一种用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属坯料的制造方法，尤其涉及一种用于生产金属复合板的坯料 的制造方法。
【背景技术】
[0002] 钢铜复合板是一种广泛应用于石油、化工、造船、电子、电力、冶金、机械、航空航 天、原子能等工业领域的复合板，其是以碳钢或铜为基板，相对应的，单面或多面以铜或碳 钢为复层的双金属高效节能新型复合材料，其既具有铜的耐腐蚀性、耐磨性，又具有碳钢 良好的可焊性、成型性、延伸性和导热性。随着制造工业的发展，目前市场对钢铜复合板的 需求量越来越大，因此希望优化钢铜复合板的制造工艺，提高其生产效率。
[0003] 现有技术中钢铜复合板的生产方法主要是爆炸法，这种制造方法存在钢铜复合板 的坯料制备工艺复杂、环保受限、制造周期长、一线工人劳动强度高等问题，从而造成钢铜 复合材料成材率低、批量生产受到限制、成本高、经济性差，这些问题间接影响了钢铜复合 板材的质量，进而影响了钢铜复合板材的普及应用。
[0004] 另外，公开号为CN201297009,公开日为2009年8月26日，名称为"铜-碳钢-铜 复合板"的中国专利文献公开了一种铜-碳钢-铜复合板，其中提及了铜-碳钢-铜复合板 的制造方法，其是将碳钢作为中间层，铜作为面层，然后采用高强度粘结膜复合压制而成。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，该方法生产 效率高，适应加热设备、乳机设备的能力强，弥补了现有生产技术之不足。金属材料轧制、锻 造企业可批量使用该方法制得的钢铜复合板坯料，可以基于已公开的金属扩散焊机理，根 据自有加热、乳制、热处理设备灵活确定轧制工艺，进一步坯制造出企业设备能力极限范围 内的钢-铜复合板、钢-铜-钢复合板以及钢-铜锻件、钢-铜-钢锻件。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明提出了一种用于生产钢铜复合板的坯料的制造方 法，其包括步骤：
[0007] (1)表面预处理：将待复合的钢坯料和铜坯料进行表面预处理；
[0008] (2)组坯：在铜坯料的周围放置钢坯料，其中与铜坯料上表面接触的为钢坯料上基 料，与铜坯料下表面接触的为钢坯料下基料，沿铜坯料周向方向设置的为钢坯料封条，所述 钢坯料上基料、钢坯料下基料与钢坯料封条形成一相对密闭的空间，所述铜坯料设置在该 相对密闭的空间内，所述铜坯料长度方向上的两端部与钢坯料封条之间具有间隙，以给予 铜述料足够的横向延展空间；
[0009] (3)点焊定型；可采用手工焊接、气体保护焊、氩弧焊对组合完成坯料的点焊定型， 确保坯料相对位置在吊运进入下一道工序前不会发生移动；
[0010] (4)焊接：将定型后的组坯坯料的所有结合面边缘焊接密封。
[0011] 进一步地，本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法的步骤（1)中， 经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的平面度< lmm/m2,确保密封焊接质量满足要 求。
[0012] 进一步地，本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法的步骤（1)中，经 过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的粗糙度Ra < 12. 5 μ m，确保钢铜复合坯后续的 加热轧制焊合质量。
[0013] 进一步地，本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法的步骤（2)中，钢 坯料封条的宽度为15_80mm，该宽度范围能保证焊接强度达到后续加热轧制所需的焊合强 度要求。需要说明的是，由于在组坯时钢坯料封条的外边沿与钢坯料上基料和钢坯料下基 料的外边沿是平齐的，因此本文中钢坯料封条的宽度是指自钢坯料封条的外边沿(或钢坯 料上基料/钢坯料下基料的外边沿）朝着铜坯料的方向延伸的尺寸。
[0014] 进一步地，本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法的步骤（4)中，采 用真空电子束焊接。真空电子束焊接可以使钢铜焊接实现深熔密封焊接(焊缝深宽比可大 于20 :1 )，不仅能最大程度地降低坯料的热影响区，并且能保证焊接强度，避免复合表面在 后续加工过程中因焊缝漏气而被氧化。
[0015] 更进一步地，本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法的步骤（4)中， 焊接真空度< 1.0 Pa。该真空度数值可有效防止钢铜表面氧化层的形成，同时降低了真空抽 气时间，提高了加工效率，降低了加工成本。
[0016] 进一步地，本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法的步骤（4)中，焊 接深度为l〇-8〇mm。该焊接深度能保证焊接强度达到后续加热轧制所需的焊合强度要求。
[0017] 进一步地，本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法的步骤（4)中，焊 缝宽度> 2mm。该焊接宽度能保证焊接强度达到后续加热轧制所需的焊合强度要求。
[0018] 进一步地，本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法还包括步骤（5): 焊接应力消除和焊缝探伤检查。可使用锤击振动消除焊接应力。目测有缺陷的焊接部位可 用手工电弧焊补焊完善。
[0019] 在本技术方案中，涉及到的钢坯料封条可以采用热轧槽钢、U型冷弯型钢加工制 得。
