JP7107610B2 - Process for producing interlocking steel-aluminum composite rolled material with embedded grooves - Google Patents
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Description
本発明は、複合材及びその製造方法の技術分野に属し、特に埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法に関する。 Field of the Invention The present invention belongs to the technical field of composite materials and methods of manufacturing the same, and more particularly to a method of manufacturing embedded groove interlocking steel-aluminum composite rolled materials.
鋼-アルミニウム板複合板は、鋼を基材とし、アルミニウムを補強材として製造されたアルミニウム板補強鋼基材複合材であり、機械、電子機器、航空宇宙、自動車等の分野において、幅広い発展空間及び応用展望を有する。しかしながら、アルミニウムが空気中で一瞬に酸化皮膜を形成し、鋼とアルミニウムとの複合を著しく阻害するので、かなり大きい圧下率で圧延してアルミニウム板を大きく変形させて、アルミニウム板表面の酸化皮膜を十分に潰し、アルミニウム板内部の新鮮な金属を露出して鋼と結合するようにする必要がある。 Steel-aluminum plate composite plate is an aluminum plate reinforced steel base composite made of steel as a base material and aluminum as a reinforcing material. and has application prospects. However, aluminum instantly forms an oxide film in the air, which significantly inhibits the combination of steel and aluminum. It should be crushed enough to expose the fresh metal inside the aluminum plate to bond with the steel.
既存の鋼-アルミニウム板材の冷間圧延複合法は、通常単回の圧下率を55%以上として圧延を行うことで、鋼-アルミニウムの予備複合を実現するが、この時複合強度が低いので、原子を十分に拡散させて界面間に高強度の結合を形成するように熱処理による強化を行う。しかしながら、該方法で製造された鋼-アルミニウム複合板材の厚さは、通常5mm未満である。冷間圧延複合法で分厚い鋼-アルミニウム複合板材を製造する場合、鋼-アルミニウム結合を手始めに成し得るためには、単回の圧下率を55%以上とする必要があり、そうでないと、圧延後に鋼とアルミニウムとが容易に分離され、予備結合界面におけるアルミニウムの表面が一瞬に再酸化されて複合を妨げるようになり、次いて複数回で圧延を行う場合であっても、第1回目の圧延を55%以上の圧下率で行うことを前提にしなければならない。しかしながら、厚規格の鋼-アルミニウム板の圧延において、単回の圧下率を55%以上とすることは、圧延機設備の圧延能力に対する要件が高く、これほど高い圧延能力は実現し難い。 The existing steel-aluminum plate material cold rolling composite method usually achieves steel-aluminum preliminary composite by rolling with a rolling reduction of 55% or more at a single time, but at this time the composite strength is low. Strengthening by heat treatment is carried out so that the atoms diffuse sufficiently to form a high strength bond between the interfaces. However, the thickness of the steel-aluminum composite plate manufactured by this method is usually less than 5 mm. When a thick steel-aluminum composite plate is produced by the cold rolling composite method, a single rolling reduction rate of 55% or more is required in order to be able to initially form a steel-aluminum bond, otherwise, The steel and aluminum are easily separated after rolling, and the surface of the aluminum at the pre-bonding interface is instantly re-oxidized to hinder the composite, and then even if rolling is performed multiple times, the first time must be premised on rolling at a rolling reduction of 55% or more. However, in the rolling of steel-aluminum sheets of thickness standards, a rolling reduction of 55% or more in a single roll imposes high requirements on the rolling capacity of the rolling mill equipment, and it is difficult to achieve such a high rolling capacity.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法を提供する。この方法は、鋼板に埋込式溝を加工し、圧延後に得られた機械的インタロック構造により鋼とアルミニウムとがぴったりと張り合わされ、複合予定の界面への空気の進入を防ぎ、再圧延時のアルミニウム表面の酸化を避けることができ、これにより低い圧下率で複数回圧延してアルミニウム板を大きく変形させ、アルミニウム板表面の酸化皮膜を十分に潰し、アルミニウム板の内部における新鮮な金属を露出させて鋼と有効に接合するようにすることが可能である。この方法により、鋼板にアルミニウム板を嵌着した後、複数回の圧延を行うことにより、埋込式の鋼-アルミニウム圧延複合を実現し、得られた機械的インタロック構造は、熱処理時の鋼とアルミニウムとの間の接触圧力を高め、更に原子の相互拡散を促進して高強度結合の形成に役立ち、低い圧下率での複数回圧延による鋼とアルミニウムとの冷間圧延複合が可能となり、圧延機の圧延能力の要件を下げることができる。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for manufacturing embedded groove interlocking steel-aluminum composite rolled material. In this method, the steel plate is processed with embedded grooves, and the mechanical interlock structure obtained after rolling allows the steel and aluminum to be tightly bonded together, preventing air from entering the interface of the composite schedule, and re-rolling. can avoid the oxidation of the surface of the aluminum, so that the aluminum plate is greatly deformed by rolling at a low reduction rate multiple times, and the oxide film on the surface of the aluminum plate is sufficiently crushed, and the fresh metal inside the aluminum plate is exposed. It is possible to reduce the temperature of the steel so that it effectively joins with the steel. By this method, after the aluminum plate is fitted to the steel plate, rolling is performed multiple times to realize the embedded steel-aluminum rolling composite, and the resulting mechanical interlock structure is similar to that of the steel during heat treatment. increases the contact pressure between steel and aluminium, further promoting atomic interdiffusion to aid in the formation of high-strength bonds, enabling cold-rolled composites of steel and aluminum through multiple rolling at low reductions, The rolling capacity requirements of the rolling mill can be lowered.
