专利名称：一种三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置的制作方法
技术领域：
本发明属于金属材料复合成形技术领域，具体涉及一种三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置。
背景技术：
铜具有良好的导电、导热、耐腐和抑菌性能，因而被广泛应用，但铜的密度大，价格高，资源比较短缺。而我国铝资源比较丰富，铝的密度较低，价格便宜，在许多领域已成为良好的代铜材料。然而铝的导电、导热性能不如铜，焊接、灭弧、耐磨等性能也较差，因此在某些场合，如开关、散热片、过渡板等产品领域，以铝直接替代铜是困难的。目前，一种结合了铜的高稳定性和铝的低成本优点的铜铝铜三层复合材料逐渐替代了纯铜或纯铝材料，以其特殊的综合性能，已广泛地应用于电力、传热、军工、电子计算机、电器元件、航空航天领域、汽车及民用等各个领域。 目前，铜铝铜三层复合材料的成形方法主要是固-固复合方法，通过铸轧压接法、包覆焊接法、爆破复合法、复合铸锭热轧法、连续挤压焊接法等进行生产，存在生产工艺复杂、生产成本高、效率低、复合强度低等缺点。在公开号为CN101758071A的发明专利申请中公开了一种铝与铜复合金属板带的生产方法，在该方法中将液态或半固态铝或铝合金和固态铜板带进行无氧连续铸轧，制得铜铝复合板带，该铜铝复合板带中的铜板带和铝液的结合强度达IOOMPa左右。该方法主要通过将铜板的结合面在线打磨至无氧化层，工艺较复杂，且因为采用机械打磨，使得在铜板带的结合面上常存留有氧化物，影响铝液和铜板带的结合强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适于使用钎剂来清除铜板带表面残留氧化物的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置。为实现上述目的，本发明所提供的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置采用如下技术方案一种三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置，包括浇铸时用于容纳金属熔液的浇铸槽，浇铸槽上开设有浇嘴，浇嘴底部开设有浇口，所述铸轧复合成形装置还包括位于浇口后方的与所述浇口对接的预成形焊接水平槽，预成形焊接水平槽由两侧成形挡板和底部支撑板组成，在浇口的下方设有用于将金属板带输送至预成形焊接水平槽的底部支撑板上的下输料辊，在下输料辊与浇嘴的外周面之间留有用于供金属板带通过的下输送通道，在预成形焊接水平槽上方设有用于将金属板带输入预成形焊接水平槽中的上输料辊，上输料辊位于浇铸槽的后方，在浇嘴上于浇口上方还设有向后延伸至所述上输料辊的导流块，该导流块与上输料辊之间留有用于供金属板带通过的上输送通道，上输送通道的最窄处的宽度大于通过此处的金属板带的宽度以在导流块和金属板带之间形成与外界相连通的排渣缝隙，导流块的朝向预成形焊接水平槽的底部支撑板的底面为从所述浇口附近沿向上倾斜的方向延伸至所述上输送通道的上溢斜面，在预成形焊接水平槽的出料口处设置有用于对焊接复合体进行轧制的轧辊组。所述的上输料辊和下输料辊均为用于对输送入预成形焊接水平槽中的金属板带进行预热的预热辊。所述的浇嘴的外周面上具有与所述下输料辊外周面相对应的下圆弧段，所述的下输送通道位于所述浇嘴的下圆弧段和下输料辊外周面之间。所述的预成形焊接水平槽的进料口处的底部支撑板与下输料辊相对接的位置处呈与下输料辊的外周面相适配的圆弧结构。所述的导流块的后侧面上具有与所述上输料辊外周面相对应的上圆弧段，所述的上输送通道位于所述上圆弧段与上输料辊之间。所述的预成形焊接水平槽的出料口处的底部支撑板与所述轧辊组中的位于预成 形焊接水平槽下方的轧辊相对接的位置处呈与冷轧辊的外周面相适配接触的圆弧结构。所述的浇口为缩口结构。