CN102284784A - 一种铜钢复合板的制备方法 - Google Patents

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黄春平
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鲁煌
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Abstract

一种铜钢复合板的制备方法，方法步骤为：将钢板放置于底部，铜板置于其上，将两金属板紧固于工作台上，选用一搅拌针长度稍大于铜板厚度的搅拌头装夹于搅拌摩擦焊机上。本发明的技术效果是：接头质量好且稳定，制备过程由机器控制,参数设定后容易监控,重复性好。

Description

一种铜钢复合板的制备方法
技术领域
 本发明涉及一种复合板的制备方法，尤其涉及一种铜钢复合板的制备方法。
背景技术
为了使金属材料最大限度地发挥出其所具有的性能, 其方法之一就是把性能不同的材料加以组合制成复合板。由于兼备铜和钢的优异性能, 铜钢复合板有广泛的应用领域, 如在汽车工业中, 使用铜钢复合板制造热交换器、同步器锥环、减速机蜗轮、轴瓦等在冶金工业中, 使用铜钢复合板作电镀技术用电极、放电用加工电极、接地棒等。
铜钢复合板的制备方法目前有三种：热轧复合法，爆炸复合法，液固相轧制复合技术。热轧复合法基本原理是, 在一定的温度和轧机的强大压力作用下实现异种材料的冶金结合。热轧复合时, 覆层和基层金属坯料的表面要处理干净, 为防止加热过程中界面氧化, 组装的坯料要制成密闭式结构, 常用的密闭方法有焊接和真空两种。热轧复合法的优点是对轧机的要求不高, 容易得到大张复合板, 缺点是工艺复杂, 产品的厚度及层厚比难以控制，实际生产中, 常用于生产坯料。爆炸复合法的基本原理是, 利用炸药爆炸时产生的高压脉冲载荷实现异种材料的冶金结合。爆炸复合法的突出优点是可使性能相差悬殊的异种材料迅速而经济地结合在一起, 生产产品的品种多、尺寸范围广,其不足为炸药爆炸时所产生的巨大声响和冲击波给人们心理和周围环境带来污染。液固相轧制复合技术是以液态金属快速非平衡凝固及半凝固态直接塑性成形为特征的, 能有效地控制异种金属复杂界面反应如扩散、溶解、新相的生成和生长等的方向和限度, 进而可保证复合界面的良好结合。双金属固相复合需要极大的一次变形率(60%～70%),金属界面的相对错动有利于双金属的复合。美国Metals & Control Corp提出的P.T.法(又称三步法),对同步轧制而言,难以实现大的单道次变形率。目前采用的热态轧制,为了消除生产过程中的氧化和脆性金属化合物问题,往往成本居高不下。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种铜钢复合板的制备方法，该方法先进、可靠、产品质量易于控制、连续性好、生产效率高并具有显著经济效益的块状铜钢复合板的制备方法。
本发明是这样来实现的，方法步骤为：将钢板放置于底部，铜板置于其上，将两金属板紧固于工作台上，选用一搅拌针长度稍大于铜板厚度的搅拌头装夹于搅拌摩擦焊机上，将搅拌头高速旋转并插入铜板中，使复合区的铜板达到塑化状态并产生塑性金属流，穿过铜钢界面的搅拌针使复合区的钢板表面氧化膜破碎并露出新鲜界面，与塑性金属流达到冶金结合，随搅拌头沿平行试板边沿方向向前移动不断重复以上过程，完成一道复合；偏移一定距离后进行多道叠加复合，达到大面积复合区，得到复合板；对复合板表面进行微量机械加工，得到表面光洁、结合强度高的复合板。
本发明的技术效果是：接头质量好且稳定，制备过程由机器控制, 参数设定后容易监控, 重复性好, 不依赖于操作人员的技术水平和工作态度；加工过程中，工件不发生熔化, 属固态连接，不产生飞溅,没有弧光和火花,没有放射线，工艺过程稳定、成本低廉；可根据实际需要对钢板特定位置进行局部或整体复合，复合层可达厚度范围宽，设计自由；搅拌摩擦加工复合后只需对表面进行微量机械加工，属近净成形技术。
附图说明
图1为本发明实施例一的宏观形貌图。
图2为本发明实施例一的界面处微观形貌。
具体实施方式
在制备铜钢复合板时，铜板置于钢板之上，选用合适的搅拌头，在铜板上进行多道次搅拌摩擦焊加工，在搅拌头下压过程中，由于热机作用使得铜处于塑性状态，随着搅拌头的进一步下压，使搅拌针探针端部与钢表面有一定的热机作用效果，并且在搅拌针轴肩的压力作用下，使得达到塑性状态的铜与钢形成冶金结合。
实例一：紫铜板厚为2mm，钢板厚为5mm，搅拌头轴肩为φ26mm，搅拌针为长度为2mm的M10带右螺纹圆柱体，高速旋转的搅拌头插入铜板中，插入量为2.1-2.4mm，摩擦头的旋转速度为750r/min，挤压棒的前行速度为30mm/min。搅拌头的角度α=2°，进行单道复合，复合区宽度为15.4mm，见图1、图2。
实例二：紫铜板厚为3mm，钢板厚为10mm，搅拌头轴肩为φ26mm，搅拌针为长度为3mm的M10带右螺纹圆柱体，高速旋转的搅拌头插入铜板中，插入量为3.2-3.5mm，摩擦头的旋转速度为750r/min，挤压棒的前行速度为30mm/min。搅拌头的角度α=2°，进行平行三道复合，道间距为9mm，复合区宽度为30。

Claims (1)

1. 一种铜钢复合板的制备方法，其特征是方法步骤为：将钢板放置于底部，铜板置于其上，将两金属板紧固于工作台上，选用一搅拌针长度稍大于铜板厚度的搅拌头装夹于搅拌摩擦焊机上，将搅拌头高速旋转并插入铜板中，使复合区的铜板达到塑化状态并产生塑性金属流，穿过铜钢界面的搅拌针使复合区的钢板表面氧化膜破碎并露出新鲜界面，与塑性金属流达到冶金结合，随搅拌头沿平行试板边沿方向向前移动不断重复以上过程，完成一道复合；偏移一定距离后进行多道叠加复合，达到大面积复合区，得到复合板；对复合板表面进行微量机械加工，得到表面光洁、结合强度高的复合板。
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