CN116871469A - 复合金属加工工艺及加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合金属加工工艺及加工装置,涉及金属加工技术领域,主要目的是提供一种新的复合金属加工方法和加工装置。该复合金属加工工艺包括选用至少两种不同的基材,还包括以下步骤:对所有的所述基材分别进行熔融处理并获得基材熔体;将所有的所述基材熔体分层注入铸轧辊的成型缝内成型。或者,对至少一种所述基材进行熔融处理并获得基材熔体,对其余基材进行表面处理并获得基材板/带;将处理好的基材熔体和基材板/带分层注入所述铸轧辊的成型缝内成型。该复合金属加工装置包括:液态金属包、铸轧辊和隔断组件,隔断组件位于液态金属包和铸轧辊之间且隔断组件的下端指向铸轧辊的成型缝且与成型缝之间存在供基材通过的间隙。
Description
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域,尤其是涉及一种复合金属加工工艺及加工装置。
背景技术
现在的机械加工行业里,根据产品的不同用途,需要选用不同的材质,而受铸造工艺等影响,各个机械产品很多都是采用同一种材质,像在需要高耐腐蚀及高耐磨性的化工机械领域,就需要选用一些特殊的高性能合金,而这些高性能合金普遍比较昂贵,如果整个产品采用同一种材质,产品的最终销售价格也将随之提高,并且,在企业使用一段时间后对生产线进行维护更换时,需要对该部件整体进行更换,这就大大增加企业的使用成本,因此迫切需要一种低使用成本的复合材质,在保障设备运行安全的前提下降低企业的生产成本,为此,各机械加工企业的技术人员多年来一直在努力寻找解决该问题的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供复合金属加工工艺及加工装置,以解决现有技术中存在的特殊合金使用成本较高的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供的复合金属加工工艺,包括选用至少两种不同的基材,还包括以下步骤:
对所有的所述基材分别进行熔融处理并获得基材熔体,将所有的所述基材熔体分层注入铸轧辊的成型缝内成型;或者,
对至少一种所述基材进行熔融处理并获得基材熔体,对其余基材进行表面处理并获得基材板/带,将处理好的基材熔体和基材板/带分层注入所述铸轧辊的成型缝内成型。
通过上述方式可以加工出由两种不同的金属材料制成的双金属复合材料,该材料与传统的单金属材料相比,可以在不影响材料的综合性能的前提下大大降低某种贵价金属材料的用量,从而降低企业的加工和使用成本。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
作为本发明的进一步改进,还包括以下步骤:
对经所述铸轧辊处理后的半成品进行机械加工处理,得到复合金属带。
作为本发明的进一步改进,所述基材包括不锈钢和碳钢。
作为本发明的进一步改进,所述基材熔体在注入所述铸轧辊成型缝内时处于糊化状态。
作为本发明的进一步改进,经降温处理后的金属熔体能处于糊化状态。
作为本发明的进一步改进,相邻的两个所述基材板/带通过所述基材熔体相连。
作为本发明的进一步改进,所述表面处理包括,去除所述基材表面的氧化层。
作为本发明的进一步改进,所述表面处理还包括,对去除氧化层的基材进行加热处理。
作为本发明的进一步改进,所述基材在保护气氛环境下进行加工。
本发明还提供了一种复合金属加工装置,包括:液态金属包、铸轧辊和隔断组件,所述隔断组件位于所述液态金属包和所述铸轧辊之间且所述隔断组件的下端指向所述铸轧辊的成型缝且与所述成型缝之间存在供基材通过的间隙。
作为本发明的进一步改进,所述隔断组件由耐高温材料制成的板状结构;
和/或,该装置还包括位于所述液态金属包和所述铸轧辊之间的中间包;
和/或,该装置还包括基材表面处理构件,所述基材表面处理构件用于去除形成于所述基材表面的氧化层,部分所述基材经所述基材表面处理构件处理后能经所述隔断组件进入所述成型缝内。
相比于现有技术,本发明较佳的实施方式提供的技术方案具有如下有益效果:
本方案通过提供一种双层金属的加工工艺以及应用该工艺进行加工的设备,实现了双层金属的高效加工,从而在不影响材料的综合性能的前提下大幅度降低相关产品的加工成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明复合金属加工工艺某一实施例的加工流程示意图;
图2是本发明复合金属加工工艺另一实施例的加工流程示意图;
图3是本发明复合金属加工装置某一实施例的结构示意图。
