CN118122776A - 四层铝合金复合板带坯料的生产方法及其制造的热交换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种四层铝合金复合板带坯料的生产方法及其制造的热交换器。该生产方法包括将已铣面的中间层(3)铸锭和第一钎焊层(2)铸锭装入加热炉加热；将已加热的中间层(3)铸锭和第一钎焊层(2)铸锭层叠在一起，经轧制后复合为一体，得到复合板材；将所述复合板材装配在已铣面的芯层(1)的上表面，将一钎焊层(4)板材装配在芯层(1)的下表面，捆扎成复合锭；将所述复合锭加热；以及将已加热的复合锭进行热轧，得到四层铝合金复合板带坯料卷材。本发明能够达到在保持能耗不变的情况下，提高装配效率、热轧轧制成功率以及降低气泡缺陷报废率的效果。
Description
技术领域
本发明涉及热交换器用复合板带坯料的技术领域，具体地，涉及一种具有超高复合率(≥25％)中间层的四层铝合金复合板带坯料的生产方法及由该四层铝合金复合板带坯料制造的热交换器。
背景技术
目前，在汽车的钎焊式热交换器领域中，具有超高复合率(≥25％)中间层的四层铝合金复合板带坯料因其各项性能优异而开始逐步得以应用。
本领域常规采用的四层铝合金复合板带坯料的热轧复合工艺是：将一个芯层、一个中间层和两个钎焊层一起装配后进行加热、热轧成卷为冷轧供坯。这种生产工艺存在的缺陷是：热轧时四层同时进行复合，由于中间层复合率高(≥25％)且厚度大，因此在复合轧制时，钎焊层与中间层受力差异大且变形不一致，导致钎焊层容易跑偏、上翘，从而热轧复合成功率低，整卷报废概率高。
因此，需要提供一种能够提高热轧成功率并提高生产装配效率的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，以解决常规生产工艺所存在的上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术中存在的超高复合率中间层(≥25％)的四层铝合金复合锭由独立状态热轧为复合状态时成功率低且整卷报废率高的劣势，提供一种采用预先将中间层与钎焊层复合轧制成板材，再与芯层进行复合轧制的工艺方法，可以提高热轧成功率，并提高生产装配效率。
一方面，本发明提供一种四层铝合金复合板带坯料的生产方法，包括以下步骤：
步骤(i)：将已铣面的中间层铸锭和第一钎焊层铸锭装入加热炉加热；
步骤(ii)：将已加热的中间层铸锭和第一钎焊层铸锭层叠在一起，经轧制后复合为一体，得到复合板材；
步骤(iii)：将所述复合板材装配在已铣面的芯层的上表面，将一钎焊层板材装配在芯层的下表面，捆扎成复合锭；
步骤(iv)：将所述复合锭加热；以及
步骤(v)：将已加热的复合锭进行热轧，得到四层铝合金复合板带坯料卷材。
根据本发明的一种优选实施方式，步骤(i)中的加热温度为480～495℃，并且在加热后进行保温，保温时长为2～6小时。
该加热温度比较适中，温度过高会导致表面氧化而难以复合，温度过低会增加变形抗力而增加能耗。保温使得铸锭内外温度一致，保温时间过短会导致内外温度不一致，过长则浪费能耗。
根据本发明的一种优选实施方式，所述生产方法还包括在步骤(ii)之前，将已加热的第一钎焊层铸锭热轧至100～180mm的厚度。
该热轧厚度比较适中，厚度过大会导致在将第一钎焊层铸锭与中间层铸锭叠加后的总厚度超过设备的加工能力，过薄则不容易将两层吊起和复合。
根据本发明的一种优选实施方式，在步骤(ii)中，通过铸锭吊具将已加热的中间层铸锭和第一钎焊层铸锭层叠在一起。
根据本发明的一种优选实施方式，在步骤(ii)中，将已层叠在一起的中间层铸锭和第一钎焊层铸锭轧制多个道次，再轧制多个减薄道次来将所述复合板材热轧至目标厚度。
根据本发明的一种优选实施方式，所述轧制多个道次为轧制6～10个道次，压下量为5～15mm，所述轧制多个减薄道次为轧制6～12个减薄道次，压下量为20～25mm。
轧制的道次的压下量可保证上下层变形均匀，容易复合。
根据本发明的一种优选实施方式，所述生产方法还包括在步骤(iii)之前，将所述复合板材剪切至目标长度。
根据本发明的一种优选实施方式，在步骤(iii)中，所述第二钎焊层板材是经过铣面并加热的。
