用鹽浴浸漬熔接法生產複合金屬坯的製作方法

2023-04-23 21:21:06

專利名稱:用鹽浴浸漬熔接法生產複合金屬坯的製作方法
本發明屬於複合金屬坯的新型生產方法。
國內外生產雙金屬材料的方法有鑄造法、熱壓合法、焊接法、電鍍法、粉末冶金法、爆炸法等。其中能作為成批生產多種複合金屬材料的方法主要是鑄造法和熱壓合法。鑄造法生產複合金屬材料，母材表面需清理，兩種金屬的交界處易產生裂紋，成材率較低;熱壓合法屬於固相結合，其主要缺點是兩種金屬結合不十分牢固。雖然鹽浴浸漬釺焊工藝在焊接中得到應用。但它是一種金屬的連接方法。針對上述問題，本發明的任務在於尋求一種新型的生產複合金屬坯的方法，達到生產高質量複合金屬坯的目的。
圖一為本發明所採用的鋼芯棒與十字形鋼片焊接後的圖形。圖中1是鋼芯棒;2是鋼套管;3是鋼芯棒與鋼套管之間的間隙;4是十字形鋼片。
圖二為本發明所採用的母坯、料鬥和提升架結構的主視圖。圖中1是鋼芯棒;2是鋼芯棒與鋼套管之間的間隙;3是鋼套管;4是十字形鋼片;5是料鬥;6是提升架。
本發明的要點是將鹽浴浸漬釺焊的原理應用於複合金屬坯生產而形成的鹽浴浸漬熔接法。該方法的工藝流程是製作母坯→加熔接料→烘烤→預熱→熔接→冷凝→切去頭尾→水衝洗。
可將(φ30～φ70)×(1.5～3)×(300～1200)mm的鋼套管一端周邊與(φ34～φ74)×(2～5)mm的鋼板焊接封底。在鋼套管內，放入兩端焊有尺寸、形狀相同的十字形鋼片，且尺寸為(φ20～φ50)×(270～1170)mm的鋼芯棒而構成母坯。十字形鋼片長度小於鋼套管內徑0.4～0.8mm，見圖一。把封底端朝下，開口端朝上的母坯獨個豎直地放入由鋼條焊接成的一個提升架內，並在母坯開口處放上料鬥，見圖二。將作為熔接料的銅或銅合金加入料鬥內，用起吊設備將裝有母坯、料鬥和熔接料的提升架豎立地放入25KW電阻爐內烘烤，烘烤溫度為150～200℃。烘烤時間為5～15分鐘，然後全部吊出，將它們豎直地浸入100KW中溫鹽浴爐內預熱5～15分鐘，預熱溫度為700～800℃。預熱時，母坯及裝有熔接料的料鬥應浸泡在中溫鹽浴中，經過預熱處理後，全部吊出，再豎直地浸入150KW高溫鹽浴爐內熔接。熔接時，母坯及裝有熔接料的料鬥應浸泡在高溫鹽浴中。用紫銅作熔接料時，熔接溫度為1150～1200℃;用黃銅作熔接料時，熔接溫度為1000～1100℃;用白銅作熔接料時，熔接溫度為1200～1300℃。三種情況的熔接時間均以熔接料熔化完畢後再停留1～3分鐘為宜。熔接結束後，取下料鬥，用起吊設備將其吊出空冷，待熔接冷凝後，倒出該料坯堆放，鋸掉料坯頭尾，用水衝洗掉料坯表層粘鹽而得不同性能的鋼/鋼複合金屬坯。此種情況，銅層主要起熔接作用。當車去鋼套管便得銅/鋼複合金屬坯。
用鹽浴浸漬熔接法生產複合金屬坯時，由於處理溫度高，在處理過程中銅和鋼的溫度始終保持一致。銅和鋼受到鹽浴的保護，銅對鋼具有良好的潤溼性;銅與鐵能形成固溶體等條件。鋼套管、銅層、鋼芯棒三者會高質量地熔接在一起。據高低倍組織觀察，銅鋼交界面上無氣孔、無氧化物層、無夾雜物、無裂紋，銅已滲入到鋼的晶界和晶體內，交界處已形成一擴散層，彼此呈犬牙交接。