上記の目的を実現するための本発明の技術的手段は以下の通りである。
本発明は、埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法を提供し、該方法は、鋼板の合せ面に埋込式溝を加工し、アルミニウム板と嵌着した後、低い圧下率で複数回の圧延を行うことにより、埋込式の鋼-アルミニウムの予備複合を実現可能にし、得られた機械的インタロック構造により、熱処理時の拡散接合効果を高めて界面接触接合強度を十分に向上する一方、低い圧下率で複数回圧延を行って鋼とアルミニウムとの冷間圧延複合を実現し、圧延機の圧延能力の要件を下げることができる。
The technical means of the present invention for achieving the above objects are as follows.
The present invention provides a method for manufacturing embedded groove interlocking steel-aluminum composite rolled material, which comprises processing embedded grooves on the mating surface of the steel plate and fitting with the aluminum plate. , by performing multiple rollings at low rolling reduction, it is possible to realize embedded steel-aluminum pre-composite, and the resulting mechanical interlocking structure enhances the diffusion bonding effect during heat treatment to achieve interfacial contact. While fully improving the joint strength, it can be rolled multiple times with a low rolling reduction to achieve the cold rolling combination of steel and aluminum, and reduce the rolling capacity requirements of the rolling mill.
本発明の一形態である、埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法は、
圧延予定鋼板に形状がアリ溝又はアーク溝である埋込式溝を加工し、ここで、埋込式溝付けの複合板を圧延する時の故障モードを解析することにより、溝のサイズ、鋼板の厚さ及び幅、アルミニウム板の厚さ及び幅との関係式を得き、鋼板上に圧延予定アルミニウム板と合致する溝を加工することを達成し、
アリ溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(1)、(2)及び(3)で示し、
アーク溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(4)、(5)及び(6)で示し、
圧延予定アルミニウム板及びステップS1で得られた圧延予定鋼板の複合予定面の酸化物及び油汚れを浄化する、表面処理ステップS2と、
圧延予定鋼板の合せ面に埋込式溝又はアーク溝を加工し、圧延予定アルミニウム板を嵌着した後、液圧プレスで予圧及び平坦化を行い、最初の当接予備取り付けを達成する、当接圧着予備取り付ステップS3と、
ステップS3における予備取り付け加工品を圧延して埋込式の機械的インタロックの鋼-アルミニウム複合板材を予備複合し、予備複合板を得る、予備取り付け加工品の圧延ステップS4と、
ステップS4における予備複合板材に対して350℃~600℃の温度範囲で1時間焼鈍する、熱処理ステップS5と、を含む。
A method for manufacturing a steel-aluminum composite rolled steel-aluminum composite with embedded grooves and interlocks, which is one embodiment of the present invention, comprises:
By processing an embedded groove whose shape is a dovetail groove or an arc groove in a steel plate to be rolled, and analyzing the failure mode when rolling a composite plate with embedded grooves, the size of the groove, the steel plate Obtaining a relational expression between the thickness and width of the aluminum plate and the thickness and width of the aluminum plate, achieving processing grooves on the steel plate that match the aluminum plate to be rolled,
The relational expressions between the size of the dovetail groove, the thickness and width of the steel plate, and the thickness and width of the aluminum plate are represented by the formulas (1), (2) and (3),
The relational expressions between the size of the arc groove, the thickness and width of the steel plate, and the thickness and width of the aluminum plate are expressed by formulas (4), (5) and (6),
A surface treatment step S2 for purifying oxides and oil stains on the combined surfaces of the aluminum plate to be rolled and the steel plate to be rolled obtained in step S1;
The mating surface of the steel plate to be rolled is processed with embedded grooves or arc grooves, and the aluminum plate to be rolled is fitted, and then pre-pressed and flattened by hydraulic press to achieve the first contact pre-installation. a contact pressure pre-attachment step S3;
a pre-mounted workpiece rolling step S4 of rolling the pre-mounted workpiece in step S3 to pre-composite the embedded mechanical interlock steel-aluminum composite plate to obtain a pre-composite plate;
a heat treatment step S5 in which the preliminary composite plate in step S4 is annealed at a temperature range of 350° C. to 600° C. for 1 hour.
