CN107052074B - 大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法 - Google Patents
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107052074B CN107052074B CN201710113219.6A CN201710113219A CN107052074B CN 107052074 B CN107052074 B CN 107052074B CN 201710113219 A CN201710113219 A CN 201710113219A CN 107052074 B CN107052074 B CN 107052074B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- annealing
- high tin
- aluminium
- composite board
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/02—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B47/00—Auxiliary arrangements, devices or methods in connection with rolling of multi-layer sheets of metal
- B21B47/02—Auxiliary arrangements, devices or methods in connection with rolling of multi-layer sheets of metal for folding sheets before rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0081—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for slabs; for billets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
- B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
- B21B2001/386—Plates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金‑钢复合板的制备方法,将铝锭、锡锭和中间合金进行熔炼浇铸得到板坯,板坯初轧得到高锡铝初轧板,并经退火、打磨后用退火处理的纯铝板覆铝轧制,得到高锡铝合金覆铝板;将其与经退火、打磨处理的钢板铆接并冷轧复合得到良好机械结合的高锡铝合金‑钢复合板,然后对高锡铝合金‑钢复合板进行扩散退火处理,以得到高锡铝合金‑钢复合板成品,最后按照轴瓦规格裁切所得到的高锡铝合金‑钢复合板。本方法采用水冷模制备高锡铝合金锭坯,经铣面、初轧、覆铝、与钢背冷轧复合、退火处理等,制备出大规格、界面结合强度和剪切强度高的高锡铝合金‑钢复合板,可满足大型低速柴油机国产化的需求。
Description
技术领域
本发明属于金属复合板加工领域,具体涉及应用于大型低速柴油机轴瓦的高锡铝合金-钢复合板的制备方法。
背景技术
铝合金是大型重载柴油机广泛应用的轴瓦材料。高锡铝合金因其摩擦系数低、疲劳强度高、抗咬合性好、紧急运行特性好而应用于大型低速柴油机薄壁轴瓦。高锡铝合金通常指Sn含量大于20%的铝锡合金。随着锡含量增加,铝锡合金的硬度和疲劳强度有一定下降,但抗咬合性,镶嵌性,顺应性随之增加,抗咬合负荷可随之增大,轴颈磨损相应降低。即使在润滑不良,油膜无法建立的条件下,锡也能在轴颈表面形成一种保护膜,克服摩擦力的急剧变化,能较好保持润滑油膜的连续性,不致引起轴瓦局部负荷急剧升高。铝锡合金通常含有1%左右Cu元素,可强化铝基体,并减少铝锡合金中锡的偏析。随着Cu含量增加,硬度和疲劳强度提高,但表面性能下降,磨合状况恶化。高锡铝合金由于强度较低,在重载荷下易发生变形,造成油层间隙减小,油膜中断以致引起主轴咬死等。所以,通常将铝锡合金覆到钢背上,形成双金属复合板。为了提高铝锡合金与钢背的结合强度,在钢与铝锡合金之间增加一层纯铝作为中间层。该结构的铝锡合金轴瓦使用性能优异,寿命一般可达6000~10000小时。
我国每年生产数百台低速船舶柴油机,所用高锡铝合金轴瓦全部进口奥地利Miba等国外公司产品,成为制约大型低速柴油机国产化率的关键部件之一。造成这一局面的根本原因在于国内尚不能生产大规格高锡铝合金-钢复合板。
发明内容
