CN108838633B - 一种双金属复合钢带及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双金属复合钢带及其制造方法，该制造方法依次包括原材料钢带削边、焊接、退火、焊缝轧平、分切、削边、调平校直等工序。通过本发明的方法制造双金属复合钢带，生产效率得到提高，可以节省在生产时间；本发明所生产的双金属复合钢带宽度公差不超过0.03mm，优于传统工艺的0.10mm；本发明所生产的双金属复合钢带小S弯公差小于0.15mm/500mm，优于传统工艺的0.5mm/500mm。
Description
技术领域
本发明涉及一种双金属复合钢带及其制造方法。
背景技术
双金属复合钢带是一种将高速工具钢和弹簧钢通过高能密度焊（电子束焊或激光焊）结合在一起的复合钢带，可以用来制造多种双金属切割工具，如：双金属带锯条、双金属孔锯、双金属往复锯、双金属带刀等工具。其中高速工具钢作为工具的刃口部分，与工件产生切削作用，弹簧钢作为工具基体(基带)，为刃口部分提供支撑。
现有的双金属复合钢带的传统制造工艺流程为：
原材料钢带——削边——焊接——退火——焊缝轧平——调平校直。
具体地：
原材料钢带一般由供应商提供，为宽板通过分切后获得需求宽度的钢带。如：采用270mm宽板，供应商可分切为10卷26mm宽钢带，余下每边5mm的边料舍弃不用。
削边目的是修整钢带的边缘。由于原材料钢带为分切后钢带，边缘有剪切以后的变形以及毛边（参见图1a），其无法满足下一道工序焊接的需求，需要将其进行修整。通常为将其一边修整为直角边（参见图1b），用于焊接高速钢钢丝，另一边则需要倒角（参见图1c），作为最终产品的底边，可以延缓裂纹的萌生，延长产品寿命。
焊接是采用高能密度焊（电子束焊或激光焊）将削边后的原材料钢带和高速钢钢丝焊接在一起，其中高速钢钢丝焊接在钢带方形边一侧。
退火的目的是消除焊接时的焊接应力，降低焊缝硬度，同时使焊缝的组织转变为球状珠光体。
焊缝轧平是将焊接后复合钢带的厚度通过轧制的方法减少一定量，这里的压下率较小，约为厚度的2%-8%。主要原因是焊接后焊缝会有一个较小的凸起（参见图2a），虽然凸起量不大，通常不大于0.1mm，但对后续的加工和最终产品的使用会产生影响，需要使其平整（参见图2b）。
调平校直的目的是调整钢带的纵向直线度、横向不平度，同时消除波弯等板形缺陷。
上述工艺存在几个问题：
（1）生产效率不高。
（2）在焊接时，钢带仅一侧焊接高速钢钢丝，而焊接是升温后快速降温的过程，材料将会产生热胀冷缩。而钢带和钢丝两种材质不同，其线胀系数也存在差别。因此焊接后的钢带会有严重的镰刀弯，通常这种镰刀弯朝钢丝一侧弯曲。钢带越窄，这种弯曲越严重。而镰刀弯的问题又会造成如下问题：1）焊接的收料很难保证平齐，往往造成钢带在焊接收料时扭曲严重。而这种扭曲通过后续的退火处理后将会保留下来，最终造成双金属复合钢带的变形，如形成小S弯等问题。传统工艺生产的双金属复合钢带小S弯公差为0.5mm/500mm。
（3）所生产双金属复合钢带的宽度实际上在焊接工序就已经决定了，但是焊接工序并无法控制实际宽度，如：焊接夹具的夹紧力会对宽度产生影响。此外，在焊缝轧平工序，虽然宽度变化很小，但是也有约0.1mm的变化。同样，这样工序虽然会产生宽度变化，但也不易控制。这造成的最终结果就是双金属复合钢带的宽度变化很大。实际双金属复合钢带的宽度公差达到0.10mm。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种双金属复合钢带及其制造方法，以解决双金属复合钢带小S弯过大、宽度公差过大和在焊接后刀弯过大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种双金属复合钢带的制造方法，包括如下步骤：
S1、根据第一目标双金属复合钢带和第二目标双金属复合钢带的宽度，确定原材料钢带的宽度；
其中，原材料钢带的宽度不小于第一目标双金属复合钢带的基带和第二目标双金属复合钢带的基带的宽度之和；
S2、对S1中的原材料钢带进行削边处理，使得该原材料钢带沿长度方向的两条侧边均为直角边，且使得原材料钢带的宽度等于第一目标双金属复合钢带的基带和第二目标双金属复合钢带的基带的宽度之和；
S3、在S2中获得的削边后的原材料钢带的两条直角边上同时分别焊接一钢丝，退火处理，获得粗坯；
S4、对S3中获得的粗坯进行焊缝轧平处理，消除粗坯表面的焊缝凸起，获得精坯；
S5、根据第一目标双金属复合钢带的宽度和第二目标双金属复合钢带的宽度，对S4中获得的精坯进行分切，获得第一目标双金属复合钢带粗品和第二目标双金属复合钢带粗品；
