CN108913867B - 连续生产铝/不锈钢复合材料的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续生产铝/不锈钢复合材料的方法及系统。该方法包括：将铝合金层、不锈钢层待复合表面打磨；将打磨后的铝合金层、不锈钢层加热保温；以铝合金层、不锈钢层待复合表面为结合面，将铝合金层、不锈钢层轧制复合，得到复合材料；将复合材料收卷、退火、精整；其中，在将铝合金层、不锈钢层待复合表面打磨前，由放卷装置供给铝合金层、不锈钢层并施加前张力；铝合金层的供给速度低于不锈钢层的供给速度；以及由收卷装置对复合材料收卷并施加后张力；前张力与后张力拉紧铝合金层与不锈钢层。利用该方法及系统能够完成连续卷带式生产铝/不锈钢复合材料，实现短流程、高效率的工业化生产铝/不锈钢复合材料，提高成材率，并提升产能。
Description
技术领域
本发明总地涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种连续生产铝/不锈钢复合材料的方法及系统。
背景技术
锅具是每一个家庭都必不可少的烹饪工具，统计表明，中国家庭的锅具拥有率超过150％，很多家庭都有两只以上的锅，锅具性能和功能的好坏直接关系到每一个家庭的生活品质。我国每年都有数以千万计的各类锅具内销和出口，2017年仅电饭锅(电饭煲)零售额就达到153亿元，电压力锅零售额超过75亿元，并以每年5％-10％的速度不断增长。2016年，日本电饭煲的出口额达到33亿3700万日元(约1亿9100万人民币)，是2007年的23倍以上，其中向中国的出口占总出口的90％以上。究其根源，在于制备高档炊具所使用的材料难以满足使用要求，致使国内高档炊具市场中，国外产品的占有率很高。
目前，国内制备中高档炊具需要使用铝/不锈钢复合材料，传统的块式法复合的方式生产炊具用金属层状复合材料，具体工艺为将铝板、不锈钢板裁剪成为特定大小的方块，进行单独表面打磨，然后装配电焊组合匹配在一起，放在加热炉中加热，达到350℃左右拿出，进行轧制复合，后续进行矫平、退火、精整等工序。该方法生产的铝/不锈钢复合材料，在轧制后发生明显的变形，复合材料弯向不锈钢一侧，呈现出U型，后续需进行矫平工序。使用此工艺生产的铝/不锈钢复合材料厚度精度不高，产品整体尺寸偏差大，给后续冲压间隙匹配带来很大困难；工艺流程复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续生产铝/不锈钢复合材料的方法及系统，以完成对铝合金层、不锈钢层的连续在线表面打磨、在线加热复合以及收卷，连续卷带式生产铝/不锈钢复合材料，实现短流程、高效率的工业化生产铝/不锈钢复合材料，提高成材率，并提升产能。
在本发明连续生产铝/不锈钢复合材料的方法一实施例中，主要用于制造炊具用铝合金-不锈钢复合材料。该实施例连续生产铝/不锈钢复合材料的方法包括：
分别打磨铝合金层、不锈钢层待复合表面；
将待复合表面打磨后的铝合金层、不锈钢层分别加热、保温；
以所述铝合金层、不锈钢层待复合表面为结合面，将保温后铝合金层、不锈钢层轧制复合，以得到复合材料；
将所述复合材料收卷；
将收卷后的复合材料退火、精整；其中，
由放卷装置供给需打磨待复合表面的铝合金层、不锈钢层，所述铝合金层的供给速度低于所述不锈钢层的供给速度；所述放卷装置于放卷后的铝合金层、不锈钢层上分别施加前张力；以及
由收卷装置对所述复合材料收卷；所述收卷装置于所述复合材料上施加后张力；
所述前张力与所述后张力一起拉紧所述放卷装置与所述收卷装置之间的所述铝合金层、所述不锈钢层。
