JP2022077516A - 埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法を提供し、該方法は、鋼板の合せ面に埋込式溝を加工し、アルミニウム板と嵌着した後、低い圧下率で複数回の圧延を行うことにより、埋込式の鋼-アルミニウムの予備複合を実現可能にし、得られた機械的インタロック構造により、熱処理時の拡散接合効果を高めて界面接触接合強度を十分に向上する一方、低い圧下率で複数回圧延を行って鋼とアルミニウムとの冷間圧延複合を実現し、圧延機の圧延能力の要件を下げることができる。
圧延予定鋼板に形状がアリ溝又はアーク溝である埋込式溝を加工し、ここで、埋込式溝付けの複合板を圧延する時の故障モードを解析することにより、溝のサイズ、鋼板の厚さ及び幅、アルミニウム板の厚さ及び幅との関係式を得き、鋼板上に圧延予定アルミニウム板と合致する溝を加工することを達成し、
アリ溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(1)、(2)及び(3)で示し、
アーク溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(4)、(5)及び(6)で示し、
圧延予定アルミニウム板及びステップS1で得られた圧延予定鋼板の複合予定面の酸化物及び油汚れを浄化する、表面処理ステップS2と、
圧延予定鋼板の合せ面に埋込式溝又はアーク溝を加工し、圧延予定アルミニウム板を嵌着した後、液圧プレスで予圧及び平坦化を行い、最初の当接予備取り付けを達成する、当接圧着予備取り付ステップS3と、
ステップS3における予備取り付け加工品を圧延して埋込式の機械的インタロックの鋼-アルミニウム複合板材を予備複合し、予備複合板を得る、予備取り付け加工品の圧延ステップS4と、
ステップS4における予備複合板材に対して350℃~600℃の温度範囲で1時間焼鈍する、熱処理ステップS5と、を含む。
(1)既存の鋼-アルミニウム複合方法と比較して、本発明は、従来技術において、鋼-アルミニウムバイメタル複合板材を複合圧延する時、単回の圧下率をかなり大きくしなければ、予備複合を成し得ることができないとの問題点を解決することができる。せん断試験片を準備して測定を行ったところ、2回の総圧下率を58%以上として圧延を行った場合の、複合板材のせん断強度は74MPa以上であり、同じ圧下率で単回圧延を行った場合と比べて、圧延機設備の圧延能力に対する要件を下げ、複合強度は15MPa以上増加した。
(2)本発明の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法によれば、低い圧下率での複数回の圧延によりアルミニウム板を大きく変形させてアルミニウム板表面の酸化皮膜を十分に潰し、アルミニウム板の内部における新鮮な金属を露出して鋼と有効に接合させる。
(3)本発明によれば、鋼板の合せ面に埋込式溝を加工して鋼板にアルミニウム板を嵌着した後、低い圧下率で複数回圧延を行うことにより、埋込式の鋼-アルミニウム複合を手始めに遂げるとともに、得られた機械的インタロック構造により、熱処理時の拡散接合効果を高め、さらに原子の相互拡散を促進して高強度結合を形成させ、界面接触接合強度を十分に向上する一方、低い圧下率の複数回の冷間圧延による鋼とアルミニウムとの冷間圧延複合が可能となり、圧延機の圧延能力の要件をさげることができる。
(4)冷間圧延で鋼-アルミニウム複合板材を製造する時、機械的係合又は予備複合を達成するために単回の圧下率が55%以上であるのを必要とされるが、圧延設備は複合に必要な圧延力を提供し難いため、圧延設備の圧延能力を考慮すると、既存の複合板圧延方法のほとんどは熱間圧延技術を用いている。これに対し、本発明は、低い圧下率で単回圧延して機械的係合又は予備複合が可能になり、低い圧下率で複数回冷間圧延を行って冷間圧延複合を達成できる。冷間圧延複合法は、熱間圧延と比較して、製品の寸法精度が高く、表面品質が良く、製品の厚さ比を任意に調整でき、被覆層の厚さの制限がないという利点がある。また、本発明は、低製造コスト、高効率及び便利な工業生産という利点を有することに加えて、粗材の加熱による界面酸化がなく、界面での金属間化合物が生じにくいため、より高品質の複合板材を得ることができる。
アリ溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(1)、(2)及び(3)の通りであり、
アーク溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(4)、(5)及び(6)の通りであり、
図2に示すように、実施例1は、圧延予定Q235鋼板2にアリ溝を加工し、圧延予定5052アルミニウム板1と複合圧延する例である。
図3に示すように、実施例2は、圧延予定Q235鋼板2にアリ溝を加工し、圧延予定5052アルミニウム板1を複合圧延する実施例である。
(付記1)
圧延予定鋼板に形状がアリ溝又はアーク溝である埋込式溝を加工し、ここで、埋込式溝付けの複合板を圧延する時の故障モードを解析することにより、溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式を得、鋼板に圧延予定アルミニウム板と合致する溝を加工し、
アリ溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(1)、(2)及び(3)で示し、
アーク溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(4)、(5)及び(6)で示し、
圧延予定アルミニウム板及びステップS1で得られた圧延予定鋼板の複合予定面の酸化物及び油汚れを浄化する、表面処理ステップS2と、
