一种双金属复合变厚度带材脉冲电流异步轧制工艺的制作方法

本发明属于金属材料轧制技术领域，特别涉及一种双金属复合变厚度带材脉冲电流异步轧制工艺。

背景技术：

通过轧制技术直接制备变厚板，减少焊接工序，且轧件中没有焊缝，是短流程、节能的重要技术，并且对提高产品质量具有重要意义，已经得到国内外学术界以及工程界的广泛关注。然而，目前的变厚度带材仍旧局限于单一材料的钢铁产品。

变厚板的主要用途之一就是汽车领域，而采用先进的轻合金带材或者轻合金复合带材替代传统的钢铁材料是汽车轻量化发展的重要方向之一。然而，目前还没有开发出变厚度双金属复合带材。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双金属复合变厚度带材脉冲电流异步轧制工艺，该工艺生产的变厚度双金属复合带材有替代变截面钢材以及传统拼焊板的前景。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种双金属复合变厚度带材脉冲电流异步轧制工艺，包括如下步骤：

第一步：以带材A和带材B为原料，加工成完全相同的长度与宽度，其中带材A和带材B材料不相同，轧制前厚度范围均为2-6mm；

第二步：对带材A和带材B进行表面处理，清除表面氧化物；

第三步：将带材A和带材B经过表面处理的表面进行堆叠，其中经过表面处理的面相对，得到A/B复合带材；

第四步：在轧制入口，对A/B复合带材施加脉冲电流，使材料表面局部区域发生放电，使表层金属出现熔化；

第五步：对脉冲电流处理后的A/B复合带材进行异步轧制，实现材料界面焊合，道次压下率控制在15％-30％，根据带材A和带材B原始材料性能，调节异速比范围，异速比控制在1.0-1.3之间，实现带材A和带材B均匀变形；

第六步：重复第四步、第五步，将A/B复合带材轧制0.8-2mm；

第七步：对第六步获得的A/B复合带材进行剪切加工；

第八步：对第七步获得的A/B复合带材进行变厚度异步轧制，最终生产出变厚度A/B复合带材。

所述带材A和带材B为不锈钢、钛、铝或者镁及其合金中的一种。

所述带材A和带材B的初始厚度不同。

所述脉冲电流参数根据A/B复合带材的厚度和材质进行调节，厚度越厚，电流越大，厚度越薄，电流越小。

所述脉冲电流功率调节范围为10-150KVA。

所述变厚度异步轧制过程中，异速比为1.0-1.4之间，根据复合材料厚度和材料属性不同进行调节。

所述变厚度异步轧制过程中，需要调节异速比实现材料界面始终在材料的中间位置。

与现有技术相比，本发明利用脉冲电流实现复合材料界面质量提高，实现复合带材界面焊合质量提高以及复合带材机械性能综合提高。与此同时，利用变厚度异步轧制，制备出直接可以用于汽车零部件制造的变厚度双金属复合带材。

本发明的主要原理为在脉冲电流处理过程中，当复合材料界面存在较小的缝隙时，界面处会发生放电行为，实现金属温度迅速增加并且界面局部区域出现金属熔化，在随后的轧制大塑性变形过程中，利用金属塑性变形流动原理实现界面的快速焊合。与此同时，在轧制前采用脉冲电流处理金属材料能够大幅度提高该金属材料的力学性能，因而，采用脉冲电流处理复合金属材料，同样能够大幅提升其机械性能。

本发明工艺适合于制备铝/镁、铝/钛、铝/不锈钢等双金属复合差厚板。所得高性能的变厚度双金属复合带材在汽车轻量化等领域具有广阔前景。

附图说明

图1是本发明双金属复合变厚度带材脉冲电流异步轧制制备流程图。

图2是本发明实施例1所得镁铝复合带材示意图。

图3是本发明实施例2所得铝6061和铝1050复合带材示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

实施例1：镁铝复合带材制备，参考图1。

第一步：以带材A1和带材B2为原料，其中带材A1为镁带材，带材B2为铝带材。轧制前带材A1和带材B2的厚度分别为4mm。将带材A1和带材B2加工成宽度和长度完全相同的尺寸。

第二步：对带材A1和带材B2采用钢丝刷进行表面处理，清除表面氧化物。

第三步：将带材A1和带材B2经过表面处理的表面进行堆叠，其中经过表面处理的面相对，得到A/B复合带材3。

第四步：在轧制入口，利用脉冲电流装置4对A/B复合带材3施加脉冲电流，使材料表面局部区域发生放电，使表层金属出现熔化，脉冲电流功率设置为120KVA。

第五步：利用异步轧机上工作辊5和异步轧机下工作辊6，对脉冲电流处理后的A/B复合带材3进行异步轧制，实现材料界面焊合，道次压下率控制在15％～20％，异速比控制在1.1。

第六步：重复第四步、第五步，直到A/B复合带材3厚度为1.2mm，得到脉冲电流异步轧制制备的A/B复合板7。其中随着轧件厚度减薄，脉冲电流功率逐渐降低，最终脉冲电流功率控制在85-90KVA。

第七步：对脉冲电流异步轧制制备的A/B复合板7进行剪切，根据需求，成为适当的长度与宽度。

第八步：利用异步轧机上工作辊9和异步轧机下工作辊10，对适当长度与宽度的A/B复合板8进行变厚度异步轧制，直到带材一侧厚度为0.6mm，一侧厚度为1.0mm，如图2所示，即为终产品镁铝复合带材11。其中，镁和铝材料界面实现冶金结合，进而提高材料的综合性能。

实施例2：铝6061和铝1050复合带材制备，参考图1。

第一步：以带材A1和带材B2为原料，带材A1为铝6061，带材B2为铝1050。轧制前带材A1和带材B2的厚度分别为5mm。将带材A1和带材B2加工成完全相同的长度和宽度。

第二步：对带材A1和带材B2采用钢丝刷进行表面处理，清除表面氧化物。

第三步：将带材A1和带材B2经过表面处理的表面进行堆叠，其中经过表面处理的面相对，得到A/B复合带材3。

第四步：在轧制入口，利用脉冲电流装置4对得到A/B复合带材3施加脉冲电流，脉冲电流功率设置150KVA，使材料表面局部区域发生放电，使表层金属出现熔化。

第五步：利用异步轧机上工作辊5和异步轧机下工作辊6，对脉冲电流处理后的A/B复合带材3进行异步轧制，实现材料界面焊合，道次压下率控制在15％-30％，异速比控制在1.2。

第六步：重复第四步、第五步，直到复合带材厚度为1.6mm。得到脉冲电流异步轧制制备的A/B复合板7。

随着轧件厚度降低，将脉冲电流功率依次降低，当复合带材厚度低于3mm时，脉冲电流功率设置为80KVA。

第七步：对脉冲电流异步轧制制备的A/B复合板7进行剪切，根据需求，成为适当的长度与宽度。

第八步：利用异步轧机上工作辊9和异步轧机下工作辊10，对切割后的A/B复合板8进行变厚度异步轧制，直到带材一侧厚度为0.8mm，一侧厚度为1.2mm，如图3所示，即为终产品铝6061和铝1050复合带材11。其中，铝6061和铝1050材料界面实现冶金结合，进而提高材料的综合性能。