本发明的有益效果是本发明所提供的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置在生产金属复合板时，通过下输料辊向预成形焊接水平槽中输入作为母材的下金属板带，由浇口向预成形焊接水平槽中的下金属板带上浇铸作为钎料的金属熔液，金属熔液在预成形焊接水平槽的两侧成形挡板、下金属板带及导流块所围成的预成形焊接水平槽中预成形，然后由上输料辊向预成形焊接水平槽中输入上金属板带，金属液和上、下金属板带在预成形焊接水平槽中钎焊焊接成焊接复合体，焊接复合体中的铝液呈半固态形状，最后由轧辊组将从预成形焊接水平槽的出料口处输出的复合体轧至所要求的厚度并使半固态形状的金属铝液冷却凝固。本发明所提供的钎焊铸轧装置工作时，涂抹在金属板带的结合面上的钎剂与金属熔液及金属板带结合面上的残留氧化物反应的生成物和反应后残存的钎剂的密度比金属熔液密度小，因而该生成物和残存的钎剂浮在上溢斜面处和通过所述的导流块和上金属板带之间的排渣缝隙向上溢出，不会跟随随金属熔液进入焊接复合体中，不影响金属复合板带的质量。上述的这种装置可以实现金属复合板带的连续复合成形，生产效率高，而对于金属复合板带来讲，采用钎焊铸轧方法成形，成品结合强度高，尺寸精度高，表面质量好，整个工艺流程短，设备简单。本发明中涂抹在金属板带上的钎剂可以最大限度的去除结合面上的残余氧化物，结合表面更洁净，湿润性更好，因而具有较高的结合强度。而焊接通道的存在，使得金属熔液和金属板带在高温下接触时间长，增强了结合面间的金属原子的扩散，其结合强度更高。
图I是本发明所提供的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置一种实施例的结构示意图。
具体实施例方式如I所示，一种三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置的实施例，该实施例中的铸轧复合成形装置包括浇铸时用于容纳铝液I的浇铸槽2，浇铸槽2的底部设置有浇嘴15，浇嘴包括倾斜浇道，倾斜浇道的出料端设置有浇口 11，在本实施例中，浇口 11呈缩口结构。所述铸轧复合成形装置还包括位于浇口后方的与所述浇口对接、且用于焊接成形复合体8的预成形焊接水平槽，该顶部开口的预成形焊接水平槽由两侧成形挡板和底部支撑板9组成(图中的两侧形成挡板未画出)，在浇口 11的下方设有用于将下铜板带输送至预成形焊接水平槽的底部支撑板9上的下输料辊12，在下输料辊12与浇嘴的外周面之间留有用于供下铜板带13通过的下输送通道，浇嘴15的外周面上具有与所述下输料辊外周面相对应的下圆弧段，所述的下输送通道位于所述下圆弧段和下输料辊外周面之间，且预成形焊接水平槽的进料口处的底部支撑板9与下输料辊12相对接的位置处呈与下输料辊的外周面相适配的圆弧结构。在预成形焊接水平槽的上方设置有用于将铜板带输入预成形焊接水平槽中的上输料辊4，上输料辊4位于浇铸槽2的后方，浇嘴上于浇口上方一体设置有向后延伸至所述上输料辊的导流块11，在导流块11与上输料辊4之间留有用于铜板带通过的上输送通道，导流块11的后侧面上具有与所述上输料辊外周面相对应的上圆弧段，所述的上输送通道位于所述上圆弧段与上输料辊4之间，上输送通道的最窄处的宽度大于通过此处的金属板带的宽度以在导流块和金属板带之间形成与外界相连通的排渣缝隙，而导流块11的朝向预成形焊接水平槽的底部支撑板的底面为从所述浇口附近沿向上倾斜的方向延伸至所述上输送通道的上溢斜面10，该上溢斜面将由钎剂与铝液及铜板带上的残留氧化物反应得到的生产物引导至所述导流块和上铜板带之间的排渣缝隙中，所述生成物从排渣 缝隙中以气体形式溢出。在预成形焊接水平槽的出料口处设置有用于对焊接复合体8轧制的轧辊组，轧辊组由上下布置的两个轧辊组成，两轧辊分别为上轧辊5和下轧辊7，两轧辊配合使用对金属复合板带进行轧制，本实施例中的轧辊为水冷轧辊，为提高铸轧质量，预成形焊接水平槽的出料口处的底部支撑板9与所述下冷轧辊7相对接的位置处呈与下冷轧辊的外周面相适配接触的圆弧结构。优选的，上述实施例中的上输料辊4和下输料辊12上述实施例中的两输料辊用于对输入焊接槽的铜板带提供运动动力，且可以对使铜板带在进入焊接通道前对其进行预热。输料辊内设置有电加热装置，对铜板带进行预热是为了保证焊接温度。在其他实施例中，对于铜板带厚度较小而铝基体较厚的情况，特别是在预成形焊接水平槽中的两铜板带之间的铝基体厚度大于铜板带厚度的5倍时，也可以不对铜板带进行预热，省去预热工序，整个装置更加简单。