本发明的目的是提供一种大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,采用水冷模制备高锡铝合金锭坯,经铣面、初轧、覆铝、与钢背冷轧复合、退火处理等,制备出大规格、界面结合强度和剪切强度高的高锡铝合金-钢复合板,满足大型低速柴油机国产化的需求。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,包括如下步骤:
步骤一:在石墨坩埚中将铝锭熔化,再加入AlCu50中间合金,待熔体温度降至690℃~710℃时,分批加入预热的锡锭,每次加入锡锭后充分搅拌,并将熔体温度控制在690℃~710℃,精炼扒渣后得到待浇铸的合金液;
步骤二:将步骤一得到的合金液浇铸在水冷金属模中成型并脱模,得到板坯,在浇铸的过程中,每次浇铸前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌,并控制浇铸温度在690℃~710℃;
步骤三:将步骤二得到的板坯铣面后进行初轧,以板材边部不开裂为准,经多道次轧制得到高锡铝初轧板;
步骤四:对步骤三得到的高锡铝初轧板进行退火处理,退火后空冷,并打磨表面待用;
步骤五:将纯铝板进行退火处理,退火后空冷,并将纯铝板的待复合面打磨至失去金属光泽,再除去表面铝屑,清洗后覆在步骤四经打磨的高锡铝初轧板表面,并在咬入端铆接后,送入轧机进行覆铝轧制得到高锡铝合金,控制覆铝轧制首道次轧制变形量为35%~55%;
步骤六:在首道次覆铝轧制后,对高锡铝合金进行退火,退火后空冷,再进行轧制,得到高锡铝合金覆铝板,每道次轧制变形量不超过25%,以板材边部不开裂为准,并在板材边部临近开裂之前进行退火后再进行轧制;
步骤七:对步骤六得到的高锡铝合金覆铝板进行打磨并清洗,备用;
步骤八:将裁切后的钢板进行退火处理,退火后炉冷,炉温低于500℃后打开炉门冷却;
步骤九:对步骤八处理后的钢板进行打磨,除去钢板表面碎屑后进行清洗,并与步骤七处理后的高锡铝合金覆铝板在咬入端进行铆接后,进行冷轧复合,形成机械结合的高锡铝合金-钢复合板;
步骤十:将步骤九机械结合的高锡铝合金-钢复合板进行扩散退火以在界面形成冶金结合,退火后炉冷至200℃,开炉即可得到高锡铝合金-钢复合板成品。
进一步的,所述铝锭选用99.7wt%Al,锡锭选用99.99wt%Sn,铝锭和锡锭锯切成小块,每块重量不超过0.5kg,AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg。
进一步的,在步骤三中每道次轧制的变形量不超过12%。
进一步的,在步骤四中,退火条件是:退火温度300℃~350℃,退火时间1~4h。
进一步的,在步骤五中,退火的条件是:退火温度400℃~500℃,退火时间2h~5h。
进一步的,在步骤六中,退火的条件是:退火温度300℃~350℃,退火时间1h~4h。
进一步的,在步骤八中,钢板的退火条件是:退火温度750℃~930℃,退火时间2h~5h,升温速率≤300℃/h。
进一步的,所述扩散退火的条件是:退火温度400℃~500℃,退火时间1h~5h。
进一步的,在所述步骤五和步骤七中,采用不锈钢抛光轮进行打磨。
本发明的技术效果是:
本发明通过石墨坩埚和电阻炉严格控制合金中Fe、Mn、Si杂质元素含量;通过水冷铸模实现了高锡铝板坯的Sn元素偏析控制;以不锈钢抛光轮代替酸碱洗,清除待复合表面的氧化物等污物;以大首道次变形量实现高锡铝合金板覆铝及其与钢板的复合。所制备高锡铝合金-钢复合板具有如下特点:
(1)制备Sn含量35%~42%和45%~52%的高锡铝合金-钢复合板;
(2)铝锡合金层中杂质元素Fe、Si、Mn均小于0.1%;
(3)钢背材料为08Al、10号碳钢,含碳量提高至0.13%;
(4)高锡铝合金-钢复合板厚度可达12mm,宽度可达180mm;
(5)间接法测得复合板粘结强度达64.8MPa,断粘结面;
(6)直接法测得复合板粘结强度达58MPa;
(7)复合板剪切强度达86MPa。
附图说明
图1是进口轴瓦在标尺为100微米的金相组织图;
图2是进口轴瓦在标尺为20微米的金相组织图;
图3是利用本发明方法制备的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板在标尺为100微米的金相组织图;
图4是利用本发明方法制备的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板在标尺为100微米的扫描电镜图;
图5是利用本发明方法制备的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板在标尺为20微米的扫描电镜图。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,包括如下步骤:
(1)合金熔炼