根据本发明的一种优选实施方式，所述第二钎焊层板材还经过热轧及剪切。
根据本发明的一种优选实施方式，在步骤(iii)中，通过钢带捆扎成复合锭。
钢带可将叠放好的三层物料(即，复合板材、芯层和一钎焊层板材)捆扎在一起，由于要对捆扎的复合锭进行加热，所以利用钢带进行捆扎是最优选的。
根据本发明的一种优选实施方式，在步骤(iv)中，将所述复合锭加热至480～495℃，并且在加热后进行保温，保温时长为4～6小时。
该加热温度比较适中，温度过高会导致表面氧化而难以复合，温度过低会增加变形抗力而增加能耗。保温使得复合锭内外温度一致，保温时间过短会导致内外温度不一致，过长则浪费能耗。
根据本发明的一种优选实施方式，在步骤(v)中，得到的四层铝合金复合板带坯料卷材的厚度为4.0～7.0mm。
另一方面，本发明提供一种由四层铝合金复合板带坯料制造的热交换器，所述四层铝合金复合板带坯料是通过根据上述四层铝合金复合板带坯料的生产方法生产的。
根据本发明所提供的四层铝合金复合板带坯料的生产方法相对于现有技术带来了如下有益效果：
通过先将中间层与钎焊层进行热轧复合为一体，再与芯层进行热轧复合，将现有技术中四层同时进行热轧复合的难度和风险进行了分解，使得钎焊层和中间层以及中间层与芯层单独分开进行热轧结合，避开了两个不同界面因同时结合而产生的不良后果，从而达到在保持能耗不变的情况下，提高装配效率、热轧轧制成功率以及降低气泡缺陷报废率的效果，实际操作表明装配效率由之前的1.5h/块提高为0.9h/块，热轧轧制成功率由之前的50％左右提高为90％左右，气泡缺陷报废率由之前的18％左右下降为5％左右。
附图说明
为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的优选的实施方式。在附图中，相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。
图1是现有技术中的四层铝合金复合板带坯料的生产工艺的示意图。
图2示出了根据本发明的一种优选实施方式的四层铝合金复合板带坯料的结构示意图。
图3示出了根据本发明的一种优选实施方式的四层铝合金复合板带坯料的生产工艺的示意图。
具体实施方式
下面参考附图，详细描述本发明的具体实施方式。这里所描述的仅仅是根据本发明的优选实施方式，本领域技术人员可以在所述优选实施方式的基础上想到能够实现本发明的其他方式，所述其他方式同样落入本发明的范围。
目前，在汽车的钎焊式热交换器领域中，常规采用的具有超高复合率(≥25％)中间层的四层铝合金复合板带坯料的热轧复合工艺(如图1所示)是：将一个芯层、一个中间层和两个钎焊层(第一钎焊层和第二钎焊层)的铸锭铣面，将第一钎焊层铸锭、第二钎焊层铸锭、中间层铸锭加热、热轧和切片，然后将第一钎焊层铸锭、第二钎焊层铸锭、中间层铸锭和芯层铸锭一起装配后进行加热、热轧成卷为冷轧供坯。这种生产工艺存在的缺陷是：热轧时四层同时进行复合，由于中间层复合率高(≥25％)且厚度大，因此在复合轧制时，钎焊层与中间层受力差异大且变形不一致，导致钎焊层容易跑偏、上翘，从而热轧复合成功率低，整卷报废概率高。
图2示出了根据本发明的一种优选实施方式的具有超高复合率中间层(≥25％)的四层铝合金复合板带坯料的结构示意图。图2所示的四层铝合金复合板带坯料从上至下依次为第一钎焊层2、中间层3、芯层1和第二钎焊层4。以下将结合图3详细说明图2所示的根据本发明的一种优选实施方式的具有超高复合率中间层(≥25％)的四层铝合金复合板带的生产工艺。
参考图3，根据本发明的一种优选实施方式，具有超高复合率中间层(≥25％)的四层铝合金复合板带坯料的生产工艺包括下述步骤。
在步骤一中，将中间层3铸锭和第一钎焊层2铸锭铣面，然后将其装入加热炉进行加热，加热的温度优选为480～495℃，并进行保温，保温时长优选为2～6小时。该步骤中优选的加热温度480～495℃是比较适中的，温度过高会导致表面氧化而难以复合，温度过低会增加变形抗力而增加能耗。该步骤中进行保温能使铸锭内外温度一致，优选保温2～6小时也是比较适中的，保温时间过短会导致内外温度不一致，过长则浪费能耗。