好ましくは、ステップS1において、フライス盤又はワイヤ放電によって埋込式溝を加工する。 Preferably, in step S1, the recessed grooves are machined by a milling machine or wire electric discharge.
さらに、ステップS2において、ワイヤブラシ、砂紙又は砥石車で複合予定面における酸化物を除去し、アセトン及びアルコールで複合予定面における油汚れを拭き取った後、送風機で乾燥する。 Further, in step S2, oxides on the composite surface are removed with a wire brush, sandpaper, or a grinding wheel, oil stains on the composite surface are wiped off with acetone and alcohol, and then dried with an air blower.
好ましくは、ステップS3において、圧延予定アルミニウム板の幅は圧延予定鋼板の溝幅に対して締め代を有し、これによって圧延予定アルミニウム板と圧延予定鋼板との締り嵌めが実現する。 Preferably, in step S3, the width of the aluminum plate to be rolled has an interference with respect to the groove width of the steel plate to be rolled, thereby realizing an interference fit between the aluminum plate to be rolled and the steel plate to be rolled.
好ましくは、ステップS4において、圧延機を用いて予備取り付け加工品を複数回で冷間圧延し、ここで、圧延速度を0.1~5m/sとし、単回の圧下率を10%~60%として、アルミニウム板と鋼板との埋込式機械的インタロック予備構造を得、その後、冷間圧延の総圧下率が55%以上であるのを条件とした複数回の圧延を行って、鋼-アルミニウム複合板材の予備複合を達成し、複合板材のせん断強度は74MPa以上である。 Preferably, in step S4, a rolling mill is used to cold-roll the pre-mounted workpiece multiple times, where the rolling speed is 0.1-5 m/s and the single rolling reduction is 10%-60. %, an embedded mechanical interlocking prestructure of aluminum plate and steel plate is obtained, and then subjected to multiple rolling with the condition that the total cold rolling reduction is 55% or more, and the steel is - Achieving pre-compositing of aluminum composite plate, the shear strength of the composite plate is above 74MPa.
好ましくは、ステップS5において予備複合板材を1時間焼鈍した後、炉内で冷却して、鋼-アルミニウム複合板材を得る。 Preferably, the preliminary composite plate is annealed for 1 hour in step S5 and then cooled in a furnace to obtain a steel-aluminum composite plate.
本発明は、上記の技術的手段を採用することで、以下の利点を有する。
(1)既存の鋼-アルミニウム複合方法と比較して、本発明は、従来技術において、鋼-アルミニウムバイメタル複合板材を複合圧延する時、単回の圧下率をかなり大きくしなければ、予備複合を成し得ることができないとの問題点を解決することができる。せん断試験片を準備して測定を行ったところ、2回の総圧下率を58%以上として圧延を行った場合の、複合板材のせん断強度は74MPa以上であり、同じ圧下率で単回圧延を行った場合と比べて、圧延機設備の圧延能力に対する要件を下げ、複合強度は15MPa以上増加した。
(2)本発明の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法によれば、低い圧下率での複数回の圧延によりアルミニウム板を大きく変形させてアルミニウム板表面の酸化皮膜を十分に潰し、アルミニウム板の内部における新鮮な金属を露出して鋼と有効に接合させる。
(3)本発明によれば、鋼板の合せ面に埋込式溝を加工して鋼板にアルミニウム板を嵌着した後、低い圧下率で複数回圧延を行うことにより、埋込式の鋼-アルミニウム複合を手始めに遂げるとともに、得られた機械的インタロック構造により、熱処理時の拡散接合効果を高め、さらに原子の相互拡散を促進して高強度結合を形成させ、界面接触接合強度を十分に向上する一方、低い圧下率の複数回の冷間圧延による鋼とアルミニウムとの冷間圧延複合が可能となり、圧延機の圧延能力の要件をさげることができる。
(4)冷間圧延で鋼-アルミニウム複合板材を製造する時、機械的係合又は予備複合を達成するために単回の圧下率が55%以上であるのを必要とされるが、圧延設備は複合に必要な圧延力を提供し難いため、圧延設備の圧延能力を考慮すると、既存の複合板圧延方法のほとんどは熱間圧延技術を用いている。これに対し、本発明は、低い圧下率で単回圧延して機械的係合又は予備複合が可能になり、低い圧下率で複数回冷間圧延を行って冷間圧延複合を達成できる。冷間圧延複合法は、熱間圧延と比較して、製品の寸法精度が高く、表面品質が良く、製品の厚さ比を任意に調整でき、被覆層の厚さの制限がないという利点がある。また、本発明は、低製造コスト、高効率及び便利な工業生産という利点を有することに加えて、粗材の加熱による界面酸化がなく、界面での金属間化合物が生じにくいため、より高品質の複合板材を得ることができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION This invention has the following advantages by employ|adopting said technical means.