铝锭选用99.7wt%Al,锡锭选用99.99wt%Sn,Cu以中间合金AlCu50的形式加入;锡锭和铝锭锯切成小块,每块重量不超过0.5kg,AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg;采用电阻炉和300#石墨坩埚进行熔炼,将石墨坩埚加热至450℃,然后加入铝锭,升温至720℃使铝锭全部熔化,加入AlCu50中间合金;之后将熔体温度降至690℃,分批加入预热的锡锭,每次加入锡锭后充分搅拌,温度控制在690℃,精炼扒渣后开始浇铸;
(2)板坯浇铸
采用水冷金属模进行板坯浇铸,板坯采用立式浇铸,规格为25mm×200mm×190mm,水冷金属模模具内表面喷涂脱模剂,每次浇铸之前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌,浇铸温度控制在690℃;
(3)初轧
将所获得的板坯铣面至20mm×195mm×160mm后进行初轧,以板材边部不开裂为准,共轧制5道次,每道次下压量为2mm、2mm、1.5mm、1.5mm、1mm,道次变形量分别为10%、11.1%、9.4%、10.3%、7.7%,将板坯由20mm轧制到12mm,得到高锡铝初轧板;
(4)退火
采用带循环风的干燥箱对步骤(3)所得的12mm的高锡铝初轧板进行退火,退火温度350℃,退火时间2h,退火后空冷,采用砂带机和P40砂带打磨表面后待用;
(5)覆铝轧制
采用1.2mm的纯铝板进行覆铝,纯铝板退火温度450℃,退火时间5h,退火后空冷,采用手动不锈钢抛光轮打磨铝板待复合面,直到铝板均匀失去金属光泽为止,除去铝板表面铝屑,用丙酮清洗后与经步骤(4)处理后的高锡铝初轧板在咬入端铆接,然后采用二辊轧机轧制,首道次轧制变形量35%;
(6)退火→冷轧→退火
首道次覆铝轧制后高锡铝初轧板厚度为9.4mm,先进行退火,退火温度350℃,退火时间2h,退火后空冷,再进行5道次轧制,得到高锡铝合金覆铝板;下压量依次为1.5mm、1.5mm、1.4mm、1mm、1mm,变形量依次为16%、19%、22%、20%、25%,以板材边部不开裂为准,并在每2道次轧制后退火一次;最终高锡铝合金覆铝板总厚度为3.2mm~3.4mm,覆铝层厚度为0.3mm~0.4mm;
(7)表面打磨
采用手动不锈钢抛光轮打磨高锡铝合金覆铝板待复合表面,打磨后板厚2.1mm~3.3mm;
(8)钢板退火
钢板选用08Al优质碳素结构钢热轧板,厚度为12mm,钢板裁切为200mm×700mm的条带后进行退火,退火温度750℃,退火时间3h,升温速率≤300℃/h,退火后炉冷,炉温低于500℃后打开炉门冷却;
(9)钢板表面打磨
采用砂带机和P40砂带打磨退火处理后的钢板表面,直至露出光亮新鲜金属,并除去表面碎屑;
(10)与高锡铝合金覆铝板铆接
将步骤(7)处理后的高锡铝合金覆铝板裁切为宽180mm,长500mm,与步骤(9)打磨后的钢板一同用丙酮清洗后在咬入端进行铆接后,进行冷轧复合;
(11)冷轧复合
冷轧复合采用二辊轧机,首道次下压量为5mm,变形量32.7%,以形成良好的机械结合的高锡铝合金-钢复合板;
(12)扩散退火
高锡铝合金-钢复合板的机械结合不够牢固,需要扩散退火使界面形成冶金结合,退火温度500℃,退火时间1h,炉冷至200℃后开炉,得到高锡铝合金-钢复合板成品;
(13)裁切
按照轴瓦规格裁切所得到的高锡铝合金-钢复合板。
对以上方法所制备的高锡铝合金-钢复合板进行检测,其结果为:Sn:35.75%~37.63%,Fe:0.073%,Mn:<0.010%,Si:0.086%;高锡铝合金板厚3.2mm~3.4mm,覆铝层厚度0.2mm~0.3mm;复合板厚度10.95mm~11.59mm;间接法测得结合强度64.8MPa,断粘结面;直接法测得结合强度58MPa,剪切强度86MPa。
实施例2
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,包括如下步骤:
(1)合金熔炼
铝锭选用99.7wt%Al,锡锭选用99.99wt%Sn,Cu以中间合金AlCu50的形式加入;锡锭和铝锭锯切成小块,每块重量不超过0.5kg,AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg;采用电阻炉和300#石墨坩埚进行熔炼,将石墨坩埚加热至450℃,然后加入铝锭,升温至720℃使铝锭全部熔化,加入AlCu50中间合金;之后将熔体温度降至710℃,分批加入预热的锡锭,每次加入锡锭后充分搅拌,温度控制在710℃,精炼扒渣后开始浇铸;
(2)板坯浇铸
采用水冷金属模进行板坯浇铸,板坯采用立式浇铸,规格为25mm×200mm×190mm,水冷金属模模具外壁设置水冷通道,进水管接循环冷却水,模具内表面喷涂脱模剂,每次浇铸之前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌,并控制浇铸温度在710℃;
(3)初轧