S6、对S5中获得的第一目标双金属复合钢带粗品的分切边、第二目标双金属复合钢带粗品的分切边分别进行削边处理，将相应分切边修整为倒角边或圆角边，然后分别进行调平校直，获得第一目标双金属复合钢带成品、第二目标双金属复合钢带成品。
进一步地，所述原材料钢带为弹簧钢。
进一步地，所述原材料钢带的宽度为10-200mm，一般为20-150mm，进一步为50-100mm。具体可根据第一目标双金属复合钢带的基带和第二目标双金属目标钢带的基带宽度决定。
进一步地，第一目标双金属复合钢带的宽度和第二目标双金属复合钢带的宽度相等。此时，若生产27mm宽度规格的双金属复合钢带（基带宽度约为26mm），则可选用52mm宽的原材料钢带。
进一步地，第一目标双金属复合钢带的宽度和第二目标双金属复合钢带的宽度不相等。如此，一次性可生产两种宽度尺寸的双金属复合钢带。
进一步地，S3中，焊接过程可通过对焊接设备夹具的变更，实现在同一台焊接设备中完成。
进一步地，S3中，退火工艺可采用与传统工艺相同的退火工艺。
进一步地，S3中，退火工艺为：以100-150℃/h的速度从室温升温至760-820℃，然后保温2-6h，再随炉冷却至550-650℃，最后风冷至室温，以降低焊缝硬度、获得球化组织以及消除焊接应力。
进一步地，S3中，焊接方法为电子束焊接或激光焊接。
进一步地，S3中，所述钢丝为高速钢钢丝。
进一步地，S4中，焊缝轧平与传统工艺相同。但是由于钢带宽度一般为传统工艺中钢带宽度的两倍，因此需要更宽的轧辊以及更大的轧制力，可根据实际需要进行调整、选用。通过焊缝轧平，将退火后钢带通过轧机轧至所需要厚度，并消除焊接时焊缝的凸起。
进一步地，S6中，调平校直工艺与传统工艺的调平校直相同。进一步地，将削边后的复合钢带粗品通过多平行辊调平机进行调平校直处理，获得需求的纵向直线度和横向不平度，并消除波弯等缺陷。
本发明中，S6中，削边工序和调平校直工序的顺序可根据生产需求变换，但不会对最终成品的宽度公差产生影响。
一种双金属复合钢带，由如上所述的制造方法制造而成。
本发明的制造流程与传统工艺相比，增加了一道分切工序和一道削边工序，但是通过一个流程下来可以生产两卷复合钢带，而传统工艺通过一个流程下来只可以生产一卷复合钢带。这样可以计算单卷钢带所需要的工序如表1所示。
表1 单卷复合钢带所需工序情况表
| 削边 | 焊接 | 退火 | 焊缝轧平 | 调平校直 | 分切 | |
| 现有工艺 | 1次 | 1次 | 1次 | 1次 | 1次 | 0次 |
| 本发明 | 1.5次 | 0.5次 | 0.5次 | 0.5次 | 1次 | 0.5次 |
从上表可见，生产单卷钢带所需要的工序，本发明增加了0.5次分切和0.5次削边，但焊接、退火和焊缝轧平各减少了0.5次。因此实际上生产一卷钢带的时间缩短了。
由于本发明在焊接时钢带两边均焊接钢丝，这样平衡了钢带两边的焊接应力，能够使焊接出来的钢带保持平直。
由于本发明在成品前有一道削边工序，而削边能够很好的控制成品宽度，因此所获得成品宽度公差优于传统工艺。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：
①生产效率提高，可以节省在生产时间。
②本发明所生产的双金属复合钢带宽度公差不超过0.03mm，优于传统工艺的0.10mm。
现在的生产方式生产双金属复合钢带，宽度公差较大，宽度不易控制。这是因为现在复合钢带的宽度由焊缝轧平工序决定，在焊缝轧平工序会产生一定宽展。而宽展的大小又受轧制前厚度、轧制后厚度、焊缝凸起、轧辊大小等多个因素的影响，因此宽展不易控制。但是削边工序很容易控制钢带宽度，其宽度直接由左、右两个刀片的距离决定。在本发明的工序中，在焊缝轧平之后还会进行分切和削边，因此最终钢带的宽度由削边工序决定，其宽度公差能够大大减小，控制在0.03mm以内；而现有工艺一般不会如此。
③本发明所生产的双金属复合钢带的小S弯公差小于0.15mm/500mm，优于传统工艺的0.5mm/500mm。
原有工艺生产的复合钢带小S弯不易控制，这主要是因为在激光焊接中钢带仅一侧焊接高速钢，而高速钢和弹簧钢的线胀系数不同，因此焊接后在钢带焊接钢丝一侧形成较大的残余应力，产生往高速钢钢丝一道的刀弯。但是收料时却要保证钢带缠绕平齐，这样钢带在绕成钢卷时必然会产生扭曲。经过退火工序后，这种扭曲变形被固定下来，从而产生小S弯。
本发明的工艺在焊接时钢带两侧均会焊接钢丝，这样在钢带两侧会形成对称的残余应力，焊接后钢带不会形成刀弯，从而收料时钢带也不会产生变形。经过退火后，残余应力消除，钢带也仍然保持平直状。经过分切后，虽然钢带会形成刀弯，但这种变形为弹性变形，可通过后续的调平校直工序减小甚至消除。由于过程中钢带没有产生因永久变形形成的小S弯，因此最终成品的小S弯能远远小于原有工艺加工的产品。
附图说明