(1) Compared with the existing steel-aluminum composite method, the present invention requires that the steel-aluminum bimetal composite plate is compound-rolled in the prior art, unless the single rolling reduction is considerably large. It can solve the problems that cannot be achieved. When a shear test piece was prepared and measured, the shear strength of the composite plate material was 74 MPa or more when rolling was performed with a total rolling reduction of 58% or more twice, and a single rolling with the same rolling reduction was performed. Composite strength increased by more than 15 MPa, lowering the requirement for rolling capacity of the rolling mill equipment compared to the case where it was carried out.
(2) According to the method of manufacturing the interlocked steel-aluminum composite rolled material with embedded grooves of the present invention, the aluminum plate is greatly deformed by rolling a plurality of times at a low rolling reduction to oxidize the surface of the aluminum plate. Sufficiently crush the coating to expose the fresh metal inside the aluminum plate for effective bonding with the steel.
(3) According to the present invention, after forming embedded grooves in the mating surfaces of the steel plates and fitting the aluminum plate to the steel plates, rolling is performed multiple times at a low rolling reduction to form embedded steel- Starting with the aluminum composite, the resulting mechanical interlock structure enhances the diffusion bonding effect during heat treatment, further promotes the interdiffusion of atoms to form high-strength bonding, and fully enhances the interfacial contact bonding strength. While improving, it enables cold rolling combination of steel and aluminum with multiple cold rollings with low reduction, reducing the rolling capacity requirements of the rolling mill.
(4) When manufacturing a steel-aluminum composite plate by cold rolling, a single rolling reduction of 55% or more is required to achieve mechanical engagement or precompositing, but the rolling equipment Considering the rolling capacity of the rolling equipment, most of the existing composite plate rolling methods use hot rolling technology because it is difficult to provide the rolling force required for composite. In contrast, the present invention allows single rolling at a low reduction to allow mechanical engagement or pre-compositing, and cold rolling multiple times at a low reduction to achieve cold rolling compositing. Compared with hot rolling, the cold rolling composite method has the advantages of high product dimensional accuracy, good surface quality, arbitrarily adjustable product thickness ratio, and no limit on the thickness of the coating layer. be. In addition to having the advantages of low production cost, high efficiency and convenient industrial production, the present invention does not have interfacial oxidation due to heating of the crude material, and is less prone to intermetallic compounds at the interface, resulting in higher quality. can be obtained.
以下、図面と組み合わせて本発明の実施形態の技術的手段をより明確且つ詳細に説明する。本発明の実施形態に基づいて、当業者が創造的な労働なしに得た他の実施形態は、いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとする。特に明記しない限り、本出願で用いられた技術用語又は科学用語は、当業者の理解できる通常の意味を有することに気をつけるべきである。 Hereinafter, the technical means of the embodiments of the present invention will be described more clearly and in detail in combination with the drawings. Any other embodiments obtained by those skilled in the art without creative efforts based on the embodiments of the present invention shall fall within the protection scope of the present invention. It should be noted that, unless defined otherwise, technical or scientific terms used in this application have ordinary meanings that can be understood by those of ordinary skill in the art.
以下の実施形態においては、図面と組み合わせて本発明の技術的手段についてさらに詳細に説明する。 In the embodiments below, the technical means of the present invention will be described in more detail in combination with the drawings.