将所获得的板坯铣面至20mm×195mm×160mm后进行初轧,以板材边部不开裂为准,共轧制6道次,每道次下压量为1.5mm、1.5mm、1.5mm、1.5mm、1mm、1mm,道次变形量分别为7.5%、8.1%、8.8%、9.7%、7.1%、7.7%,将板坯由20mm轧制到12mm,得到高锡铝初轧板;
(4)退火
采用带循环风的干燥箱对步骤(3)所得的12mm的高锡铝初轧板进行退火,退火温度350℃,退火时间3h,退火后空冷,采用砂带机和P40砂带打磨表面后待用;
(5)覆铝轧制
采用1mm的纯铝板进行覆铝,纯铝板退火温度450℃,退火时间4h,退火后空冷,采用手动不锈钢抛光轮打磨铝板待复合面,直到铝板均匀失去金属光泽为止,除去铝板表面铝屑,用丙酮清洗后与经步骤(4)处理后的高锡铝初轧板在咬入端铆接,然后采用二辊轧机轧制,首道次轧制变形量40%;
(6)退火→冷轧→退火
首道次覆铝轧制后高锡铝初轧板厚度为8.4mm,先进行退火,退火温度350℃,退火时间2h,退火后空冷,再进行4道次轧制,得到高锡铝合金覆铝板;下压量依次为1.4mm、1.5mm、1mm、1mm,变形量依次为16.7%、21.4%、18.2%、22.2%,以板材边部不开裂为准,并在每2道次轧制后退火一次;最终高锡铝合金覆铝板总厚度为3.4mm~3.5mm,覆铝层厚度为0.3mm~0.4mm;
(7)表面打磨
采用手动不锈钢抛光轮打磨高锡铝合金覆铝板待复合表面,打磨后板厚3.2mm~3.4mm;
(8)钢板退火
钢板选用10号优质碳素结构钢热轧板,厚度为12mm,钢板裁切为200mm×800mm的条带后进行退火,退火温度750℃,退火时间3h,升温速率≤300℃/h,退火后炉冷,炉温低于500℃后打开炉门冷却;
(9)钢板表面打磨
采用砂带机和P40砂带打磨退火处理后的钢板表面,直至露出光亮新鲜金属,并除去表面碎屑;
(10)与高锡铝合金覆铝板铆接
将步骤(7)处理后的高锡铝合金覆铝板裁切为宽180mm,长550mm,与步骤(9)打磨后的钢板一同用丙酮清洗后在咬入端进行铆接后,进行冷轧复合;
(11)冷轧复合
冷轧复合采用二辊轧机,首道次下压量为7.7mm,变形量50%,以形成良好的机械结合的高锡铝合金-钢复合板;
(12)扩散退火
高锡铝合金-钢复合板的机械结合不够牢固,需要扩散退火使界面形成冶金结合,退火温度500℃,退火时间2h,炉冷至200℃后开炉,得到高锡铝合金-钢复合板成品;
(13)裁切
按照轴瓦规格裁切所得到的高锡铝合金-钢复合板。
对以上方法所制备的高锡铝合金-钢复合板进行检测,其结果为:Sn含量49.17%~51.92%,Fe:0.096%,Mn:<0.010%,Si:0.037%;高锡铝合金板厚3.4mm~3.5mm,覆铝层厚度0.2mm~0.3mm;复合板厚度7.7mm~7.9mm;间接法测得结合强度60.2MPa,断粘结面;直接法测得结合强度54MPa,剪切强度79MPa。
实施例3
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,包括如下步骤:
(1)合金熔炼
铝锭选用99.7wt%Al,锡锭选用99.99wt%Sn,Cu以中间合金AlCu50的形式加入;锡锭和铝锭锯切成小块,每块重量不超过0.5kg,AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg;采用电阻炉和300#石墨坩埚进行熔炼,将石墨坩埚加热至450℃,然后加入铝锭,升温至720℃使铝锭全部熔化,加入AlCu50中间合金;之后将熔体温度降至700℃,分批加入预热的锡锭,每次加入锡锭后充分搅拌,温度控制在700℃,精炼扒渣后开始浇铸;
(2)板坯浇铸
采用水冷金属模进行板坯浇铸,板坯采用立式浇铸,规格为25mm×200mm×190mm,水冷金属模模具外壁设置水冷通道,进水管接循环冷却水,模具内表面喷涂脱模剂,每次浇铸之前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌,并将浇铸温度控制在700℃;
(3)初轧
将所获得的板坯铣面至20mm×195mm×160mm后进行初轧,以板材边部不开裂为准,共轧制6道次,下压量依次为1.5mm、1.5mm、1.5mm、1.5mm、1mm、1mm,道次变形量分别为7.5%、8.1%、8.8%、9.7%、7.1%、7.7%,将板坯由20mm轧制到12mm,得到高锡铝初轧板;
(4)退火
采用带循环风的干燥箱对步骤(3)所得的12mm的高锡铝初轧板进行退火,退火温度300℃,退火时间1h,退火后空冷,采用砂带机和P40砂带打磨表面后待用;
(5)覆铝轧制
采用1mm的纯铝板进行覆铝,纯铝板退火温度400℃,退火时间2h,退火后空冷,采用手动不锈钢抛光轮打磨铝板待复合面,直到铝板均匀失去金属光泽为止,除去铝板表面铝屑,用丙酮清洗后与经步骤(4)处理后的高锡铝初轧板在咬入端铆接,然后采用二辊轧机轧制,首道次轧制变形量45%;