圧延予定鋼板の合せ面に埋込式溝を加工して、圧延予定アルミニウム板を嵌着した後、液圧プレスで予圧及び平坦化を行い、最初の当接予備取り付けを達成する、当接圧着予備取り付けステップS3と、
ステップS3における予備取り付け加工品を圧延して、埋込式の機械的インタロックの鋼-アルミニウム複合板材を予備複合し、予備複合板を得る、予備取り付け加工品の圧延ステップS4と、
ステップS4における予備複合板材に対して350℃~600℃の温度範囲で1時間焼鈍する、熱処理ステップS5と、を含む、ことを特徴とする埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
ステップS1において、フライス盤又はワイヤ放電で埋込式溝を加工する、ことを特徴とする付記1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
ステップS2において、ワイヤブラシ、砂紙又は砥石車で複合予定面の酸化物を除去し、アセトン及びアルコールで複合予定面の油汚れを拭き取った後、送風機で乾燥する、ことを特徴とする付記1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
ステップS3において、圧延予定アルミニウム板の幅は圧延予定鋼板の溝幅に対して締め代を有し、圧延予定アルミニウム板と圧延予定鋼板とが締り嵌めされる、ことを特徴とする付記1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
ステップS4において、圧延機を用いて予備取り付け加工品を複数回で冷間圧延し、ここで、圧延速度を0.1~5m/sとし、単回の圧下率を10%~60%として、アルミニウム板と鋼板の埋込式の機械的インタロック予備構造を得、その後、総圧下率が55%以上の条件で複数回の冷間圧延を行って、鋼-アルミニウム複合板材の予備複合を達成し、複合板材のせん断強度は74MPa以上である、ことを特徴とする付記1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
ステップS5において、予備複合板材を1時間焼鈍した後、炉内で冷却して、鋼-アルミニウム複合板材を得る、ことを特徴とする付記1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
2 Q235鋼板
Claims (6)
- 圧延予定鋼板に形状がアリ溝又はアーク溝である埋込式溝を加工し、ここで、埋込式溝付けの複合板を圧延する時の故障モードを解析することにより、溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式を得、鋼板に圧延予定アルミニウム板と合致する溝を加工し、
アリ溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(1)、(2)及び(3)で示し、
アーク溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(4)、(5)及び(6)で示し、
圧延予定アルミニウム板及びステップS1で得られた圧延予定鋼板の複合予定面の酸化物及び油汚れを浄化する、表面処理ステップS2と、
圧延予定鋼板の合せ面に埋込式溝を加工して、圧延予定アルミニウム板を嵌着した後、液圧プレスで予圧及び平坦化を行い、最初の当接予備取り付けを達成する、当接圧着予備取り付けステップS3と、
ステップS3における予備取り付け加工品を圧延して、埋込式の機械的インタロックの鋼-アルミニウム複合板材を予備複合し、予備複合板を得る、予備取り付け加工品の圧延ステップS4と、
ステップS4における予備複合板材に対して350℃~600℃の温度範囲で1時間焼鈍する、熱処理ステップS5と、を含む、ことを特徴とする埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。 - ステップS1において、フライス盤又はワイヤ放電で埋込式溝を加工する、ことを特徴とする請求項1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
- ステップS2において、ワイヤブラシ、砂紙又は砥石車で複合予定面の酸化物を除去し、アセトン及びアルコールで複合予定面の油汚れを拭き取った後、送風機で乾燥する、ことを特徴とする請求項1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
- ステップS3において、圧延予定アルミニウム板の幅は圧延予定鋼板の溝幅に対して締め代を有し、圧延予定アルミニウム板と圧延予定鋼板とが締り嵌めされる、ことを特徴とする請求項1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
- ステップS4において、圧延機を用いて予備取り付け加工品を複数回で冷間圧延し、ここで、圧延速度を0.1~5m/sとし、単回の圧下率を10%~60%として、アルミニウム板と鋼板の埋込式の機械的インタロック予備構造を得、その後、総圧下率が55%以上の条件で複数回の冷間圧延を行って、鋼-アルミニウム複合板材の予備複合を達成し、複合板材のせん断強度は74MPa以上である、ことを特徴とする請求項1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
- ステップS5において、予備複合板材を1時間焼鈍した後、炉内で冷却して、鋼-アルミニウム複合板材を得る、ことを特徴とする請求項1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
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