図1に示すように、本発明の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法は、以下のステップを含む。 As shown in FIG. 1, the method for producing embedded grooved interlock steel-aluminum composite rolled material of the present invention includes the following steps.
埋込式溝の加工ステップS1:圧延予定鋼板に埋込式溝を加工し、溝の形状をアリ溝又はアーク溝に設け、ここで、埋込式溝付けの複合板を圧延する時の故障モードを解析することにより、溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式を得、溝深さ、溝角度などが圧延予定アルミニウム板と合致する溝を鋼板に加工することを達成し、
アリ溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(1)、(2)及び(3)の通りであり、
アーク溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(4)、(5)及び(6)の通りであり、
The relational expressions between the size of the dovetail groove, the thickness and width of the steel plate, and the thickness and width of the aluminum plate are as shown in formulas (1), (2) and (3),
The relational expressions between the size of the arc groove, the thickness and width of the steel plate, and the thickness and width of the aluminum plate are as shown in formulas (4), (5) and (6),
表面処理ステップS2:圧延予定アルミニウム板及びステップS1で得られた圧延予定鋼板の複合予定面における酸化物及び油汚れを浄化する。 Surface treatment step S2: The aluminum plate to be rolled and the steel plate to be rolled obtained in step S1 are cleaned of oxides and oil stains on the composite surfaces.
当接圧着予備取り付けステップS3:圧延予定鋼板の合せ面には埋込式溝又はアーク溝を加工して、圧延予定アルミニウム板を嵌着した後、液圧プレスで予圧及び平坦化を行い、最初の当接予備取り付けを達成する。 Abutting and crimping pre-installation step S3: The mating surface of the steel plate to be rolled is processed with embedded grooves or arc grooves, and after the aluminum plate to be rolled is fitted, precompression and flattening are performed by a hydraulic press. to achieve the abutment pre-mounting of
予備取り付け加工品の圧延ステップS4:ステップS3における予備取り付け加工品を圧延して埋込式の機械的インタロックの鋼-アルミニウム複合板材の予備複合を達成する。 Rolling the pre-mounted work piece S4: Rolling the pre-mounted work piece in step S3 to achieve the pre-composite of embedded mechanical interlock steel-aluminum composite plate.
熱処理ステップS5:ステップS4における予備複合板材に対して熱処理を行い、ここで、熱処理として350℃~600℃の温度範囲で1時間焼鈍する。 Heat treatment step S5: The preliminary composite plate in step S4 is subjected to heat treatment, where the heat treatment is annealed at a temperature range of 350° C. to 600° C. for 1 hour.
(実施例1)
図2に示すように、実施例1は、圧延予定Q235鋼板2にアリ溝を加工し、圧延予定5052アルミニウム板1と複合圧延する例である。
(Example 1)
As shown in FIG. 2, Example 1 is an example in which dovetail grooves are processed in a
埋込式溝の加工ステップS1:フライス盤を利用して、30mm幅のQ235鋼板2に埋込式アリ溝を加工し、アリ溝の計算式により、好ましい方案として、45℃溝角度、2mm溝深さ、5mm鋼板厚、4mmアルミニウム板厚、15mm幅を選択し、鋼板及びアルミニウム板の長さは幅より大きいようにしたらよい。
Embedded groove processing step S1: Use a milling machine to machine embedded dovetail grooves in the
表面処理ステップS2:5052アルミニウム板1及びステップ1で得られたQ235鋼板2の鋼-アルミニウム板の複合予定面における酸化物をワイヤブラシ、砂紙又は砥石車で除去し、且つ複合予定面における油汚れをアセトン及びアルコールで拭き取った後、送風機で乾燥して次の処理に用いる。
Surface treatment step S2: Remove oxides on the composite planned surface of the steel-aluminum plate of the 5052
当接圧着予備取り付けステップS3:Q235鋼板2の合せ面に埋込式アリ溝を加工して、5052アルミニウム板1を嵌着した後、液圧プレスで予圧及び平坦化を行い、最初の当接予備取り付けを達成する。
Abutting and crimping pre-installation step S3: After processing an embedded dovetail groove on the mating surface of the
予備取り付け加工品の圧延ステップS4:予備取り付け加工品に対して圧下率を30%として第1回目の圧延を行って、Q235鋼板2と5052アルミニウム板1との最初の埋込式機械的インタロックを達成し、次いて40%の圧下率で第2回目の圧延を行って、鋼-アルミニウム複合板材の予備複合を達成する。
Step S4 of rolling the pre-mounted workpiece: Rolling the pre-mounted workpiece for the first time with a rolling reduction of 30% for the first embedded mechanical interlock between the
熱処理ステップS5:予備複合板材を400℃で1時間焼鈍した後、炉内で冷却して、鋼-アルミニウム複合板材を得る。 Heat treatment step S5: After annealing the preliminary composite plate at 400° C. for 1 hour, it is cooled in a furnace to obtain a steel-aluminum composite plate.