[0020] 本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法生产效率高，成本低，复合 效果好，适用范围广，加工方便。采用该方法可以制备厚度50-300mm，宽度400-2000mm，长 度1000-3500mm的钢-铜、钢-铜-钢复合坯料。金属材料轧制、锻造加工企业也可以根据 自身工艺设备条件和客户需要，通过后续的轧制、锻造、加工、精整等步骤，可以基于已公开 的金属扩散焊机理，根据自有加热、乳制、热处理设备灵活确定轧制工艺，进一步制造出企 业设备能力极限范围内的钢-铜复合板、钢-铜-钢复合板以及钢-铜锻件、钢-铜-钢锻 件。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法中组坯步骤的复合 板的坯料的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的用于生产钢铜复合板的 坯料的制造方法做进一步的解释和说明，然而，以下解释和说明并不对本发明的技术方案 构成不当限定。
[0023] 按照下列步骤制造钢-铜-钢复合板坯料：
[0024] (1)表面预处理，将待复合的钢坯料和铜坯料进行表面预处理：将待复合的坯料表 面通过铣床加工或矫直机校平，再将坯料结合面水平放置，使用砂轮进行打磨，清除表面杂 物，使表面光洁、平整，再进行抛光打磨，对加工表面金属屑、油渍、积尘等杂物进行擦拭清 理，露出金属鲜面；
[0025] (2)按照如图1所示的方式组坯：在铜坯料1的上表面放置钢坯料上基料2,在铜 坯料下表面放置与其接触的钢坯料下基料3,沿铜坯料周向方向放置钢坯料封条4,从而使 钢坯料上基料2、钢坯料下基料3与钢坯料封条4形成一相对密闭的空间，铜坯料1位于该 相对密闭的空间内，且铜坯料长度方向上的两端部与钢坯料封条4之间具有间隙，从而给 予铜述料足够的横向延展空间；
[0026] (3)采用电焊点焊定型，确保坯料相对位置在吊运进入下一道工序前不会发生移 动；
[0027] (4)将定型后的组坯坯料运至真空焊箱体内，所有焊接结合面P采用真空电子束 焊；
[0028] (5)焊接完毕后，使用锤击振动消除焊接应力，目测有缺陷的焊接部位用手工电弧 焊补焊完善。
[0029] 为了进一步提高本案的实施效果，在上述方法中，步骤（1)中，控制经过表面预处 理的所有坯料的待焊接结合面的平面度彡lmm/m 2,粗糙度Ra彡12. 5 μ m ;步骤（2)中，控制 钢坯料封条的宽度为15-80_ ;步骤（4)中，控制焊接真空度< 1.0 Pa，焊接深度10-80_，焊 接览度3 2_。
[0030] 表1中列出了本技术方案的实施例1-3中各步骤的具体工艺参数。
[0031] 表 1.
[0032]
【主权项】
1. 一种用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，其特征在于，包括步骤： (1) 表面预处理：将待复合的钢坯料和铜坯料进行表面预处理； (2) 组坯：在铜坯料的周围放置钢坯料，其中与铜坯料上表面接触的为钢坯料上基料， 与铜坯料下表面接触的为钢坯料下基料，沿铜坯料周向方向设置的为钢坯料封条，所述钢 坯料上基料、钢坯料下基料与钢坯料封条形成一相对密闭的空间，所述铜坯料设置在该相 对密闭的空间内，所述铜坯料长度方向上的两端部与钢坯料封条之间具有间隙； (3) 点焊定型； (4) 焊接：将定型后的组坯坯料的所有结合面边缘焊接密封。
2. 如权利要求1所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述 步骤（1)中，经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的平面度< lmm/m2。
3. 如权利要求1所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述 步骤（1)中，经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的粗糙度Ra < 12. 5 y m。
4. 如权利要求1所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述 步骤（2)中，钢坯料封条的宽度为15-80mm。
5. 如权利要求1所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述 步骤（4)中，采用真空电子束焊接。
6. 如权利要求5所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述 步骤（4)中，焊接真空度< 1.0 Pa。
7. 如权利要求1所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述 步骤（4)中，焊接深度为10mm-80mm。
8. 如权利要求1所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，其特征在于，在所述 步骤（4)中，焊接宽度彡2mm。
9. 如权利要求1所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，其特征在于，还包括 步骤（5):焊接应力消除和焊缝探伤检查。
【专利摘要】本发明公开了一种用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法，其包括步骤：（1）表面预处理；（2）组坯：在铜坯料的周围放置钢坯料，其中与铜坯料上表面接触的为钢坯料上基料，与铜坯料下表面接触的为钢坯料下基料，沿铜坯料周向方向设置的为钢坯料封条，所述钢坯料上基料、钢坯料下基料与钢坯料封条形成一相对密闭的空间，所述铜坯料设置在该相对密闭的空间内，所述铜坯料长度方向上的两端部与钢坯料封条之间具有间隙；（3）点焊定型；（4）焊接：将定型后的组坯坯料的所有结合面边缘焊接密封。本发明所述的用于生产钢铜复合板的坯料的制造方法生产效率高，适应设备能力强，可以由该坯料进一步制得钢铜复合板。
【IPC分类】B23K9-235, B23K9-16, B23K9-173, B23K103-22, B23K28-02, B23K101-18, B23K15-06
【公开号】CN104801862
【申请号】CN201410040044
【发明人】郄应文, 李炬钢
【申请人】上海却尘科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月27日