上述实施例中的下输料辊与浇嘴的外周面之间留有用于供下铜板带通过的下输送通道，上输料辊与导流块的后侧面之间留有用于供上铜板带通过的上输送通道，为防止铝液流失，上述的下输送通道以铜板带的厚度为准。而上输送通道则是在铜板带的厚度基础上再加上一个排渣缝隙，该排渣缝隙可以使钎剂与残留氧化物反应的生成物及残存的钎剂能够向上溢出。在下铜板带通过下输送通道时，下铜板带将呈外凸的圆弧结构，为便于下铜板带通过时不损伤下铜板带的涂抹有钎剂的结合面，在上述实施例中，浇嘴的外周面上具有与所述下输料辊外周面相对应的下圆弧段，所述的下输送通道位于所述下圆弧段和下输料辊外周面之间，所述下圆弧段与通过下输送通道的下铜板带相适配。在上铜板带通过上输送通道时，上铜板带将成外的凸圆弧结构，在导流块的后侧面上具有上圆弧段，所述上输送通道位于所述上圆弧段和上输料辊的外周面之间。在上述实施例中，导流块一体设置在浇嘴上，在其他实施例中，导流块也可以通过其他固定方式固定在浇嘴上，如采用焊接固定或螺纹固定。上述实施例中的浇口位于倾斜浇道的出料端，在其他实施例中，也可以不设置浇道，而将浇嘴的底部内腔设计呈三角形结构，三角形结构的底部内腔在浇铸槽的侧面上开设有浇口。上述实施例中的浇口为缩口结构，这样可以有效的控制浇铸槽向预成形焊接水平槽中输入的铝液的输入速度，在其他实施例中，也可以不设置缩口结构，而将浇道设计成细径结构来控制铝液的输入速度。上述实施例中所提供的钎焊法铸轧复合成形装置中，为说明问题采用了浇铸槽进行浇注铝液，实际上在大批量连续生产时，也可以采用一般连续铸轧设备的浇注系统。上述实施例中的冷轧辊采用的是现有技术中的水冷轧辊，在其他实施例中，也可以采用现有技术中的其他结构的冷轧辊。当采用上述实施例中所提供的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置实施新的液-固复合铸轧方法时，首先将上铜板带3和下铜板带13的除油除氧化皮后均匀涂敷 一层钎剂后备用，生产时将上铜板带3和下铜板带13以涂有钎剂的面相向的分别有上输料辊4和下输料辊12输送入预成形焊接水平槽中，并在经过上输料辊和下输料辊时被预热至350 400°C ;铝液I经精炼、除气及静置后，于690 730°C经浇铸槽的浇口 11注入到上、下两铜板带之间，铝液与铜板带接触后，铜板带表面的钎剂很快溶化，熔化的钎剂可以将铜铝结合面上的氧化物去除，改善铝液对铜板带表面的润湿性，实现两者间的良好熔合形成焊接复合体；铝液在对铜板带加热的同时，铝液快速的进入半凝固状态，随后复合体由轧辊组进行轧制，并使其降低到铝的固态温度以下，得到所需厚度的金属复合板带6，其结构强度可到150MPa左右。作为钎料的铝液与涂过钎剂的铜板带接触后实现钎焊焊接，钎剂与与铝液及铜板带上的残留氧化物反应的生成物及残存的钎剂因密度小而上浮，而后储存在上溢斜面10处，并沿上溢斜面移动至所述排渣缝隙中，并从排渣缝隙中溢出，生成物不会跟随铝液进入焊接复合体中，这样就不会影响金属复合板带的焊接质量。上述实施例中所提供的一种三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置可以用于铜铝铜三层金属复合板带的连续成形，其中，金属熔液可以为纯铝或铝合金熔液，金属板带可以为纯铜或铜合金等材质，也可以用于其他金属材料如铜、铝等金属熔液与钛合金、不锈钢等母材的金属复合板带的成形。上述中为说明清楚钎焊铸轧装置的使用方法时所引入的作为金属熔液的铝液及作为金属板带的铜板带不能视为对权利要求内容的限定，不论浇铸槽中的是否为铝液或输料辊送入预成形焊接水平槽中的母材是否为铜板带，凡是使用上述的成形装置进行金属复合板带的连续成形的都应落入本发明的保护范围内。本发明所提供的铸轧装置成形的组合工艺实现复合板的成形。其与现有技术相t匕，具有以下实质性技术特点和显著技术进步
①、可以实现铜铝复合板带材的连续复合成形，生产效率高；
②、铝液是在封闭状态下连续浇注的，不存在氧化污染现象；
③、本工艺为连续钎焊成形方法方法，可以最大限度的去除结合面上的残余氧化物，结合表面更洁净，湿润性更好，因而具有较高的结合强度。④、预成型焊接水平槽的存在，使铝铜复合材料在高温下接触时间长，增强了结合面间的金属原子的扩散，其结合强度更高，可达150MPa以上；