(6)退火→冷轧→退火
首道次覆铝轧制后高锡铝初轧板厚度为7.7mm,先进行退火,退火温度300℃,退火时间1h,退火后空冷,再进行4道次轧制,得到高锡铝合金覆铝板;下压量依次为1.1mm、1.1mm、1mm、1mm,变形量依次为14.3%、16.7%、18.2%、22.2%,以板材边部不开裂为准,并在每2道次轧制后退火一次;最终高锡铝合金覆铝板总厚度为3.4mm~3.5mm,覆铝层厚度为0.3mm~0.4mm;
(7)表面打磨
采用手动不锈钢抛光轮打磨高锡铝合金覆铝板待复合表面,打磨后板厚3.2mm~3.4mm;
(8)钢板退火
钢板选用10号优质碳素结构钢热轧板,厚度为12mm,钢板裁切为200mm×800mm的条带后进行退火,退火温度930℃,退火时间2h,升温速率≤300℃/h,退火后炉冷,炉温低于500℃后打开炉门冷却;
(9)钢板表面打磨
采用砂带机和P40砂带打磨退火处理后的钢板表面,直至露出光亮新鲜金属,并除去表面碎屑;
(10)与高锡铝合金覆铝板铆接
将步骤(7)处理后的高锡铝合金覆铝板裁切为宽180mm,长550mm,与步骤(9)打磨后的钢板一同用丙酮清洗后在咬入端进行铆接后,进行冷轧复合;
(11)冷轧复合
冷轧复合采用二辊轧机,首道次下压量为6.9mm,变形量45%,以形成良好的机械结合的高锡铝合金-钢复合板;
(12)扩散退火
高锡铝合金-钢复合板的机械结合不够牢固,需要扩散退火使界面形成冶金结合,退火温度400℃,退火时间5h,炉冷至200℃后开炉,得到高锡铝合金-钢复合板成品;
(13)裁切
按照轴瓦规格裁切所得到的高锡铝合金-钢复合板。
对以上方法所制备的高锡铝合金-钢复合板进行检测,其结果为:Sn含量38.14%~39.02%,Fe:0.065%,Mn:<0.010%,Si:0.039%;高锡铝合金板厚3.4mm~3.5mm,覆铝层厚度0.23mm~0.33mm;复合板厚度8.3mm~8.5mm;间接法测得结合强度62MPa,断粘结面;直接法测得结合强度55MPa,剪切强度77MPa。
实施例4
大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,包括如下步骤:
(1)合金熔炼
铝锭选用99.7wt%Al,锡锭选用99.99wt%Sn,Cu以中间合金AlCu50的形式加入;锡锭和铝锭锯切成小块,每块重量不超过0.5kg,AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg;采用电阻炉和300#石墨坩埚进行熔炼,将石墨坩埚加热至450℃,然后加入铝锭,升温至720℃使铝锭全部熔化,加入AlCu50中间合金;之后将熔体温度降至690℃,分批加入预热的锡锭,每次加入锡锭后充分搅拌,温度控制在690℃,精炼扒渣后开始浇铸;
(2)板坯浇铸
采用水冷金属模进行板坯浇铸,板坯采用立式浇铸,规格为25mm×200mm×190mm,水冷金属模模具内表面喷涂脱模剂,每次浇铸之前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌,并将浇铸温度控制在690℃;
(3)初轧
将所获得的板坯铣面至20mm×195mm×160mm后进行初轧,以板材边部不开裂为准,共轧制5道次,每道次下压量为2mm、2mm、1.5mm、1.5mm、1mm,道次变形量分别为10%、11.1%、9.4%、10.3%、7.7%,将板坯由20mm轧制到12mm,得到高锡铝初轧板;
(4)退火
采用带循环风的干燥箱对步骤(3)所得的12mm的高锡铝初轧板进行退火,退火温度320℃,退火时间4h,退火后空冷,采用砂带机和P40砂带打磨表面后待用;
(5)覆铝轧制
采用1.2mm的纯铝板进行覆铝,纯铝板退火温度500℃,退火时间2h,退火后空冷,采用手动不锈钢抛光轮打磨铝板待复合面,直到铝板均匀失去金属光泽为止,除去铝板表面铝屑,用丙酮清洗后与经步骤(4)处理后的高锡铝初轧板在咬入端铆接,然后采用二辊轧机轧制,首道次轧制变形量55%;
(6)退火→冷轧→退火
首道次覆铝轧制后高锡铝初轧板厚度为6.5mm,先进行退火,退火温度320℃,退火时间4h,退火后空冷,再进行3道次轧制,得到高锡铝合金覆铝板;下压量依次为1.3mm、1.2mm、1mm,变形量依次为20%、23.1%、25%,以板材边部不开裂为准,并在每2道次轧制后退火一次;最终高锡铝合金覆铝板总厚度为2.9mm~3.1mm,覆铝层厚度为0.25mm~0.35mm;
(7)表面打磨
采用手动不锈钢抛光轮打磨高锡铝合金覆铝板待复合表面,打磨后板厚2.8mm~3.0mm;
(8)钢板退火
钢板选用08Al优质碳素结构钢热轧板,厚度为12mm,钢板裁切为200mm×700mm的条带后进行退火,退火温度850℃,退火时间5h,升温速率≤300℃/h,退火后炉冷,炉温低于500℃后打开炉门冷却;