图中:1、液态金属包;2、铸轧辊;21、成型缝;3、隔断组件;4、中间包。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供了一种复合金属加工工艺,该复合金属加工工艺用于进行复合金属加工,通过将具有两种不同的性质的金属材料复合在一起的方式,使最终得到的复合金属同时具有两种金属的性能。
需要注意的是,该加工工艺需要在保护气氛的环境下进行。
具体的,该加工工艺可以针对两种甚至更多的金属材料进行复合加工。
下面以不锈钢和碳钢两种不同的金属材料为例,对其具体的加工流程进行说明。
实施例1:
本实施例提供了一种复合金属加工工艺,如图1所示,包括:
步骤S1:选用不锈钢和碳钢两种不同的金属基材,并对上述基材分别进行熔融处理以获得相应的基材熔体;
步骤S2:将所有的基材熔体分层注入铸轧辊的成型缝内成型。
以上基材熔体需要同时以分层的状态注入铸轧辊的成型缝内。
通过上述方式可以加工出由两种不同的金属材料制成的双金属复合材料,该材料与传统的单金属材料相比,可以在不影响材料的综合性能的前提下大大降低某种贵价金属材料的用量,从而降低企业的加工和使用成本。
需要注意的是,上述不同的基材熔体在接触铸轧辊的成型缝之前相互独立不接触,以免基材熔体相互融合形成新型的合金钢材质。为了达到该效果,可以在上述铸轧辊的成型缝上方布置相应的、用于分隔基材的挡板等类似结构,该结构需要由耐高温材料制成。
上述成型缝形成于由侧封板以及两个旋转方向相反的铜制铸轧辊之间。基材熔体能够经相应的布流系统流入上述成型缝处,同时通过该布流系统实现分层注入。
在本实施例中,由于基材的数量为两个,因此上述挡板布置一个即可满足使用要求。当基材的数量为三个甚至更多时,需要适应性设置更多的挡板结构。
另外,为了进一步确保上述基材熔体不会相互融合,在本实施例中,需要确保上述基材熔体在注入铸轧辊成型缝内时或者相互接触时,上述基材熔体均处于糊化状态。
上述糊化状态是指液态的金属材料在降温过程中形成的类似粥样的状态,此时金属材料的物理状态介于液态和固态之间。此时恰好相互接触并进入铸轧辊成型缝处的金属材料能够通过铸轧辊的瞬时冷却处理形成结合牢固的复合金属材料。
当金属材料的温度过高时,基材在流经铸轧辊时会相互融合并形成新型的合金材料;若温度过低,则基材表面会形成一较薄的晶壳,同时基材表面会氧化并形成氧化层,进而导致不同的基材的结合牢固度下降。此时该基材会在后续的处理过程中出现脱壳或分层的情况。
在经上述铸轧辊处理后,可以得到该复合金属材料的半成品。该半成品需要经过后续加工后,才能得到最终成品。
在本实施例中,对经铸轧辊处理后的半成品进行机械加工处理,得到复合金属带。
上述机械加工处理包括预压、冷却、整形等步骤。上述步骤的具体处理方式为现有技术,在此不再赘述。
在上述加工过程中,由铸轧辊到单机架轧机(用于对复合金属进行整形等加工)之间均处于密封状态,且其内注入保护性气氛,从而确保在加工过程中,轧制之前的产品不会氧化或过度氧化。
在本实施例中,上述铸轧辊之间的成型缝的厚度可以根据实际需要进行调整。上述厚度除受加工生产要求的影响以外,还会受铸轧辊冷却速度的影响:若该铸轧辊的冷却速度较快,则成型缝的宽度相对较宽;若铸轧辊的冷却速度偏慢,则成型缝的宽度相对较窄。
除上文所述的碳钢和不锈钢以外,上述基材也可以是钛、铝和铜等金属材料。
实施例2:
本实施例还提供了一种复合金属加工工艺,如图2所示,与实施例1相比,上述基材中有至少一种基材为板/带状结构且该基材可以在经过表面处理后直接与其余基材熔体进行复合形成复合金属材料。
具体的,在本实施例中,对至少一种所述基材进行熔融处理并获得基材熔体,对其余基材进行表面处理并获得基材板/带;
将处理好的基材熔体和基材板/带分层注入铸轧辊的成型缝内成型。
需要注意的是,为了确保不同的基材之间能够稳定接触,相邻的两个板/带状基材不直接接触,而是经至少一层基材熔体相连接,以确保后续的成型效果。
下面以两种不同的基材为例进行说明。
步骤S1:选用两种不同的金属基材,对某一基材进行熔融处理并获得基材熔体,对另一基材进行表面处理并获得基材板/带;
步骤S2:将处理好的基材熔体和基材板/带分层注入铸轧辊的成型缝内成型。
为了进一步确保上述板/带状基材能与处于熔体状态下的基材紧密结合,上述板/带状基材必须预先进行表面处理,该表面处理包括,去除基材表面的氧化层。
不同的材质之间如果存在较大的温差,则二者接触时可能会发生龟裂或者影响结合的牢固度。为了避免该情况的发生,上述表面处理还包括,对基材进行加热处理以降低不同基材之间的温差。
需要注意的是,可以先对基材进行加热后再去除其表面的氧化层,也可以先去除其表面的氧化层后再进行加热,只需要确保该板/带状基材在与其它基材熔体相接触时表面没有氧化层即可。