通过前张力和后张力的共同作用，一起拉紧放卷装置与收卷装置之间的铝合金层、不锈钢层。使得轧制复合后得到的复合材料不会发生变形，解决复合材料变形弯曲的问题。
进一步地，在一些实施例中，所述前张力的大小为10000N，以及
所述后张力的大小为12000N。
在实际应用过程中，应根据实际情况，设定前张力及后张力的大小，以达到对复合材料拉紧为目的。
进一步地，在一些实施例中，所述分别打磨铝合金层、不锈钢层待复合表面包括：
所述铝合金层、所述不锈钢层的打磨厚度为0.02mm-0.05mm；以及
所述铝合金层待复合表面打磨后粗糙度为1.0μm-1.7μm；以及
所述不锈钢层待复合表面打磨后粗糙度为1.0μm-2.0μm。
一般情况下，用钢丝刷对所述铝合金层、不锈钢层的待复合表面进行打磨，打磨的一般要求是将所述铝合金层、不锈钢层待复合表面的氧化皮或其它一起杂质、脏污清理掉，能够保证在复合过程中界面的结合强度即可。通常情况下，铝合金层或不锈钢层待复合表面打磨掉的厚度小于0.05mm，在金属表面露出新鲜的金属即可。
进一步地，在一些实施例中，所述将打磨后的铝合金层、不锈钢层分别加热、保温包括：
所述铝合金层采用感应加热方式，所述不锈钢层采用感应加热或电阻加热方式；所述铝合金层与所述不锈钢层的加热温度一致、保温温度一致，加热时间、保温时间一致；所述铝合金层的加热时间、保温时间通过所述铝合金层的供给速度供给速度控制，所述不锈钢层的加热时间、保温时间通过所述不锈钢层的供给速度控制；其中，
所述加热温度为380℃-450℃，所述加热时间为30min-60min；所述保温温度为380℃-450℃，所述保温时间为60min-120min。
通常，在对铝合金层、不锈钢层进行加热过程中，不需要载气保护，只需要使铝合金层、不锈钢层分别穿过加热设备即可。由于在加热设备内有升温段和保温段，随着铝合金层、不锈钢层穿过加热设备的速度不同即可控制相应的加热时间、保温时间。
进一步地，在一些实施例中，所述以所述铝合金层、不锈钢层的待复合表面为结合面，将保温后铝合金层、不锈钢层轧制复合，以得到复合材料包括：
所述保温后铝合金层、不锈钢层轧制复合后的变形量为40％-50％；以及
所述保温后铝合金层、不锈钢层轧制复合的厚度精度为±0.03mm；以及
所述复合材料的厚度为1.0mm-5.0mm；其中，
所述不锈钢层厚度为0.6mm-1.0mm。
轧制复合后的复合材料为加工硬化状态，材料厚度根据原材复合层数确定，一般情况下，两层复合材料厚度在2.0mm以下。
将铝合金层、不锈钢层轧制复合的目的是将铝合金层材料、不锈钢层材料复合在一起。在轧制复合过程中需要注意厚度精度，一般情况下，将厚度精度控制在±0.03mm。除此之外，还需要注意的是符合材料的板形问题，复合材料的性能则是由后续的热处理进行控制，在轧制过程中不需要考虑。
进一步地，在一些实施例中，所述将收卷后的复合材料退火包括：
退火时采用氨气作为保护气体，采用罩式退火炉，退火温度为400℃-475℃，保温时间为15小时-18小时。
进一步地，在一些实施例中，所述将收卷后的复合材料精整包括：
若退火后的复合材料表面翘曲，则矫平所述复合材料；以及
若退火后的复合材料的尺寸正公差大于0.03mm，则冷轧所述复合材料，直至正公差范围小于等于0.03mm；若退火后的复合材料的尺寸负公差大于0.03mm，则该复合材料报废。
复合材料退火完成后的精整，一般是对板形不好的复合材料进行矫平；对尺寸厚度公差、性能进行优化调整，一般是对尺寸公差或性能在标准3％以下的进行冷轧。也就是说，若退火后的复合材料板形不好，如表面翘曲，则矫平复合材料；若退火后的复合材料的尺寸正公差大于0.03mm，则冷轧复合材料，直至正公差范围小于等于0.03mm；若退火后的复合材料的尺寸负公差大于0.03mm，则该复合材料报废。当然，如果复合材料的性能、尺寸公差都很好则可以不用精整，直接包装。
