CN107282915A - 铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法 - Google Patents

铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法 Download PDF

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李元东
孙延蓝
李明
曹驰
陈体军
黄晓锋
马颖
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/16—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills

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Abstract

铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其步骤如下：（1）将铝基板（1）进行打磨，并用丙酮清洗其表面，然后在热处理炉200℃~300℃的环境中保温30min；（2）铝基板通过矫直滚轮进入第一轧辊（2）进行预轧制后，将利用印刷嘴（6）制备的半固态浆料平铺于经过预轧制的基板，然后进入第二轧辊（4）进行轧制，压实，边平铺边轧制；（3）该过程中，通过调节第一轧辊（2）的转速为50r/min~70r/min，使得浆料与铝基板同步复合，并通过后面的矫直滚轮进行矫直，最终实现复合板的印刷成型；（4）该过程中，通过调节升降台（7），控制印刷嘴制备半固态浆料的固相率为20％~40％。

Description

铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法
技术领域
本发明涉及铝基双金属复合板的半固态印刷成型技术。
背景技术
金属层状复合材料既保持了各层金属各自原有的特性，又使其物理、化学、力学性能比单一金属更加优越。近几十年来，金属层状复合材料因其具有多组元优异的性能，已被广泛应用于航天、石油、机械、化工、汽车、造船、建筑、电力、电子等各个领域。已有很多学者在研究，如江苏大学陈刚发明了一种镁合金半固态堆积成型方法（CN103736956A），该方法能解决镁的氧化与挥发问题，同时可以减少零部件制造过程中的体积收缩问题。但同样也存在着问题，主要是制备工艺繁琐，所需的工序多，不以实现机械化生产，使层状复合材料在投入工业生产上遇到困难。因此，层状复合材料制备技术的开发和其界面行为的研究是现阶段需着重解决的关键问题。但是到目前为止并没有提出有效的解决方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法。
本发明是铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其步骤如下：
（1）将铝基板1进行打磨，并用丙酮清洗其表面，然后在热处理炉200℃~300℃的环境中保温30min；
（2）铝基板通过矫直滚轮进入第一轧辊2进行预轧制后，将利用印刷嘴6制备的半固态浆料平铺于经过预轧制的基板，然后进入第二轧辊4进行轧制，压实，边平铺边轧制；
（3）该过程中，通过调节第一轧辊2的转速为50r/min~70r/min，使得浆料与铝基板同步复合，并通过后面的矫直滚轮进行矫直，最终实现复合板的印刷成型；
（4）该过程中，通过调节升降台7，控制印刷嘴制备半固态浆料的固相率为20％~40％。
本发明由于复层金属处于半固态，可以有效减少或避免因凝固收缩在界面形成的铸造缺陷，该方法实用性强，不仅可以实现层状复合材料的双层成型，而且也可以实现三层或者多层成型；不仅适用于铝合金，也可以是镁合金、锌合金、铜合金或者钢铁。
附图说明
图1是铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法示意图，附图标记及对应名称为：铝基板1，第一轧辊2，复层材料3，第二轧辊4，矫直滚轮5，印刷嘴6，升降台7。
具体实施方式
如图1所示，本发明是铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其步骤如下：
（1）将铝基板1进行打磨，并用丙酮清洗其表面，然后在热处理炉200℃~300℃的环境中保温30min；
（2）铝基板通过矫直滚轮进入第一轧辊2进行预轧制后，将利用印刷嘴6制备的半固态浆料平铺于经过预轧制的基板，然后进入第二轧辊4进行轧制，压实，边平铺边轧制；
（3）该过程中，通过调节第一轧辊2的转速为50r/min~70r/min，使得浆料与铝基板同步复合，并通过后面的矫直滚轮进行矫直，最终实现复合板的印刷成型；
（4）该过程中，通过调节升降台7，控制印刷嘴制备半固态浆料的固相率为20％~40％。
以上所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，铝基板是铝合金，或者是纯铝板。
以上所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，所述的铝基板，厚度为1~4mm。
以上所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，所述的矫直滚轮直径为140mm，每组滚轮间的缝隙应比板的厚度大2~4mm，矫直滚轮之间的距离在150mm~200mm范围可调，矫直滚轮与轧辊之间的距离在300~400mm范围可调节。
以上所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，所述的利用印刷嘴制备半固态浆料，是指用模具钢制作的采用楔形漏斗与倾斜板装配在一起来制备半固态浆料；漏斗口尺寸根据基板的宽度和复合层要达到的厚度进行调节；漏斗口到基板的高度能够利用升降台7进行调节，调节范围为200~400mm。
以上所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，所述的半固态浆料，是指温度控制在合金液相线温度与固相线温度之间，固相率约为20％~40%，液固两相均匀混合的合金物料。
以上所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，所述的半固态浆料平铺，边浇注边轧制，是指将印刷嘴制备的半固态浆料平铺于基板，并立即将其送入轧辊轧制、压实。
本发明可以根据以下实例实施，但不限于以下实例；在本发明中所使用的术语，除非有另外的说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义；应理解，实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围；在以下的实施例中，未详细描述的各个过程和方法是本领域中公知的常规方法。
实施例1：
本实施例是具体实施一种铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其具体过程是：首先将A356铝合金基板表面进行打磨、并用丙酮清洗后，在200℃的热处理炉里预热，保温30min后，然后将基板通过矫直滚轮送入轧辊进行预轧制，然后通过矫直滚轮进行矫直；同时将540℃的ZA27熔体加入到印刷嘴漏斗，熔体通过印刷嘴的倾斜板制成ZA27半固态浆料，并进入轧辊与A356铝合金基板复合在一起。该过程中，铝基板厚度1mm，第一轧辊2的转速为50r/min，每组滚轮间的缝隙应比板的厚度大2mm，矫直滚轮之间的距离为150mm，矫直滚轮与轧辊之间的距离为300mm。漏斗口到基板的高度为200mm。固相率为20％。
实施例2：
本实施例是具体实施一种铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其具体过程是：首先将6061铝合金基板表面进行打磨、并用丙酮清洗后，在250℃的热处理炉里预热，保温30min后，然后将基板通过矫直滚轮送入轧辊进行预轧制，然后通过矫直滚轮进行矫直；同时将640℃的A356熔体加入到印刷嘴漏斗，熔体通过印刷嘴的倾斜板制成A356半固态浆料，并进入轧辊与6061铝合金基板印刷复合在一起。该过程中，铝基板1的厚度为2mm，第一轧辊2的转速为60 r/min，每组滚轮间的缝隙应比板的厚度大3 mm，矫直滚轮之间的距离为180mm，矫直滚轮与轧辊之间的距离为350mm。漏斗口到基板的高度为300mm。固相率为30％。
实施例3：
本实施例是具体实施一种铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其具体过程是：首先将7075铝合金基板表面进行打磨、并用丙酮清洗后，在300℃的热处理炉里预热，保温30min后，然后将基板通过矫直滚轮送入轧辊进行预轧制，然后通过矫直滚轮进行矫直；同时将640℃的A356熔体加入到印刷嘴漏斗，熔体通过印刷嘴的倾斜板制成A356半固态浆料，并进入轧辊与7075铝合金基板印刷复合在一起。该过程中，铝基板厚度4mm，第一轧辊2的转速为70r/min，每组滚轮间的缝隙应比板的厚度大4mm，矫直滚轮之间的距离为200mm，矫直滚轮与轧辊之间的距离为400mm。漏斗口到基板的高度为400mm。固相率约为40%。