上述氧化层可以通过喷砂或打磨等方式去除。
另外,在该工艺的加工过程中,也需要确保铸轧辊与相应的轧机之间为密封结构和/或通入保护性气氛,从而保证产品在轧制之前不会氧化或过度氧化。
其余加工步骤和加工方式参照实施例1即可。
实施例3:
本实施例提供了一种复合金属加工装置,其结构如图3所示。
该装置包括液态金属包1、铸轧辊2和隔断组件3,其中隔断组件3位于液态金属包1和铸轧辊2之间且隔断组件3的下端指向铸轧辊2的成型缝21且与成型缝21之间存在供基材通过的间隙。
该装置可以用于实现上述实施例1和实施例2所述的复合金属加工方法,并通过上述方法加工制得相应的、厚度方向上材质不同的复合金属材料。
需要注意的是,上述隔断组件3由耐高温材料制成的板状结构。在本实施方式中,上述隔断组件3为钨板。
以碳钢和不锈钢为例,在该装置应用实施例1的加工工艺来进行复合金属加工时,该装置包括两个用于承装不同金属材料的液态金属包1。当然,若加工选用三种及以上的基材,相应的液态金属包1的数量也会随之调整。该液态金属包1即为上文所述的布流系统。
熔融状态下的金属基材在经隔断组件3流至上述铸轧辊2表面时,可以实现瞬时冷却,并最终形成复合金属材料半成品。
上述半成品可以经后续的机械加工步骤进行精细加工,并最终制得复合材料成品。
需要注意的是,若该装置应用实施例2的加工工艺来进行复合金属加工时,此时该装置还包括基材表面处理构件,基材表面处理构件用于去除形成于基材表面的氧化层,部分基材经基材表面处理构件处理后能经隔断组件进入成型缝内。
具体的,上述基材表面处理构件还包括用于输送该基材的输送装置以及对其进行加热的加热装置。上述装置的结构和使用方式为现有技术,在此不再赘述。
当然,为了确保该加工装置加工稳定性,提高产品的良品率,在本实施例中,设置该装置还包括于液态金属包1和铸轧辊2之间的中间包4。位于液态金属包1内的熔融态金属会先流入中间包4内再经中间包4流入铸轧辊2的成型缝21处。中间包4可以帮助调节液态金属的温度,使流入铸轧辊2处的金属的温度更加均一且更符合加工要求。
另外,在后续的加工过程中,也需要确保铸轧辊与相应的轧机之间为密封结构和/或通入保护性气氛,从而保证产品在轧制之前不会氧化或过度氧化。
可以理解的是,本实施例可以通过上述装置通过铸轧成型法实现复合金属材料的加工和制备。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种复合金属加工工艺,其特征在于,包括选用至少两种不同的基材,还包括以下步骤:
对所有的所述基材分别进行熔融处理并获得基材熔体,将所有的所述基材熔体分层注入铸轧辊的成型缝内成型;或者,
对至少一种所述基材进行熔融处理并获得基材熔体,对其余基材进行表面处理并获得基材板/带,将处理好的基材熔体和基材板/带分层注入所述铸轧辊的成型缝内成型。
2.根据权利要求1所述的复合金属加工工艺,其特征在于,还包括以下步骤:
对经所述铸轧辊处理后的半成品进行机械加工处理,得到复合金属带。
3.根据权利要求1所述的复合金属加工工艺,其特征在于,所述基材熔体在注入所述铸轧辊成型缝内时处于糊化状态。
4.根据权利要求3所述的复合金属加工工艺,其特征在于,经降温处理后的金属熔体能处于糊化状态。
5.根据权利要求1所述的复合金属加工工艺,其特征在于,相邻的两个所述基材板/带通过所述基材熔体相连。
6.根据权利要求1所述的复合金属加工工艺,其特征在于,所述表面处理包括,去除所述基材表面的氧化层。
7.根据权利要求6所述的复合金属加工工艺,其特征在于,所述表面处理还包括,对去除氧化层的基材进行加热处理。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的复合金属加工工艺,其特征在于,所述基材在保护气氛环境下进行加工。
9.一种复合金属加工装置,其特征在于,包括:液态金属包、铸轧辊和隔断组件,所述隔断组件位于所述液态金属包和所述铸轧辊之间且所述隔断组件的下端指向所述铸轧辊的成型缝且与所述成型缝之间存在供基材通过的间隙。
10.根据权利要求9所述的复合金属加工装置,其特征在于,所述隔断组件由耐高温材料制成的板状结构;
和/或,该装置还包括位于所述液态金属包和所述铸轧辊之间的中间包;
和/或,该装置还包括基材表面处理构件,所述基材表面处理构件用于去除形成于所述基材表面的氧化层,部分所述基材经所述基材表面处理构件处理后能经所述隔断组件进入所述成型缝内。
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