图1是原材料钢带的横截面结构示意图，（a）削边前，（b）削边后，直角边侧，（c）削边后，倒角边侧。
图2是原材料钢带与高速钢复合后截面结构图，（a）焊缝轧平前，（b）焊缝轧平后。
图3是本发明中对原材料钢带进行削边处理的过程示意图。
图4是本发明中在原材料钢带上焊接钢丝的过程示意图。
图5是本发明中对精坯进行分切的过程示意图。
图6是本发明中对双金属复合钢带粗品进行削边的过程示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
一种双金属复合钢带的制造方法，目标双金属复合钢带的宽度为27mm，包括如下步骤：
S1、选用宽度为52.4mm的原材料钢带1的宽度；
S2、对S1中的原材料钢带1进行削边处理（见图3），将钢带两侧分别削除0.2mm、总计0.4mm，使削边后宽度为52.0mm，并使得该原材料钢带沿长度方向的两条侧边均为直角边，确保削边后已完全清除原材料钢带两边的变形和毛边区域。削边后的宽度公差小于0.03mm。
S3、在S2中获得的削边后的原材料钢带的两条直角边上同时分别通过激光焊接的方法焊接一宽度为1.2mm的高速钢方钢丝2（参见图4），并退火处理，退火工艺为：以100-150℃/h的速度从室温升温至760-820℃，然后保温2-6h，再随炉冷却至550-650℃，最后风冷至室温，获得宽度为54.4mm粗坯；
S4、对S3中获得的粗坯进行焊缝轧平处理，消除粗坯表面的焊缝凸起，获得精坯；
S5、对S4中获得的精坯进行分切（参见图5），获得宽度为27.2mm的目标双金属复合钢带粗品101和目标双金属复合钢带粗品102；
S6、对S5中获得的目标双金属复合钢带粗品的分切边进行削边处理（参见图6），每个目标双金属复合钢带均将分切边削除0.2mm，将分切边修整为圆角边（作为钢带底边），然后调平校直，获得宽度为27mm的双金属复合钢带成品。
其中，所述原材料钢带为弹簧钢。
综合来看，在焊接时钢带两侧同时焊接钢丝，可以平衡焊接应力，保证焊接后钢带是直的，不会出现镰刀弯或者镰刀弯很小；分切获得粗品后，在后续工序里有一道削边工序，通过这道工序能够很好的控制双金属复合钢带的宽度，使其宽度公差控制在0.03mm以内。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (7)
1.一种双金属复合钢带的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、根据第一目标双金属复合钢带和第二目标双金属复合钢带的宽度，确定原材料钢带的宽度；
其中，原材料钢带的宽度不小于第一目标双金属复合钢带的基带和第二目标双金属复合钢带的基带的宽度之和；
S2、对S1中的原材料钢带进行削边处理，使得该原材料钢带沿长度方向的两条侧边均为直角边，且使得原材料钢带的宽度等于第一目标双金属复合钢带的基带和第二目标双金属复合钢带的基带的宽度之和；
S3、在S2中获得的削边后的原材料钢带的两条直角边上同时分别焊接一钢丝，然后退火处理，获得粗坯；
S4、对S3中获得的粗坯进行焊缝轧平处理，消除粗坯表面的焊缝凸起，获得精坯；
S5、根据第一目标双金属复合钢带的宽度和第二目标双金属复合钢带的宽度，对S4中获得的精坯进行分切，获得第一目标双金属复合钢带粗品和第二目标双金属复合钢带粗品；
S6、对S5中获得的第一目标双金属复合钢带粗品的分切边、第二目标双金属复合钢带粗品的分切边分别进行削边处理，将相应分切边修整为倒角边或圆角边，调平校直，获得第一目标双金属复合钢带成品、第二目标双金属复合钢带成品。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述原材料钢带为弹簧钢。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述原材料钢带的宽度为10-200mm。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，第一目标双金属复合钢带的宽度和第二目标双金属复合钢带的宽度相等。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，第一目标双金属复合钢带的宽度和第二目标双金属复合钢带的宽度不相等。
6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，S3中，焊接方法为电子束焊接或激光焊接。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，S3中，所述钢丝为高速钢钢丝。
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