⑤、本发明在铸轧铝板的同时实现与铜材结合，不需要对铜板带进行在线清除氧化层，工艺流程短，设备简单。
⑥、采用轧制方法成形，制品尺寸精度高，表面质量好；
⑦、本发明不仅可以用于纯铝或铝合金与纯铜或铜合金复合板带的成形，也可以用于其它金属材料如铜、铝与钛合金、不锈钢 等材料的复合板的成形。
权利要求
1.一种三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置，其特征在于包括浇铸时用于容纳金属熔液的浇铸槽，浇铸槽上开设有浇嘴，浇嘴底部开设有浇ロ，所述铸轧复合成形装置还包括位于浇ロ后方的与所述浇ロ对接的预成形焊接水平槽，预成形焊接水平槽由两侧成形挡板和底部支撑板组成，在浇ロ的下方设有用于将金属板带输送至预成形焊接水平槽的底部支撑板上的下输料辊，在下输料辊与浇嘴的外周面之间留有用于供金属板带通过的下输送通道，在预成形焊接水平槽上方设有用于将金属板带输入预成形焊接水平槽中的上输料辊，上输料辊位于浇铸槽的后方，在浇嘴上于浇口上方还设有向后延伸至所述上输料辊的导流块，该导流块与上输料辊之间留有用于供金属板带通过的上输送通道，上输送通道的最窄处的宽度大于通过此处的金属板带的宽度以在导流块和金属板带之间形成与外界相连通的排渣缝隙，导流块的朝向预成形焊接水平槽的底部支撑板的底面为从所述浇ロ附近沿向上倾斜的方向延伸至所述上输送通道的上溢斜面，在预成形焊接水平槽的出料ロ处设置有用于对焊接复合体进行轧制的轧辊组。
2.根据权利要求I所述的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置，其特征在于所述的上输料辊和下输料辊均为用于对输送入预成形焊接水平槽中的金属板带进行预热的预热辊。
3.根据权利要求I或2所述的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置，其特征在干所述的浇嘴的外周面上具有与所述下输料辊外周面相对应的下圆弧段，所述的下输送通道位于所述浇嘴的下圆弧段和下输料辊外周面之间。
4.根据权利要求I或2所述的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置，其特征在于所述的预成形焊接水平槽的进料ロ处的底部支撑板与下输料辊相对接的位置处呈与下输料棍的外周面相适配的圆弧结构。
5.根据权利要求I或2所述的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置，其特征在于所述的导流块的后侧面上具有与所述上输料辊外周面相对应的上圆弧段，所述的上输送通道位于所述上圆弧段与上输料辊之间。
6.根据权利要求I或2所述的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置，其特征在干所述的预成形焊接水平槽的出料ロ处的底部支撑板与所述轧辊组中的位于预成形焊接水平槽下方的轧辊相对接的位置处呈与冷轧辊的外周面相适配接触的圆弧结构。
7.根据权利要求I或2所述的三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置，其特征在于所述的浇ロ为缩ロ结构。
全文摘要
本发明公开了一种三层金属复合板的钎焊法铸轧复合成形装置，包括预成形焊接水平槽，浇口下方设有下输料辊，下输料辊与浇嘴之间留有下输送通道，预成形焊接水平槽上方设有上输料辊，浇嘴上于浇口上方还设有导流块，导流块与上输料辊之间留有上输送通道，上输送通道的最窄处的宽度大于通过此处的金属板带的宽度以在导流块和金属板带之间形成与外界相连通的排渣缝隙，导流块的朝向预成形焊接水平槽的底部支撑板的底面为从所述浇口附近沿向上倾斜的方向延伸至所述上输送通道的上溢斜面，预成形焊接水平槽出料口处设有轧辊组。钎剂与金属熔液及金属板带结合面上的残留氧化物反应的生成物通过所述排渣缝隙溢出，不影响金属复合板带的质量。
文档编号B21B1/46GK102671944SQ20111043861
公开日2012年9月19日 申请日期2011年12月25日 优先权日2011年12月25日
发明者宋志真, 杨永顺, 杨茜, 王慧萍, 虞跨海, 陈拂晓 申请人:河南科技大学