鋼-アルミニウム複合板材のせん断試験片の準備して引張試験機でせん断強度を測定する。2回の総圧下率が58%である条件下で2回圧延して得られた鋼-アルミニウム複合板材のせん断強度は74MPa(図4)であり、58%の圧下率で単回圧延する場合と比較して、圧延機設備の圧延能力の要件を下げることができ、複合強度は単回圧延する場合に比べて約15MPa増加する。 Prepare a shear test piece of a steel-aluminum composite plate and measure the shear strength with a tensile tester. The shear strength of the steel-aluminum composite plate obtained by rolling twice under the condition that the total rolling reduction is 58% is 74 MPa (Fig. 4). Compared to , the rolling capacity requirements of the rolling mill equipment can be lowered, and the composite strength is increased by about 15 MPa compared to single rolling.
(実施例2)
図3に示すように、実施例2は、圧延予定Q235鋼板2にアリ溝を加工し、圧延予定5052アルミニウム板1を複合圧延する実施例である。
(Example 2)
As shown in FIG. 3, Example 2 is an example in which dovetail grooves are processed in a
埋込式溝の加工ステップS1:フライス盤を利用して、10mm幅のQ235鋼板2に埋込式溝を加工し、アリ溝の計算式により、好ましい方案として、2mmの溝深さ、5mmの鋼板厚、4mmのアルミニウム板厚、15mm幅を選択し、鋼板及びアルミニウム板の長さは幅より大きいようにしたらよい。
Embedded groove processing step S1: Use a milling machine to machine embedded grooves in the
表面処理ステップS2:5052アルミニウム板1とQ235鋼板2との合せ面における酸化物をワイヤブラシ、砂紙又は砥石車で除去し、且つアセトン及びアルコール拭き取った後、送風機で乾燥して次の処理に用いる。
Surface treatment step S2: Remove oxides on the mating surfaces of the 5052
当接圧着予備取り付けステップS3:5052アルミニウム板1を溝付きのQ235鋼板2に嵌着した後、液圧プレスで予圧及び平坦化を行い、最初の当接予備取り付けを達成する。
Abutment crimping pre-installation step S3: After fitting the 5052
予備取り付け加工品の圧延ステップS4:予備取り付け加工品に対して圧下率を30%として第1回目の圧延を行って、Q235鋼板2と5052アルミニウム板1との最初の埋込式機械的インタロックを達成し、次いてそれぞれ30%の圧下率で第2回目及び第3回目の圧延を行って、鋼-アルミニウム複合板材の予備複合を達成する。
Step S4 of rolling the pre-mounted workpiece: Rolling the pre-mounted workpiece for the first time with a rolling reduction of 30% for the first embedded mechanical interlock between the
熱処理ステップS5:予備複合板材を450℃で1時間焼鈍した後、炉内で冷却して、鋼-アルミニウム複合板材を得る。 Heat treatment step S5: After annealing the preliminary composite plate at 450° C. for 1 hour, it is cooled in a furnace to obtain a steel-aluminum composite plate.
鋼-アルミニウム複合板材のせん断試験片の準備して引張試験機でせん断強度を測定する。3回の総圧下率が65%である条件下で3回圧延して得られた鋼-アルミニウム複合板材のせん断強度は81MPa(図5)であり、65%の圧下率で単回圧延する場合と比較して、圧延機設備の圧延能力の要件を下げることができ、複合強度は単回圧延する場合に比べて約20MPa増加する。 Prepare a shear test piece of a steel-aluminum composite plate and measure the shear strength with a tensile tester. The shear strength of the steel-aluminum composite plate material obtained by rolling three times under the condition that the total rolling reduction is 65% is 81 MPa (Fig. 5). , the rolling capacity requirements of the rolling mill equipment can be lowered, and the composite strength is increased by about 20 MPa compared to single rolling.