在步骤二中，将步骤一中已加热并经保温的第一钎焊层2铸锭进行热轧，且热轧至具有期望的厚度，优选的厚度为100～180mm。该步骤中第一钎焊层2铸锭优选的热轧厚度是比较适中的，厚度过大会导致在下一步骤中将第一钎焊层2铸锭与中间层3铸锭叠加后的总厚度超过设备的加工能力，过薄则不容易将两层吊起和复合。
在步骤三中，将步骤一中已加热并经保温的中间层3铸锭出炉，用铸锭专用吊具将步骤二中的第一钎焊层2铸锭与该中间层3铸锭层叠在一起。
在步骤四中，将步骤三中已层叠在一起的中间层3铸锭和第一钎焊层2铸锭轧制多个道次后，将中间层3铸锭与第一钎焊层2铸锭复合为一体，得到复合板材，再通过轧制多个减薄道次将复合板材热轧至目标厚度。在该步骤中，轧制多个道次优选为轧制6～10个道次，压下量优选为5～15mm。轧制的道次的压下量可保证上下层变形均匀，容易复合。轧制多个减薄道次优选为轧制6～12个减薄道次，压下量为20～25mm。
在步骤五中，将步骤四中已热轧复合的复合板材通过重型剪剪切至目标长度。
在步骤六中，将步骤五所得的一块复合板材装配在已铣面的芯层1的上表面，将一块第二钎焊层4板材装配在已铣面的芯层1的下表面，用钢带捆扎成复合锭。需要说明的是，第二钎焊层4板材优选是经过铣面、加热、热轧及剪切处理的。第二钎焊层4铸锭的轧制厚度是根据复合率比例确定的。例如，复合锭总厚度为T，第二钎焊层复合率要求为X％，则第二钎焊层的目标轧制厚度为T*X％左右。在实践中，第二钎焊层实际厚度一般在25～40mm左右。在该步骤中，钢带可将叠放好的三层物料(即，步骤五所得的一块复合板材、芯层1和一块第二钎焊层4板材)捆扎在一起，由于要对捆扎的复合锭进行加热，所以利用钢带进行捆扎是最优选的。当然，本领域普通技术人员也能设想到利用其他部件进行捆扎或者其他合适的装配方式，只要能够保证将三层物料叠置装配且利于后续加热处理即可。
在步骤七中，将步骤六中得到的复合锭加热，优选为加热至480～495℃，并进行保温，保温时长优选为4～6小时。该步骤中优选的加热温度480～495℃是比较适中的，温度过高会导致表面氧化而难以复合，温度过低会增加变形抗力而增加能耗。优选保温4～6小时能使复合锭内外温度一致，保温时间过短会导致内外温度不一致，过长则浪费能耗。
在步骤八中，将步骤七中已加热并经保温的复合锭进行热轧，得到四层铝合金复合板带坯料卷材。该步骤中得到的四层铝合金复合板带坯料卷材的厚度优选为4.0～7.0mm。
需要注意的是，以上步骤一至步骤八中的至少一个步骤不是必需的，并且所述步骤的顺序也不限于此，其仅为示例性的。
下表给出了图1所示的现有技术生产工艺与图3所示的本发明生产工艺在电耗、装配效率、热轧轧制成功率和气泡报废率方面的比对。
| 项目 | 现有生产工艺 | 本发明生产工艺 |
| 电耗 | 320Kwh/t | 320Kwh/t |
| 装配效率 | 1.5h/块 | 0.9h/块 |
| 热轧轧制成功率 | 50％ | 90％ |
| 气泡缺陷报废率 | 18％ | 5％ |
由上表可以看出，采用本发明的生产工艺生产的具有超高复合率中间层(≥25％)的四层铝合金复合板带坯料，在保持能耗不变的情况下，提高了装配效率和热轧轧制成功率，降低了气泡缺陷报废率。
本发明通过先将中间层与钎焊层进行热轧复合为一体，再与芯层进行热轧复合，将现有技术中四层同时进行热轧复合的难度和风险进行了分解，使得钎焊层和中间层以及中间层与芯层单独分开进行热轧结合，避开了两个不同界面因同时结合而产生的不良后果，从而达到在保持能耗不变的情况下，提高装配效率、热轧轧制成功率以及降低气泡缺陷报废率的效果，实际操作表明装配效率由之前的1.5h/块提高为0.9h/块，热轧轧制成功率由之前的50％左右提高为90％左右，气泡缺陷报废率由之前的18％左右下降为5％左右。
根据本发明的优选实施方式的四层铝合金复合板带坯料特别适用于汽车的钎焊式热交换器领域，但并不限于此。
应当注意的是，在以上讨论的用于四层铝合金复合板带坯料的生产方法中，所描述的各种温度、尺寸、时长、效率等参数所涉及的数值和/或数值范围均为优选的实施方式，本领域技术人员可以根据实际条件或需要来选择不同的数值和/或数值范围。
