为3.0mm的低碳钢材料与厚度为0.17㎜的1060铝合金材料作为复合板材1的基材12与复材11。
依照与第一实施例相同的方法对上述基材和复材进行异温轧制复合，最终得到厚度为1.62mm的铝/钢复合材料1。
经相关检验设备检查，轧制后的钢板与铝合金很好地复合在了一起，且无铝层脱落现象、无气泡产生，复合层的厚度均匀。经实际验证，在后续退火、平整等工序处理时不会产生铝层穿孔脱落的现象。并经过专用模具拉伸、撕裂试验测试，铝/钢界面结合强度好，亦无铝脱落。
对比轧制前后复合板的厚度，可计算获得复合时复合板的轧制变形量约为48％。与采用常温冷轧的复合工艺中复合加工率为60％-70％相比，该种方法使得复合轧制压下量至少减少12％，降低了能耗，同时降低了轧制复合成本。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种铝钢复合板材，包括基材钢板和复材铝合金板，其特征在于，所述复合板材是加热到100℃-120℃的钢板与常温的铝合金板异温轧制复合而成。
2.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述基材钢板为低碳钢，复合前的厚度为2.6mm-3.0mm。
3.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述复材铝合金板为1060，所述复材铝合金板复合前的厚度为0.12mm-0.17mm。
4.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述铝钢复合板材的厚度为1.35mm-1.62mm。
5.一种铝钢复合板材的复合方法，其特征在于，所述复合是把钢板加热到100℃-120℃与常温的铝合金板异温轧制复合而成。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述复合方法包括以下步骤：
A、准备复合所需基材钢板与复材铝合金板；
B、将钢板加热到100℃-120℃；
C、将加热后的钢板与常温的铝合金板层状叠放一起；
D、将叠放一起的钢板和铝合金板轧制复合。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤B中钢板是在表面处理的过程中被加热的。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述轧制复合时的加工变形量为45％-50％。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基材钢板为低碳钢，复合前的厚度为2.6mm-3.0mm；所述复材铝合金板为1060，复合前的厚度为0.12mm-0.17mm。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述复合板材复合后的厚度为1.35mm-1.62mm。
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