(9)钢板表面打磨
采用砂带机和P40砂带打磨退火处理后的钢板表面,直至露出光亮新鲜金属,并除去表面碎屑;
(10)与高锡铝合金覆铝板铆接
将步骤(7)处理后的高锡铝合金覆铝板裁切为宽180mm,长500mm,与步骤(9)打磨后的钢板一同用丙酮清洗后在咬入端进行铆接后,进行冷轧复合;
(11)冷轧复合
冷轧复合采用二辊轧机,首道次下压量为6mm,变形量40%,以形成良好的机械结合的高锡铝合金-钢复合板;
(12)扩散退火
高锡铝合金-钢复合板的机械结合不够牢固,需要扩散退火使界面形成冶金结合,退火温度450℃,退火时间3h,炉冷至200℃后开炉,得到高锡铝合金-钢复合板成品;
(13)裁切
按照轴瓦规格裁切所得到的高锡铝合金-钢复合板。
对以上方法所制备的高锡铝合金-钢复合板进行检测,其结果为:Sn含量46.57%~47.82%,Fe:0.071%,Mn:<0.010%,Si:0.041%;高锡铝合金板厚2.9mm~3.1mm,覆铝层厚度0.25mm~0.35mm;复合板厚度8.9mm~9.1mm;间接法测得结合强度60MPa,断粘结面;直接法测得结合强度56MPa,剪切强度83MPa。
对利用本发明所制得的高锡铝合金-钢复合板采用以下检测方法进行检测:
(1)采用光谱法ICP进行Sn、Cu、Fe、Si、Mn元素的化学成分分析;
(2)采用两种方法测试复合板的粘结强度:间接法和直接法,间接法参照《GB/T8642-2002 热喷涂 抗拉结合强度的测定》,若断裂部位为铝钢界面,则结合强度为界面的结合强度;若断裂部位为粘结面,则界面结合强度大于测量值;直接法参照《GB/T 6396-2008 复合钢板力学及工艺性能试验方法》;
(3)复合板的剪切强度测试参照《GB/T 6396-2008 复合钢板力学及工艺性能试验方法》;
(4)金相组织分析参照《GB/T 13298-1991 金属显微组织检验方法》。
检测结果如下:
(1)制备的高锡铝合金-钢复合板Sn含量35%~42%和45%~52%;
(2)铝锡合金层中杂质元素Fe、Si、Mn均小于0.1%;
(3)钢背材料为08Al、10号碳钢,含碳量提高至0.13%;
(4)高锡铝合金-钢复合板厚度可达12mm,宽度可达180mm;
(5)间接法测得复合板粘结强度达64.8MPa,断粘结面;
(6)直接法测得复合板粘结强度达58MPa;
(7)复合板剪切强度达86MPa。
Claims (8)
1.大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一:在石墨坩埚中将铝锭熔化,再加入AlCu50中间合金,待熔体温度降至690℃~710℃时,分批加入预热的锡锭,每次加入锡锭后充分搅拌,并将熔体温度控制在690℃~710℃,精炼扒渣后得到待浇铸的合金液;
步骤二:将步骤一得到的合金液浇铸在水冷金属模中成型并脱模,得到板坯,在浇铸的过程中,每次浇铸前对石墨坩埚内的熔体充分搅拌,并控制浇铸温度在690℃~710℃;
步骤三:将步骤二得到的板坯铣面后进行初轧,以板材边部不开裂为准,经多道次轧制得到高锡铝初轧板;
步骤四:对步骤三得到的高锡铝初轧板进行退火处理,退火后空冷,并打磨表面待用;
步骤五:将纯铝板进行退火处理,退火后空冷,并将纯铝板的待复合面打磨至失去金属光泽,再除去表面铝屑,清洗后覆在步骤四经打磨的高锡铝初轧板表面,并在咬入端铆接后,送入轧机进行覆铝轧制得到高锡铝合金,控制覆铝轧制首道次轧制变形量为35%~55%;
步骤六:在首道次覆铝轧制后,对高锡铝合金进行退火,退火后空冷,再进行轧制,得到高锡铝合金覆铝板,每道次轧制变形量不超过25%,以板材边部不开裂为准,并在板材边部临近开裂之前进行退火后再进行轧制;
步骤七:对步骤六得到的高锡铝合金覆铝板进行打磨并清洗,备用;
步骤八:将裁切后的钢板进行退火处理,退火后炉冷,炉温低于500℃后打开炉门冷却;
步骤九:对步骤八处理后的钢板进行打磨,除去钢板表面碎屑后进行清洗,并与步骤七处理后的高锡铝合金覆铝板在咬入端进行铆接后,进行冷轧复合,形成机械结合的高锡铝合金-钢复合板;
步骤十:将步骤九机械结合的高锡铝合金-钢复合板进行扩散退火以在界面形成冶金结合,退火后炉冷至200℃,开炉即可得到高锡铝合金-钢复合板成品。
2.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,其特征在于:所述铝锭选用99.7wt%Al,锡锭选用99.99wt%Sn,铝锭和锡锭锯切成小块,每块重量不超过0.5kg,AlCu50中间合金每块重量不超过0.1kg。
3.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,其特征在于:在步骤三中每道次轧制的变形量不超过12%。