进一步地，在一些实施例中，所述铝合金层为1000系列铝合金或3000系列铝合金；以及
所述不锈钢层为304不锈钢或430不锈钢或439不锈钢。
本发明还提供一种连续生产铝/不锈钢复合材料的系统，用于制造炊具用铝合金-不锈钢复合材料，在一实施例中，该系统包括：
放卷装置，包括铝合金层放卷机、不锈钢层放卷机，分别用于供给铝合金层、不锈钢层；所述铝合金层的供给速度低于所述不锈钢层的供给速度；所述放卷装置于放卷后的铝合金层、不锈钢层上分别施加前张力；
打磨装置，用于分别打磨所述放卷装置供给的所述铝合金层、所述不锈钢层的待复合表面；
加热保温装置，用于分别加热、保温打磨待复合表面后的铝合金层、不锈钢层；
轧制装置，用于轧制复合保温后的铝合金层、不锈钢层，以得到复合材料；
收卷装置，施加后张力，并对所述复合材料进行收卷；
退火装置，用于对收卷后的复合材料退火处理；
精整装置，用于矫平或/和冷轧退火后的复合材料；其中，
所述前张力与所述后张力一起拉紧所述放卷装置与所述收卷装置之间的所述铝合金层、所述不锈钢层。
进一步地，在一些实施例中，所述打磨装置采用打磨机；以及
所述加热保温装置采用隧道式加热炉；以及
所述轧制装置采用四辊轧机；以及
所述收卷装置采用收卷机。
利用本发明实施例提供的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法及系统，能够完成对铝合金层、不锈钢层的连续在线表面打磨、在线加热复合以及收卷，实现短流程、高效率的工业化生产铝/不锈钢复合材料，提升产能，产品精度均匀性高，成材率高；通过连续卷带式生产铝/不锈钢复合材料，缩短生产周期。
附图说明
图1所示为本发明一实施例连续生产铝/不锈钢复合材料的方法流程图；
图2所示为本发明一实施例连续生产铝/不锈钢复合材料的系统图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
本发明提供的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法的实施例中，生产的铝合金-不锈钢复合材料主要用于制造炊具。如图1所示为本发明一实施例连续生产铝/不锈钢复合材料的方法流程图，在该实施例中，并不限制铝合金、不锈钢的复合层数，可以是两层、三层或五层等。如两层复合材料则为铝合金层/不锈钢层；三层复合材料为不锈钢层/铝合金层/不锈钢层；五层复合材料为不锈钢层/铝合金层/不锈钢层/铝合金层/不锈钢层。下面，仅以两层复合材料铝合金层/不锈钢层为例进行说明。
利用本发明实施例提供的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法，包括：
由放卷装置供给需打磨待复合表面的铝合金层、不锈钢层；其中，铝合金层的供给速度低于不锈钢层的供给速度，放卷装置于放卷后的铝合金层、不锈钢层上分别施加前张力。在该实施例中，前张力的大小为10000N，在实际应用过程中，应根据实际情况，设定前张力的大小。
S100、分别打磨铝合金层、不锈钢层待复合表面。
在该步骤中，铝合金层、不锈钢层的待复合表面的打磨厚度为0.02mm-0.05mm；铝合金层的待复合表面打磨后粗糙度为1.0μm-1.7μm；不锈钢层的待复合表面打磨后粗糙度为1.0μm-2.0μm。一般情况下，用钢丝刷对铝合金层、不锈钢层的待复合表面进行打磨，打磨的一般要求是将铝合金层、不锈钢层待复合表面的氧化皮或其它一起杂质、脏污清理掉，能够保证在复合过程中界面的结合强度即可。通常情况下，铝合金层或不锈钢层待复合表面打磨掉的厚度小于0.05mm，在金属表面露出新鲜的金属即可。