採用鹽浴浸漬熔接法生產複合金屬坯、複合質量高，工藝簡便，設備簡單，母材表面不需要預清理，料坯切頭切尾少，成材率高，成本低。母材材質和熔接料可根據需要加以選擇。各金屬層的尺寸和形狀也可以根據需要加以改變。本方法不僅用於不同性能的碳素鋼、低合金鋼、部份高合金鋼之間，銅與鋼之間的複合金屬坯的生產，也可用於部份有色金屬複合金屬坯的生產。按照本方法製作的料坯可直接用作某些機器零件的毛坯，也可軋製成各種複合金屬材料。
實施例用鹽浴浸漬熔接法生產複合金屬坯，已作過試驗，試件尺寸為φ45×340mm。試件共6根，材質套管為B3鋼，芯棒為20鋼，熔接料為紫銅。工藝參數控制如下工藝 溫度 時間烘烤 150℃ 5分預熱 800℃ 5分熔接 1200℃ 7分上述複合金屬坯經250軋機軋製成φ8mm的棒材，再冷拉成φ3mm的線材。線材截面積為7.07mm2，經高低倍組織觀察。料坯複合質量高，熔接界面的抗拉強度為27.95Kg/mm2。衝擊值為9.35Kg-m/Cm2，均超過純銅的指標。φ3mm銅包鋼線抗拉強度為81.25Kg/Cm2，延伸率為3%，在20℃時每公裡電阻為17.28Ω。
權利要求
1.一種生產複合金屬坯的方法，即鹽浴浸漬熔接法，是將一種金屬加熱至液態與被複合的另外兩種固態金屬接觸，經冷凝處理後而得複合金屬坯。其特徵在於以熔點低的金屬作為熔接料，採用鹽浴直接加熱，從而構成新的工藝。製作母坯→加熔接料→烘烤→預熱→熔接→冷凝→切去頭尾→水衝洗。
2.按照權利要求
1所述的鹽浴浸漬熔接法中的製作母坯，其特徵在於這種母坯是由鋼套管的一端周邊與鋼板焊接封底，且在鋼套管內放入兩端焊有尺寸，形狀相同的十字形鋼片的鋼芯棒。
3.按照權利要求
2所述的十字形鋼片，其特徵在於十字形鋼片長度小於鋼套管內徑0.4～0.8mm。
4.按照權利要求
1所述的熔接料，其特徵在於複合不同性能的鋼/鋼及銅/鋼複合金屬坯時所用的熔接料為銅。
5.按照權利要求
1所述的熔接料，其特徵在於複合不同性能的鋼/鋼及銅/鋼複合金屬坯時所用的熔接料為銅合金。
6.按照權利要求
1所述的鹽浴浸漬熔接法中的烘烤。其特徵在於複合所用的烘烤溫度為150～200℃，烘烤時間為5～15分鐘。
7.按照權利要求
1所述的鹽浴浸漬熔接法中的預熱，其特徵在於整個母坯及裝有熔接料的料鬥應浸泡在中溫鹽浴之中，複合所用的預熱溫度為700～800℃，預熱時間為5～15分鐘。
8.按照權利要求
1所述的鹽浴浸漬熔接法中的熔接，其特徵在於熔接過程中整個母坯和裝有熔接料的料鬥應浸泡在高溫鹽浴之中。用紫銅作熔接料時，熔接溫度為1150～1200℃。用黃銅作熔接料時，熔接溫度為1000～1100℃。用白銅作熔接料時，熔接溫度為1200～1300℃。熔化時間均為熔接料熔化完畢後停留1～3分鐘。
專利摘要
一種生產複合金屬坯的新型方法，即鹽浴浸漬熔接法。複合質量高。母材表面不需要預處理，切頭切尾少，成材率高，工藝簡便，實用性強。該方法可用於某些不同性能的黑色金屬材料之間的複合，也可用於某些不同性能的有色金屬材料之間或黑色金屬與有色金屬之間的複合。所複合的料坯，可直接用作某些機器零件的毛坯，也可軋製成各種複合金屬材料。
文檔編號B22D19/16GK85102175SQ85102175
公開日1987年1月17日 申請日期1985年4月1日
發明者何桂馥, 封達模, 何澤福 申請人:重慶大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan