CN1359765A - 爆炸焊接铝合金复合钎料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于制造汽车散热器等用的两层和三层铝合金复合钎料[复合板材、复合带(卷)材和复合箔(卷)材]领域。本发明提供了这种材料的制造方法。主要工艺流程为:复板和基板的待结合面的机械清洁净化、爆炸焊接(复合)、加热、热轧、冷轧、中间退火、精轧和分条。爆炸焊接工序在爆炸场内进行,后续工序在厂房内进行。热轧加热温度460－540℃,中间退火温度400－460℃。采用本发明制造的复合钎料材料(板、带和箔材),其两层或三层间结合强固,厚度比可任意调节,并且与轧制复合法比较成品率几乎提高一倍。
Description
爆炸焊接铝合金复合钎料的制造方法：本发明属于制造汽车散热器等用两层和三层铝合金复合钎料材料领域，主要用于制造这种材料的板材、特别是带(卷)材和箔(卷)材。
上述复合钎料材料由复层铝合金(钎料层)和基层铝合金(结构材料层)组成，分两层(如4343-3003)和三层(如4343-3003-4343)两种。它适用于钎焊大面积和接头密集的铝质换热零部件。用此复合钎料材料进行钎焊时，还起加固零部件和简化装配过程的作用。
两层或三层复合钎料材料(板、带和箔材)的制造方法有两种：轧制复合和爆炸焊接(复合)+轧制。
轧制复合法是将铣面和酸(碱)的复板及基板，用螺栓或点焊法固定成一体，然后在加热炉中加热，随后进行热轧复合和冷轧，其间经过一次或二次中间退火，最后精轧至成品厚度。由此获得复合钎料的板、带和箔(卷)材。
本发明的目的在于提供这种两层和三层铝合金复合钎料材料[板、带和箔(卷)材]的爆炸焊接(复合)+轧制的制造方法。两相比较，轧制复合法有如下许多缺点：
(1)轧制复合法需要先铣削基板(铸造板坯)的六个面和复板的待结合面，然后酸(碱)洗它们的待结合面。爆炸复合+轧制法只需用钢丝刷刷去两板坯待结合面上的氧化物和污物。
(2)轧制复合前，两层和三层板坯叠合后，它们之间用螺栓(或点焊法)固定成一体。如此固定的强度不高。于是热轧开坯过程中有时会轧偏，即复板和基板发生错位，从而使整块板坯报废。爆炸复合+轧制法不会。
(3)轧制复合法时，第一和第二道次的压下量必须很大，而爆炸复合+轧制法随意。
(4)爆炸复合工艺能够消除板坯中的铸造应力，从而有效地防止轧制复合法有时出现的热轧过程中板坯开裂的现象。并可缩短均匀化退火的时间。
(5)爆炸复合+轧制法可使轧制后的复合板(带)的两侧裂边由轧制复合法的20-30mm减少到5-10mm。
(6)用爆炸复合法+轧制法生产的该复合钎料全面结合且层间结合强度高，不会出现轧制复合法较常出现的“光带”现象(即钎料层脱落)。
(7)轧制复合法时，叠合的板坯在加热的过程中，由于板坯之间存在一空气层，其中的氧、氮和氢在高温下必然氧化、氮化和氢化空气层两侧的铝。界面上这些铝的中间化合物的存在，必然影响复板和基板之间的结合强度和使用性能(这也许是出现“光带”的原因之一)。爆炸复合+轧制法不存在这个问题。
(8)爆炸复合+轧制法能将铝合金板坯的均匀化退火和热轧加热两道工序结合起来一起进行。
本发明所述的复合钎料材料是以钎料型的铝合金(如4343)为复层、以结构材料型的铝合金(如3003)为基层，连续和强固地结合在一起，作为钎焊材料使用的铝合金复合材料。它们先用爆炸焊接技术复合在一起，然后进行热轧、冷轧和精轧，其间进行一次加热和两次中间退火，最后获得既定尺寸和状态的带有钎料层和结构材料层的板、带和箔(卷)材。
本方法的整个工艺流程如下：
(1)备料
将准备好的复板和基板的待结合面用钢丝轮刷进行清洁净化处理。
(2)爆炸焊接
然后在野外的爆炸场内用如图不着1所示的工艺进行爆炸焊接。具体的工艺参数根据复板和基板的强度、厚度及面积确定。
图1为三层复合板坯的两次爆炸焊接法(先焊接一面，再翻过来焊接另一面)。它的一次爆炸焊接法、成排爆炸焊接法和成组爆炸焊接法与两次爆炸焊接法原理相同，仅工艺安装各异。前三者的生产效率更高和结合质量更好，适用于大批量的生产。
爆炸焊接后的一种三层铝合金复合板坯的尺寸为(5+40+5)×350×800mm。
(3)复合板坯加热
将上述爆炸焊接的复合板坯在加热炉中，在460-540℃下加热2-6h。
(4)复合板坯热轧