S200、将待复合表面打磨后的铝合金层、不锈钢层分别加热、保温。
铝合金层通常采用感应加热方式，不锈钢层通常采用感应加热方式或电阻加热方式。铝合金层与不锈钢层的加热温度一致、保温温度一致，加热时间、保温时间一致。铝合金层的加热时间、保温时间通过铝合金层的供给速度控制；不锈钢层的加热时间、保温时间通过不锈钢层的供给速度控制。其中，铝合金层、不锈钢层的加热温度为380℃-450℃，加热时间为30min-60min；保温温度为380℃-450℃，保温时间为60min-120min。
一般情况下，采用隧道炉对铝合金层、不锈钢层进行加热，在加热过程中，不需要载气保护，只需要使铝合金层、不锈钢层分别穿过隧道炉即可。由于在隧道炉内有升温段和保温段，随着铝合金层、不锈钢层穿过隧道炉的速度不同即可控制相应的加热时间、保温时间。
S300、以所述铝合金层、不锈钢层的待复合表面为结合面，将保温后铝合金层、不锈钢层轧制复合，以得到复合材料。
在此步骤中，保温后的铝合金层、不锈钢层进行轧制复合的变形量为40％-50％，轧制复合的厚度精度为±0.03mm。轧制完成后的复合材料厚度为1.0mm-5.0mm，其中，复合材料中不锈钢层的厚度为0.6mm-1.0mm，剩余为铝合金层。轧制复合后的复合材料为加工硬化状态，材料厚度根据原材复合层数确定，一般情况下，两层复合材料厚度在2.0mm以下。
将铝合金层、不锈钢层轧制复合的目的是将铝合金层材料、不锈钢层材料复合在一起。在轧制复合过程中需要注意厚度精度，一般情况下，将厚度精度控制在±0.03mm。除此之外，还需要注意的是符合材料的板形问题，复合材料的性能则是由后续的热处理进行控制，在轧制过程中不需要考虑。
S400、将复合材料收卷。
由收卷装置对轧制复合后的复合材料收卷，收卷装置与复合材料上施加后张力。在该实施例中，后张力的大小为12000N，但在实际应用过程中，应更加实际情况设定后张力的大小。
通过前张力和后张力的共同作用，一起拉紧放卷装置与收卷装置之间的铝合金层、不锈钢层。使得轧制复合后得到的复合材料不会发生变形，解决复合材料变形弯曲的问题(通常情况下，复合材料会弯向不锈钢一侧，呈现出U型)。
S500、将收卷后的复合材料退火、精整。
在此步骤中，首先对收卷后的复合材料进行退火处理，在退火过程中，采用氨气作为保护气体，通常采用罩式退火炉，退火温度控制在400℃-475℃，退火保温时间控制在15小时-18小时即可。
复合材料退火完成后，再进行精整。精整一般是对板形不好的复合材料进行矫平；对尺寸厚度公差、性能进行优化调整，一般是对尺寸公差或性能在标准3％以下的进行冷轧。也就是说，若退火后的复合材料板形不好，如表面翘曲，则矫平复合材料；若退火后的复合材料的尺寸正公差大于0.03mm，则冷轧复合材料，直至正公差范围小于等于0.03mm；若退火后的复合材料的尺寸负公差大于0.03mm，则该复合材料报废。当然，如果复合材料的性能、尺寸公差都很好则可以不用精整，直接包装。
在此，退火后的复合材料板形好坏由不平度标示，板材翘曲、具有波浪等形状均说明该复合材料的板形不好，平整度较差，此时对该复合材料进行矫平。
在该实施例中，原料上，铝合金层可以采用1000系列的铝合金或3000系列的铝合金；不锈钢可以采用304不锈钢或430不锈钢或439不锈钢。
本发明还提供了连续生产铝/不锈钢复合材料的系统的一实施例，用于制造炊具用铝合金-不锈钢复合材料。如图2所示为该实施例连续生产铝/不锈钢复合材料的系统图，在此实施例中，该系统包括：放卷装置10、打磨装置20、加热保温装置30、轧制装置40、收卷装置50、退火装置60、精整装置70。