要約すると、本発明により製造された鋼-アルミニウム複合板材は、同じ圧下率を有する同種の鋼-アルミニウム複合板材よりも優れた複合状態及び拡散条件を有してより優れた機械的性能を備え、得られた機械的インタロック構造は、熱処理時の鋼とアルミニウムとの接触圧力を高め、更に原子の相互拡散を促進して高強度結合を形成することに貢献し、低い圧下率の複数回の冷間圧延による鋼とアルミニウムとの冷間圧延複合を可能とし、圧延機の圧延能力の要件を下げることができる。 In summary, the steel-aluminum composite plate manufactured according to the present invention has better mechanical performance with better composite state and diffusion conditions than the same kind of steel-aluminum composite plate with the same rolling reduction, The resulting mechanical interlocking structure increases the contact pressure between steel and aluminum during heat treatment and further promotes atomic interdiffusion to form a high-strength bond, resulting in multiple low rolling reductions. It enables cold rolling combination of steel and aluminum by cold rolling, and lowers the rolling capacity requirements of rolling mills.
上記の内容は本発明の具体的実施例にすぎなく、本発明の保護範囲はそれに限定されない。当業者にとって本発明に開示された技術範囲内で容易になされる変更又は置換は、本発明の保護範囲内に含まれるべきである。したがって、本発明の保護範囲は、請求項の保護範囲に従うべきである。 The above contents are only specific embodiments of the present invention, and the protection scope of the present invention is not limited thereto. Any modification or replacement readily made by a person skilled in the art within the technical scope disclosed in the present invention shall fall within the protection scope of the present invention. Therefore, the protection scope of the present invention should be subject to the protection scope of the claims.
(付記)
(付記1)
圧延予定鋼板に形状がアリ溝又はアーク溝である埋込式溝を加工し、ここで、埋込式溝付けの複合板を圧延する時の故障モードを解析することにより、溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式を得、鋼板に圧延予定アルミニウム板と合致する溝を加工し、
アリ溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(1)、(2)及び(3)で示し、
アーク溝のサイズと鋼板の厚さ及び幅とアルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(4)、(5)及び(6)で示し、
圧延予定アルミニウム板及びステップS1で得られた圧延予定鋼板の複合予定面の酸化物及び油汚れを浄化する、表面処理ステップS2と、
圧延予定鋼板の合せ面に埋込式溝を加工して、圧延予定アルミニウム板を嵌着した後、液圧プレスで予圧及び平坦化を行い、最初の当接予備取り付けを達成する、当接圧着予備取り付けステップS3と、
ステップS3における予備取り付け加工品を圧延して、埋込式の機械的インタロックの鋼-アルミニウム複合板材を予備複合し、予備複合板を得る、予備取り付け加工品の圧延ステップS4と、
ステップS4における予備複合板材に対して350℃~600℃の温度範囲で1時間焼鈍する、熱処理ステップS5と、を含む、ことを特徴とする埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
(Appendix)
(Appendix 1)
By processing embedded grooves whose shape is a dovetail groove or an arc groove in a steel plate to be rolled, and analyzing the failure mode when rolling a composite plate with embedded grooves, the size of the groove and the steel plate Obtaining a relational expression between the thickness and width of the aluminum plate and the thickness and width of the aluminum plate, processing the steel plate with a groove that matches the aluminum plate to be rolled,
The relational expressions between the size of the dovetail groove, the thickness and width of the steel plate, and the thickness and width of the aluminum plate are represented by the formulas (1), (2) and (3),
The relational expressions between the size of the arc groove, the thickness and width of the steel plate, and the thickness and width of the aluminum plate are expressed by formulas (4), (5) and (6),
A surface treatment step S2 for purifying oxides and oil stains on the combined surfaces of the aluminum plate to be rolled and the steel plate to be rolled obtained in step S1;
After processing the embedded groove on the mating surface of the steel plate to be rolled, and fitting the aluminum plate to be rolled, pressurize and flatten with hydraulic press to achieve the first contact pre-installation, contact crimping a preliminary mounting step S3;
a pre-mounted workpiece rolling step S4 of rolling the pre-mounted workpiece in step S3 to pre-composite the embedded mechanical interlock steel-aluminum composite plate to obtain a pre-composite plate;
and a heat treatment step S5 of annealing the pre-composite plate in step S4 at a temperature range of 350° C. to 600° C. for 1 hour. How the material is made.