将加热好的复合板坯(总厚度为50mm)在热轧机上进行热轧，5-7道次后轧至4-6mm(板、带材)。
(5)第一次冷轧
待热轧后的复合板(带)材冷却后，将其在冷轧机上进行第一次冷轧，一道次地轧至2-3mm(板、带材)。
(6)第二次冷轧
随后在冷轧机上进行第二冷冷轧，多道次地轧至1mm。在轧制过后进行切边和卷取。卷材尺寸为1×300×Lmm(L为长度)。
(7)第一次中间退火
将上述1mm厚的卷材在退火炉中，于400-460℃退火2-6h。
(8)第三次冷轧
退火后，将厚度为1mm的卷材在冷轧机上进行冷轧，多道次地轧至0.23mm，卷取。
(9)第二次中间退火
在退火炉中，于400-460℃下将0.23mm厚的卷材退火2-6h。
(10)精轧
在精轧机上将0.23mm的软态卷材轧至0.16mm厚，卷取。从而获得该厚度下的半硬态的成品。
(11)将上述0.16×300×Lmm的成品箔(卷)材，在分条机上分切成0.16×(16、19、22、44、......)×Lmm的箔(卷)材。分卷的宽度按用户的要求而定。
两种原材料的化学组成、物理和力学性能如表1至表3所列。
表1 两种铝合金的化学组成(wt，％)
| 合金和合金元素 | Si | Fe | Cu | Mn | Zn | 其他 | Al | |
| 单计 | 合计 | |||||||
| 4343 | 7.0-8.0 | ≤0.6 | ≤0.2 | ≤0.05 | ≥0.1 | ＜0.05 | ＜0.15 | 余 |
| 3003 | ≤0.6 | ≤0.7 | 0.05-0.2 | 1.0-1.5 | ≥0.1 | ＜0.05 | ＜0.15 | 余 |
表2 4343铝合金的物理性能
| 固相线温度，℃ | 液相线温度，℃ | 钎焊温度，℃ |
| 577 | 615 | 600-620 |
表3 3003铝合金的力学性能
| 状态 | σb，MPa | σ0.2，MPa | δ10，％ |
| M | 110 | 40 | 30 |
金相检验表明，爆炸焊接后，结合区具有金属的塑性变形、熔化和原子间相互扩散，以及波形的微观特征。这些特征是爆炸复合材料强固结合的共同标志。
超声波探伤表明，爆炸焊接后的结合面积率＞96％，超过国家标准。剪切试验指出，4343-3003两层之间的剪切强度＞110MPa。
经爆炸复合+轧制后的上述成品的尺寸和性能如表4所列。
表4 三层铝合金复合钎料材料成品的尺寸和性能
| 厚度比 | 1∶8∶1 |
| 厚度及公差 | 0.16±0.01mm |
| 状态 | H14 |
| 拉伸性能 | σb＝160-200MPa，δ＞1％ |
其余技术指标均达到日本同类产品的标准。本产品经用户试用后的结果指出，其加工成形、焊接和使用性能均良好。
可以预计，只要轧机和其他设备的能力足够大，用爆炸复合+轧制技术定能制造出可以与国外同类产品的卷径(外径1500mm)相比的卷径。其余性能也可也进口产品相比美，并可大批量生产。
Claims (11)
1、一种两层和三层铝合金复合钎料材料(板、带和箔材)的制造方法。包括复板和基板待结合面的机械清洁净化、爆炸焊接、加热、热轧、冷轧、中间退火、精轧和分条等。其特征是：复板和基板待结合面的机械清洁净化→爆炸焊接→加热→热轧→冷轧→中间退火→精轧→分条。
2、复板和基板待结合面的机械清洁净化用钢丝轮刷进行。
3、复合板坯的热轧加热温度为460-540℃。
4、加热后的复合板坯在热轧机上用多道次轧至既定厚度。
5、随后在冷轧机上进行冷轧，多道次轧制一定厚度，切边和卷取。
6、因加工硬化，上述卷材在400-460℃下退火。
7、中间退火后再次冷轧至一定厚度，例如0.23mm。
8、在400-460℃下进行第二次中间退火。
9、最后精轧至成品厚度，例如0.16mm，获得半硬态的产品(卷材)。
10、在分条机上将上述卷材分切成0.16×(16、19、22、44、------)×Lmm的卷材。
11、爆炸焊接技术能将所有的金属材料两层、三层或多层地进行组合和强固地焊接在一起，从而制造相应层数的金属复合材料。所以用本发明的方法也能制造其他用途的任意金属组合的两层、三层及多层复合钎料材料。
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