4.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,其特征在于:在所述步骤四和步骤六中,退火条件是:退火温度300℃~350℃,退火时间1h~4h。
5.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,其特征在于:在步骤五中,退火的条件是:退火温度400℃~500℃,退火时间2h~5h。
6.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,其特征在于:在步骤八中,钢板的退火条件是:退火温度750℃~930℃,退火时间2h~5h,升温速率≤300℃/h。
7.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,其特征在于:所述扩散退火的条件是:退火温度400℃~500℃,退火时间1h~5h。
8.根据权利要求1所述的大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法,其特征在于:在所述步骤五和步骤七中,采用不锈钢抛光轮进行打磨。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710113219.6A CN107052074B (zh) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710113219.6A CN107052074B (zh) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107052074A CN107052074A (zh) | 2017-08-18 |
CN107052074B true CN107052074B (zh) | 2018-08-10 |
Family
ID=59622721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710113219.6A Active CN107052074B (zh) | 2017-02-28 | 2017-02-28 | 大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107052074B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110343886B (zh) * | 2018-04-08 | 2021-07-06 | 南京理工大学 | 一种多晶粒尺度强化铝合金材料的制备方法 |
CN112659670B (zh) * | 2020-12-04 | 2023-04-07 | 山东交通学院 | 一种轻质高强铝合金复合板及其制备方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008127612A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Nippon Steel Corp | 分割コア用無方向性電磁鋼板 |
WO2012168253A1 (de) * | 2011-06-06 | 2012-12-13 | Thyssenkrupp Electrical Steel Gmbh | Verfahren zum herstellen eines kornorientierten, für elektrotechnische anwendungen bestimmten elektrostahlflachprodukts |
CN102935447A (zh) * | 2011-08-15 | 2013-02-20 | 上海核威实业有限公司 | 铝锡40铜-钢金属轴承材料及其制造方法 |
CN104419865A (zh) * | 2013-08-31 | 2015-03-18 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种易开盖用冷轧镀锡板及其生产方法 |
CN104690105A (zh) * | 2013-12-09 | 2015-06-10 | 青岛平度市旧店金矿 | 一种生产铝青铜-钢双金属轴承材料的新工艺 |
-
2017
- 2017-02-28 CN CN201710113219.6A patent/CN107052074B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008127612A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Nippon Steel Corp | 分割コア用無方向性電磁鋼板 |