(付記2)
ステップS1において、フライス盤又はワイヤ放電で埋込式溝を加工する、ことを特徴とする付記1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
(Appendix 2)
The method for producing steel-aluminum composite rolled material with embedded groove interlocking according to
(付記3)
ステップS2において、ワイヤブラシ、砂紙又は砥石車で複合予定面の酸化物を除去し、アセトン及びアルコールで複合予定面の油汚れを拭き取った後、送風機で乾燥する、ことを特徴とする付記1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
(Appendix 3)
(付記4)
ステップS3において、圧延予定アルミニウム板の幅は圧延予定鋼板の溝幅に対して締め代を有し、圧延予定アルミニウム板と圧延予定鋼板とが締り嵌めされる、ことを特徴とする付記1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
(Appendix 4)
(付記5)
ステップS4において、圧延機を用いて予備取り付け加工品を複数回で冷間圧延し、ここで、圧延速度を0.1~5m/sとし、単回の圧下率を10%~60%として、アルミニウム板と鋼板の埋込式の機械的インタロック予備構造を得、その後、総圧下率が55%以上の条件で複数回の冷間圧延を行って、鋼-アルミニウム複合板材の予備複合を達成し、複合板材のせん断強度は74MPa以上である、ことを特徴とする付記1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
(Appendix 5)
In step S4, a rolling mill is used to cold-roll the pre-mounted workpiece multiple times, where the rolling speed is 0.1-5 m/s and the single rolling reduction is 10%-60%; An embedded mechanically interlocking preliminary structure of aluminum plate and steel plate is obtained, and then cold rolling is performed multiple times under the condition of a total rolling reduction of 55% or more to achieve the preliminary composite of steel-aluminum composite plate. and the shear strength of the composite plate is greater than or equal to 74 MPa.
(付記6)
ステップS5において、予備複合板材を1時間焼鈍した後、炉内で冷却して、鋼-アルミニウム複合板材を得る、ことを特徴とする付記1に記載の埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。
(Appendix 6)
The embedded grooved interlock steel according to
1 5052アルミニウム板
2 Q235鋼板
1 5052
Claims (6)
前記アリ溝のサイズと前記圧延予定鋼板の厚さ及び幅と前記圧延予定アルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(1)、(2)及び(3)で示し、
前記アーク溝のサイズと前記圧延予定鋼板の厚さ及び幅と前記圧延予定アルミニウム板の厚さ及び幅との関係式は、式(4)、(5)及び(6)で示し、
前記圧延予定アルミニウム板及び前記ステップS1で得られた前記圧延予定鋼板の複合予定面の酸化物及び油汚れを浄化する、表面処理ステップS2と、
前記圧延予定鋼板の合せ面に前記埋込式溝を加工して、前記圧延予定アルミニウム板を嵌着した後、液圧プレスで予圧及び平坦化を行い、最初の当接予備取り付けを達成する、当接圧着予備取り付けステップS3と、
前記ステップS3における予備取り付け加工品を圧延して、埋込式の機械的インタロックの鋼-アルミニウム複合板材を予備複合し、予備複合板材を得る、予備取り付け加工品の圧延ステップS4と、
前記ステップS4における前記予備複合板材に対して350℃~600℃の温度範囲で1時間焼鈍する、熱処理ステップS5と、を含む、ことを特徴とする埋込式溝付けのインタロックの鋼-アルミニウム複合圧延材の製造方法。 Processing an embedded groove that has a dovetail groove or arc groove shape in the steel plate to be rolled and matches the aluminum plate to be rolled ,
Relational expressions among the size of the dovetail groove, the thickness and width of the steel plate to be rolled, and the thickness and width of the aluminum plate to be rolled are represented by formulas (1), (2) and (3),
Relational expressions among the size of the arc groove, the thickness and width of the steel plate to be rolled, and the thickness and width of the aluminum plate to be rolled are represented by formulas (4), (5) and (6),
a surface treatment step S2 for purifying oxides and oil stains on the combined surfaces of the aluminum plate to be rolled and the steel plate to be rolled obtained in step S1;
After processing the embedded groove on the mating surface of the steel plate to be rolled, and fitting the aluminum plate to be rolled, pre-compression and flattening are performed by a hydraulic press to achieve the first abutment pre-installation. an abutment crimping pre-attachment step S3;
a pre-mounted workpiece rolling step S4 of rolling the pre-mounted workpiece in step S3 to pre-composite the embedded mechanical interlock steel-aluminum composite plate to obtain a pre-composite plate;
and a heat treatment step S5 of annealing the pre-composite plate in step S4 at a temperature range of 350° C. to 600° C. for 1 hour. A method for producing a composite rolled material.
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