放卷装置10，包括铝合金层放卷机、不锈钢层放卷机，分别用于供给铝合金层、不锈钢层；其中，铝合金层的供给速度低于不锈钢层的供给速度；放卷装置10在放卷后供给的铝合金层、不锈钢层上分别施加前张力。放卷装置10将原料铝合金层、不锈钢层供给打磨装置20，由打磨装置20分别打磨放卷装置10供给的原料铝合金层、不锈钢层的待复合表面。通常情况下，采用打磨机对铝合金层、不锈钢层的待复合表面进行连续在线打磨。
在铝合金层、不锈钢层的待复合表面打磨完成后，去除表面杂质，将它们送入加热保温装置30中分别进行加热保温，通常采用隧道式加热炉对作为加热保温装置30，对铝合金层、不锈钢层进行加热保温。保温完成后的铝合金层、不锈钢层送入轧制装置40，以铝合金层、不锈钢层的待复合表面为结合面将铝合金层、不锈钢层进行轧制复合，以得到复合材料。该实施例中，采用四辊轧机作为轧制装置40进行铝合金层、不锈钢层的轧制复合。
轧制复合完成后，由收卷装置50对复合材料进行收卷，该实施例中，采用收卷机作为收卷装置50对复合材料进行收卷。在此过程中，收卷装置50在待收卷的复合材料上施加后张力，与放卷装置10上施加的前张力一起拉紧放卷装置10与收卷装置50之间的铝合金层、不锈钢层，使得轧制复合后得到的复合材料不会发生变形。收卷后的复合材料根据标准要求由精整装置70对其进行矫平或/和冷轧。
该连续生产铝/不锈钢复合材料的系统实施例是以上述连续生产铝/不锈钢复合材料的方法实施例为基础进行的，其中的功能及要求与方法实施例中的功能、要求一致，在此不再一一赘述。
利用本发明实施例提供的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法及系统，能够完成对铝合金层、不锈钢层的连续在线表面打磨、在线加热复合以及收卷，实现短流程、高效率的工业化生产铝/不锈钢复合材料，提升产能，产品精度均匀性高，成材率高；通过连续卷带式生产铝/不锈钢复合材料，缩短生产周期。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种连续生产铝/不锈钢复合材料的方法，其特征在于，包括：
分别打磨铝合金层、不锈钢层待复合表面；
将待复合表面打磨后的铝合金层、不锈钢层分别加热、保温；
以所述铝合金层、不锈钢层的待复合表面为结合面，将保温后铝合金层、不锈钢层轧制复合，以得到复合材料；
将所述复合材料收卷；
将收卷后的复合材料退火、精整；其中，
由放卷装置供给需打磨待复合表面的铝合金层、不锈钢层，所述铝合金层的供给速度低于所述不锈钢层的供给速度；所述放卷装置于放卷后的铝合金层、不锈钢层上分别施加前张力；以及
由收卷装置对所述复合材料收卷；所述收卷装置于所述复合材料上施加后张力；
所述前张力与所述后张力一起拉紧所述放卷装置与所述收卷装置之间的所述铝合金层、所述不锈钢层。
2.根据权利要求1所述的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法，其特征在于，
所述前张力的大小为10000N，以及
所述后张力的大小为12000N。
3.根据权利要求1所述的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法，其特征在于，所述分别打磨铝合金层、不锈钢层待复合表面包括：
所述铝合金层、所述不锈钢层的打磨厚度为0.02mm-0.05mm；以及
所述铝合金层待复合表面打磨后粗糙度为1.0μm-1.7μm；以及