Claims (7)

1.铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其特征在于：其步骤如下：
（1）将铝基板（1）进行打磨，并用丙酮清洗其表面，然后在热处理炉200℃~300℃的环境中保温30min；
（2）铝基板通过矫直滚轮进入第一轧辊（2）进行预轧制后，将利用印刷嘴（6）制备的半固态浆料平铺于经过预轧制的基板，然后进入第二轧辊（4）进行轧制，压实，边平铺边轧制；
（3）该过程中，通过调节第一轧辊（2）的转速为50r/min~70r/min，使得浆料与铝基板同步复合，并通过后面的矫直滚轮进行矫直，最终实现复合板的印刷成型；
（4）该过程中，通过调节升降台（7），控制印刷嘴制备半固态浆料的固相率为20％~40％。
2.根据权利要求1所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其特征在于：铝基板是铝合金，或者是纯铝板。
3.根据权利要求1所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其特征在于：所述的铝基板，厚度为1~4mm。
4.根据权利要求1所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其特征在于：所述的矫直滚轮直径为140mm，每组滚轮间的缝隙应比板的厚度大2~4mm，矫直滚轮之间的距离在150mm~200mm范围可调，矫直滚轮与轧辊之间的距离在300~400mm范围可调节。
5.根据权利要求1所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其特征在于：所述的利用印刷嘴制备半固态浆料，是指用模具钢制作的采用楔形漏斗与倾斜板装配在一起来制备半固态浆料；漏斗口尺寸根据基板的宽度和复合层要达到的厚度进行调节；漏斗口到基板的高度能够利用升降台（7）进行调节，调节范围为200~400mm。
6.根据权利要求1所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其特征在于：所述的半固态浆料，是指温度控制在合金液相线温度与固相线温度之间，固相率约为20％~40%，液固两相均匀混合的合金物料。
7.根据权利要求1所述的铝基双金属复合板的半固态印刷成型方法，其特征在于：所述的半固态浆料平铺，边浇注边轧制，是指将印刷嘴制备的半固态浆料平铺于基板，并立即将其送入轧辊轧制、压实。
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