本发明的保护范围仅由权利要求限定。得益于本发明的教导，本领域技术人员容易认识到可将本发明所公开结构和/或方法的替代结构和/或方法作为可行的替代实施方式，并且可将本发明所公开的实施方式进行组合以产生新的实施方式，它们同样落入所附权利要求书的范围内。
Claims (13)
1.一种四层铝合金复合板带坯料的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(i)：将已铣面的中间层(3)铸锭和第一钎焊层(2)铸锭装入加热炉加热；
步骤(ii)：将已加热的中间层(3)铸锭和第一钎焊层(2)铸锭层叠在一起，经轧制后复合为一体，得到复合板材；
步骤(iii)：将所述复合板材装配在已铣面的芯层(1)的上表面，将一钎焊层(4)板材装配在芯层(1)的下表面，捆扎成复合锭；
步骤(iv)：将所述复合锭加热；以及
步骤(v)：将已加热的复合锭进行热轧，得到四层铝合金复合板带坯料卷材。
2.根据权利要求1所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，其特征在于，步骤(i)中的加热温度为480～495℃，并且在加热后进行保温，保温时长为2～6小时。
3.根据权利要求1所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，还包括在步骤(ii)之前，将已加热的第一钎焊层(2)铸锭热轧至100～180mm的厚度。
4.根据权利要求1所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，其特征在于，在步骤(ii)中，通过铸锭吊具将已加热的中间层(3)铸锭和第一钎焊层(2)铸锭层叠在一起。
5.根据权利要求1所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，其特征在于，在步骤(ii)中，将已层叠在一起的中间层(3)铸锭和第一钎焊层(2)铸锭轧制多个道次，再轧制多个减薄道次来将所述复合板材热轧至目标厚度。
6.根据权利要求5所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，其特征在于，所述轧制多个道次为轧制6～10个道次，压下量为5～15mm，所述轧制多个减薄道次为轧制6～12个减薄道次，压下量为20～25mm。
7.根据权利要求1所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，还包括在步骤(iii)之前，将所述复合板材剪切至目标长度。
8.根据权利要求1所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，其特征在于，在步骤(iii)中，所述第二钎焊层(4)板材是经过铣面并加热的。
9.根据权利要求8所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，其特征在于，所述第二钎焊层(4)板材还经过热轧及剪切。
10.根据权利要求1所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，其特征在于，在步骤(iii)中，通过钢带捆扎成复合锭。
11.根据权利要求1所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，其特征在于，在步骤(iv)中，将所述复合锭加热至480～495℃，并且在加热后进行保温，保温时长为4～6小时。
12.根据权利要求1所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法，其特征在于，在步骤(v)中，得到的四层铝合金复合板带坯料卷材的厚度为4.0～7.0mm。
13.一种由四层铝合金复合板带坯料制造的热交换器，所述四层铝合金复合板带坯料是通过根据权利要求1-12中任一项所述的四层铝合金复合板带坯料的生产方法生产的。
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