WO2012168253A1 (de) * | 2011-06-06 | 2012-12-13 | Thyssenkrupp Electrical Steel Gmbh | Verfahren zum herstellen eines kornorientierten, für elektrotechnische anwendungen bestimmten elektrostahlflachprodukts |
CN102935447A (zh) * | 2011-08-15 | 2013-02-20 | 上海核威实业有限公司 | 铝锡40铜-钢金属轴承材料及其制造方法 |
CN104419865A (zh) * | 2013-08-31 | 2015-03-18 | 上海梅山钢铁股份有限公司 | 一种易开盖用冷轧镀锡板及其生产方法 |
CN104690105A (zh) * | 2013-12-09 | 2015-06-10 | 青岛平度市旧店金矿 | 一种生产铝青铜-钢双金属轴承材料的新工艺 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107052074A (zh) | 2017-08-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20080164003A1 (en) | Method and Installation for Producing Light Gauge Steel with a High Manganese Content | |
US9896754B2 (en) | Aluminum alloy sheet excellent in press-formability and shape fixability and method of production of same | |
CN103205608B (zh) | 用于铝蜂窝板芯的稀土铝锰合金箔的制备方法 | |
CA2134342C (en) | Thin cast strip and thin steel sheet of common carbon steel containing large amounts of copper and tin and process for producing the same | |
CN110293145B (zh) | 一种镁铝复合板材及其制备方法 | |
CN107052074B (zh) | 大型低速柴油机轴瓦用高锡铝合金-钢复合板的制备方法 | |
JPH0873977A (ja) | 熱間圧延用ロール外層材及び熱間圧延用ロールの製造方法 | |
US20050205170A1 (en) | High copper low alloy steel sheet | |
WO2009052551A1 (en) | High copper low allowy steel sheet | |
CN100386463C (zh) | 改良的复合高铬钢轧辊及制备方法 | |
JP6516093B2 (ja) | 連続鋳掛け肉盛鋳造製圧延用複合ロール | |
JP3632640B2 (ja) | 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール | |
CN107557625B (zh) | 一种新能源汽车用高韧性铝板带材及其生产方法 | |
CN102935447B (zh) | 铝锡40铜-钢金属轴承材料及其制造方法 | |
JP6589443B2 (ja) | Al−Si−Mg系アルミニウム合金板、該合金板の製造方法及び合金板を用いた自動車用部品 | |
CN115821149B (zh) | 一种解决铸钢类产品裂纹的方法 | |
JP4456505B2 (ja) | 成形用アルミニウム合金板の製造方法 | |
JP2902328B2 (ja) | 熱間圧延用ロール、ロール外層材及び熱間圧延用ロールの製造方法 | |
JP4123903B2 (ja) | 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール | |
CN102936676A (zh) | 铝锌硅材料、铝锌硅-钢金属轴承材料及其制造工艺 | |
JP2001200335A (ja) | 圧延用ロール | |
CN108823566B (zh) | 一种提高韧性的轧辊激光熔覆合金材料 | |
JP7400771B2 (ja) | 熱間圧延用ロール外層材および熱間圧延用複合ロール | |
JP4222964B2 (ja) | 自動車外板用アルミニウム合金板とその製造方法および自動車外板 | |
JP2010242149A (ja) | マグネシウム合金及びマグネシウム合金板の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |