一种用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属坯料的制造方法，尤其涉及一种用于生产金属复合板的坯料 的制造方法。
【背景技术】
[0002] 碳钢-高碳钢复合板是一种以高碳钢为基板，单面或双面以碳钢为复层的复合 板材。随着制造工业的发展，碳钢-高碳钢复合板的价值逐步体现，因此希望提供一种碳 钢-高碳钢复合板坯料的制造工艺，实现热轧扩散方式生产碳钢-高碳钢复合板。
[0003] 现有的金属复合板的生产方法主要是爆炸复合法和轧制复合法。其中，爆炸复合 法是：首先将欲压接的两张金属板之间保持一定间隔放置，在其上面再放上适量炸药，由 炸药的一端起爆，爆炸速度每秒数千米，凭借该爆发能使不同材质的金属板发生碰撞，在碰 撞点两种金属板材因非常大的变形速度和超高压下显示出的流体行为，两金属表面的氧化 膜、气体吸附层会作为金属喷流而被排除掉，干净的面与面之间的接合就在瞬间完成，这是 一种冷接合方式。而轧制压接法是将两种金属板组装、加热轧制成。然而，无论是爆炸复合 法还是轧制压接法，其均面临工艺复杂，制造周期长，操作人员劳动强度大的问题。
[0004] 此外，对于碳钢-高碳钢复合板来说，由于高碳钢的碳当量高，因此采用现有的制 造方法的复合效果并不好。目前，高碳当量碳钢-高碳钢（还未实现轧制复合。因此，希望 提供一种碳钢-高碳钢复合板的制造方法，从而以较高的生产效率和简洁的生产工艺生产 出合格的碳钢-高碳钢复合板。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，该 方法生产效率高，复合效果好，其适应加热设备、乳机设备的能力强，通过该方法制得的碳 钢-高碳钢复合板的坯料可以进一步制造碳钢-高碳钢复合板。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明提出了一种用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料 的制造方法，其包括步骤：
[0007] (1)表面预处理：将待复合的碳钢坯料和高碳钢坯料进行表面预处理；
[0008] (2)组坯：在高碳钢坯料的周围放置碳钢坯料，其中与高碳钢坯料上表面接触的为 碳钢坯料上基料，与高碳钢坯料下表面接触的为碳钢坯料下基料，沿高碳钢坯料周向方向 设置的为碳钢坯料封条，所述碳钢坯料上基料、碳钢坯料下基料与碳钢坯料封条形成一相 对密闭的空间，所述高碳钢坯料设置在该相对密闭的空间内，所述高碳钢坯料长度方向上 的两端部与碳钢坯料封条之间具有间隙，以给予高碳钢坯料足够的横向延展空间；
[0009] (3)点焊定型：可采用手工焊接、气体保护焊、氩弧焊对组合完成点焊定型，确保坯 料之间的相对位置在进入下一道工序前不会发生移动；
[0010] (4)焊接：将定型后的组坯坯料的所有结合面边缘焊接密封。
[0011] 本技术方案中的高碳钢是指碳当量> 〇. 7%的碳钢。
[0012] 进一步地，本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法的步骤 (1)中，经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的平面度< lmm/m2,以确保密封焊接质 量满足要求。
[0013] 进一步地，本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法的步骤 (1) 中，经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的粗糙度Ra < 12. 5 μ m，以确保复合坯 后续的加热轧制焊合质量。
[0014] 进一步地，本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法的步骤 (2) 中，碳钢坯料封条的宽度为15-80mm，该宽度范围能保证焊接强度达到后续加热轧制所 需的焊合强度要求。需要说明的是，由于在组坯时碳钢坯料封条的外边沿与碳钢坯料上基 料和碳钢坯料下基料的外边沿是平齐的，因此本文中碳钢坯料封条的宽度是指自碳钢坯料 封条的外边沿(或碳钢坯料上基料/碳钢坯料下基料的外边沿)朝着高碳钢坯料的方向延伸 的尺寸。
[0015] 进一步地，本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法的步骤 (4)中，采用真空电子束焊接。真空电子束焊接可以使钢-高碳钢钢焊接实现深熔密封焊接 (焊缝深宽比可大于20 :1)，不仅能最大程度地降低坯料的热影响区，并且能保证焊接强度， 避免复合表面在后续加工过程中因焊缝漏气而被氧化。
[0016] 更进一步地，本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法的步 骤（4)中，焊接真空度< 0.0 lPa。将焊接真空度控制在该范围内可有效防止碳钢-高碳钢 表面氧化层的形成，同时降低了真空抽气时间，提高了加工效率，降低了加工成本。
[0017] 进一步地，本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法的步骤 (4)中，焊接深度10-80mm。该焊接深度能保证焊接强度达到后续加热轧制所需的焊合强度 要求。
[0018] 进一步地，本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法的步骤 (4)中，焊接宽度> 2mm。该焊接宽度能保证焊接强度达到后续加热轧制所需的焊合强度要 求。
[0019] 进一步地，本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法还包括 步骤（5):焊接应力消除和焊缝探伤检查。可使用锤击振动消除焊接应力。目测有缺陷的焊 接部位也可以用手工电弧焊补焊完善。
[0020] 在本技术方案中，涉及到的碳钢坯料封条可以采用热轧槽钢、U型冷弯型钢加工制 得。
[0021] 本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法生产效率高，成 本低，复合效果好，适用范围广，加工方便。采用该方法可以制备厚度50-1000mm，宽度 400-2000mm，长度2000-3500mm的碳钢-高碳钢、碳钢-高碳钢-碳钢复合板的坯料。各复 合板加工企业也可以根据自身工艺设备条件和客户需要，通过后续的轧制、锻造、加工、精 整等步骤，生产碳钢-高碳钢复合板、碳钢-高碳钢-碳钢复合板以及厚度大于300_的碳 钢-高碳钢锻件、碳钢-高碳钢-碳钢锻件。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法中组坯步骤 的复合板坯料的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢 复合板的坯料的制造方法做进一步的解释和说明，然而，以下解释和说明并不对本发明的 技术方案构成不当限定。
[0024] 按照下列步骤制造碳钢-高碳钢-碳钢复合板的坯料：
[0025] (1)表面预处理：将待复合的碳钢坯料和高碳钢坯料进行铣床加工或矫直机校平， 再将坯料结合面水平放置，使用砂轮进行打磨，清除表面杂物，使表面光洁、平整，再进行抛 光打磨,对加工表面金属屑、油渍、积尘等杂物进行擦拭清理,露出金属鲜面；
[0026] (2)按照如图1所示的方式组坯：在高碳钢坯料1的上表面放置碳钢坯料上基料 2,在高碳钢坯料下表面放置与其接触的碳钢坯料下基料3,沿高碳钢坯料周向方向放置碳 钢坯料封条4,从而使碳钢坯料上基料2、碳钢坯料下基料3与碳钢坯料封条4形成一相对 密闭的空间，高碳钢坯料1位于该相对密闭的空间内，且高碳钢坯料长度方向上的两端部 与碳钢坯料封条4之间具有间隙，从而给予高碳钢坯料足够的横向延展空间；
[0027] (3)采用电焊点焊定型，确保坯料之间的相对位置在吊运进入下一道工序前不会 发生移动；
[0028] (4)将定型后的组坯坯料运至真空焊箱体内，所有结合面P采用真空电子束焊进 行深度焊接密封；
[0029] (5)焊接完毕后，使用锤击振动消除焊接应力，目测有缺陷的焊接部位用手工电弧 焊补焊完善。
[0030] 为了进一步提高本案的实施效果，在上述方法的步骤（1)中，控制经过表面预处理 的所有坯料的待焊接结合面的平面度彡lrnm/m 2,粗糙度Ra彡12. 5 μ m ;步骤（2)中，控制钢 坯料封条的宽度为15-80_ ;步骤（4)中，控制焊接真空度< 0.0 lPa，焊接深度10-80_，焊 接览度3 2_。
[0031] 表1中列出了本技术方案的实施例1-3中各步骤的具体工艺参数。
[0032] 表 1.
[0033]
【主权项】
1. 一种用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，其特征在于，包括步骤： (1) 表面预处理：将待复合的碳钢坯料和高碳钢坯料进行表面预处理； (2) 组坯：在高碳钢坯料的周围放置碳钢坯料，其中与高碳钢坯料上表面接触的为碳钢 坯料上基料，与高碳钢坯料下表面接触的为碳钢坯料下基料，沿高碳钢坯料周向方向设置 的为碳钢坯料封条，所述碳钢坯料上基料、碳钢坯料下基料与碳钢坯料封条形成一相对密 闭的空间，所述高碳钢坯料设置在该相对密闭的空间内，所述高碳钢坯料长度方向上的两 端部与碳钢坯料封条之间具有间隙； (3) 点焊定型； (4) 焊接：将定型后的组坯坯料的所有结合面边缘焊接密封。
2. 如权利要求1所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，其特征在于， 在所述步骤（1)中，经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的平面度< lmm/m2。
3. 如权利要求1所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，其特征在于， 在所述步骤（1)中，经过表面预处理的所有坯料的待焊接结合面的粗糙度Ra < 12. 5 y m。
4. 如权利要求1所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，其特征在于， 在所述步骤（2)中，钢坯料封条的宽度为15-80mm。
5. 如权利要求1所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，其特征在于， 在所述步骤（4)中，采用真空电子束焊接。
6. 如权利要求5所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，其特征在于， 在所述步骤（4)中，焊接真空度< 0.0 lPa。
7. 如权利要求1所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，其特征在于， 在所述步骤（4)中，焊接深度为10-80_。
8. 如权利要求1所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，其特征在于， 在所述步骤（4)中，焊接宽度> 2mm。
9. 如权利要求1所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，其特征在于， 还包括步骤（5):焊接应力消除和焊缝探伤检查。
【专利摘要】本发明公开了一种用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法，其包括步骤：（1）表面预处理；（2）组坯：在高碳钢坯料的周围放置碳钢坯料，其中与高碳钢坯料上表面接触的为碳钢坯料上基料，与高碳钢坯料下表面接触的为碳钢坯料下基料，沿高碳钢坯料周向方向设置的为碳钢坯料封条，碳钢坯料上基料、碳钢坯料下基料与碳钢坯料封条形成相对密闭的空间，高碳钢坯料设置在相对密闭的空间内，高碳钢坯料长度方向上的两端部与碳钢坯料封条之间具有间隙；（3）点焊定型；（4）焊接：将定型后的组坯坯料的所有结合面边缘焊接密封。本发明所述的用于生产碳钢-高碳钢复合板的坯料的制造方法生产效率高，适应设备能力强，可以由该坯料进一步制得碳钢-高碳钢复合板。
【IPC分类】B23P15-00, B23K9-32
【公开号】CN104801925
【申请号】CN201410039975
【发明人】郄应文, 李炬钢
【申请人】上海却尘科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月27日