所述不锈钢层待复合表面打磨后粗糙度为1.0μm-2.0μm。
4.根据权利要求1所述的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法，其特征在于，所述将待复合表面打磨后的铝合金层、不锈钢层分别加热、保温包括：
所述铝合金层采用感应加热方式，所述不锈钢层采用感应加热或电阻加热方式；所述铝合金层与所述不锈钢层的加热温度一致、保温温度一致，加热时间、保温时间一致；所述铝合金层的加热时间、保温时间通过所述铝合金层的供给速度控制；所述不锈钢层的加热时间、保温时间通过所述不锈钢层的供给速度控制；其中，
所述加热温度为380℃-450℃，所述加热时间为30min-60min；所述保温温度为380℃-450℃，所述保温时间为60min-120min。
5.根据权利要求1所述的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法，其特征在于，所述以所述铝合金层、不锈钢层的待复合表面为结合面，将保温后铝合金层、不锈钢层轧制复合，以得到复合材料包括：
所述保温后铝合金层、不锈钢层轧制复合的变形量为40％-50％；以及
所述保温后铝合金层、不锈钢层轧制复合的厚度精度为±0.03mm；以及
所述复合材料的厚度为1.0mm-5.0mm；其中，
所述不锈钢层厚度为0.6mm-1.0mm。
6.根据权利要求1所述的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法，其特征在于，所述将收卷后的复合材料退火包括：
退火时采用氨气作为保护气体，采用罩式退火炉，退火温度为400℃-475℃，保温时间为15小时-18小时。
7.根据权利要求1所述的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法，其特征在于，所述将收卷后的复合材料精整包括：
若退火后的复合材料表面翘曲，则矫平所述复合材料；以及
若退火后的复合材料的尺寸正公差大于0.03mm，则冷轧所述复合材料至正公差范围小于等于0.03mm；若退火后的复合材料的尺寸负公差大于0.03mm，则该复合材料报废。
8.根据权利要求1-7任一所述的连续生产铝/不锈钢复合材料的方法，其特征在于，
所述铝合金层为1000系列铝合金或3000系列铝合金；以及
所述不锈钢层为304不锈钢或430不锈钢或439不锈钢。
9.一种连续生产铝/不锈钢复合材料的系统，其特征在于，包括：
放卷装置，包括铝合金层放卷机、不锈钢层放卷机，分别用于供给铝合金层、不锈钢层；所述铝合金层的供给速度低于所述不锈钢层的供给速度；所述放卷装置于放卷后的铝合金层、不锈钢层上分别施加前张力；
打磨装置，用于分别打磨所述放卷装置供给的所述铝合金层、所述不锈钢层的待复合表面；
加热保温装置，用于分别加热、保温打磨待复合表面后的铝合金层、不锈钢层；
轧制装置，用于轧制复合保温后的铝合金层、不锈钢层，以得到复合材料；
收卷装置，施加后张力，并对所述复合材料进行收卷；
退火装置，用于对收卷后的复合材料退火处理；
精整装置，用于矫平或/和冷轧退火后的复合材料；其中，
所述前张力与所述后张力一起拉紧所述放卷装置与所述收卷装置之间的所述铝合金层、所述不锈钢层。
10.根据权利要求9所述的连续生产铝/不锈钢复合材料的系统，其特征在于，
所述打磨装置采用打磨机；以及
所述加热保温装置采用隧道式加热炉；以及
所述轧制装置采用四辊轧机；以及
所述收卷装置采用收卷机。
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