本發(fā)明屬于金屬復(fù)合板加工領(lǐng)域,具體涉及應(yīng)用于大型低速柴油機軸瓦的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的制備方法。
背景技術(shù):
鋁合金是大型重載柴油機廣泛應(yīng)用的軸瓦材料。高錫鋁合金因其摩擦系數(shù)低、疲勞強度高、抗咬合性好、緊急運行特性好而應(yīng)用于大型低速柴油機薄壁軸瓦。高錫鋁合金通常指sn含量大于20%的鋁錫合金。隨著錫含量增加,鋁錫合金的硬度和疲勞強度有一定下降,但抗咬合性,鑲嵌性,順應(yīng)性隨之增加,抗咬合負荷可隨之增大,軸頸磨損相應(yīng)降低。即使在潤滑不良,油膜無法建立的條件下,錫也能在軸頸表面形成一種保護膜,克服摩擦力的急劇變化,能較好保持潤滑油膜的連續(xù)性,不致引起軸瓦局部負荷急劇升高。鋁錫合金通常含有1%左右cu元素,可強化鋁基體,并減少鋁錫合金中錫的偏析。隨著cu含量增加,硬度和疲勞強度提高,但表面性能下降,磨合狀況惡化。高錫鋁合金由于強度較低,在重載荷下易發(fā)生變形,造成油層間隙減小,油膜中斷以致引起主軸咬死等。所以,通常將鋁錫合金覆到鋼背上,形成雙金屬復(fù)合板。為了提高鋁錫合金與鋼背的結(jié)合強度,在鋼與鋁錫合金之間增加一層純鋁作為中間層。該結(jié)構(gòu)的鋁錫合金軸瓦使用性能優(yōu)異,壽命一般可達6000~10000小時。
我國每年生產(chǎn)數(shù)百臺低速船舶柴油機,所用高錫鋁合金軸瓦全部進口奧地利miba等國外公司產(chǎn)品,成為制約大型低速柴油機國產(chǎn)化率的關(guān)鍵部件之一。造成這一局面的根本原因在于國內(nèi)尚不能生產(chǎn)大規(guī)格高錫鋁合金-鋼復(fù)合板。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種大型低速柴油機軸瓦用高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的制備方法,采用水冷模制備高錫鋁合金錠坯,經(jīng)銑面、初軋、覆鋁、與鋼背冷軋復(fù)合、退火處理等,制備出大規(guī)格、界面結(jié)合強度和剪切強度高的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板,滿足大型低速柴油機國產(chǎn)化的需求。
為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
大型低速柴油機軸瓦用高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的制備方法,包括如下步驟:
步驟一:在石墨坩堝中將鋁錠熔化,再加入alcu50中間合金,待熔體溫度降至690℃~710℃時,分批加入預(yù)熱的錫錠,每次加入錫錠后充分攪拌,并將熔體溫度控制在690℃~710℃,精煉扒渣后得到待澆鑄的合金液;
步驟二:將步驟一得到的合金液澆鑄在水冷金屬模中成型并脫模,得到板坯,在澆鑄的過程中,每次澆鑄前對石墨坩堝內(nèi)的熔體充分攪拌,并控制澆鑄溫度在690℃~710℃;
步驟三:將步驟二得到的板坯銑面后進行初軋,以板材邊部不開裂為準,經(jīng)多道次軋制得到高錫鋁初軋板;
步驟四:對步驟三得到的高錫鋁初軋板進行退火處理,退火后空冷,并打磨表面待用;
步驟五:將純鋁板進行退火處理,退火后空冷,并將純鋁板的待復(fù)合面打磨至失去金屬光澤,再除去表面鋁屑,清洗后覆在步驟四經(jīng)打磨的高錫鋁初軋板表面,并在咬入端鉚接后,送入軋機進行覆鋁軋制得到高錫鋁合金,控制覆鋁軋制首道次軋制變形量為35%~55%;
步驟六:在首道次覆鋁軋制后,對高錫鋁合金進行退火,退火后空冷,再進行軋制,得到高錫鋁合金覆鋁板,每道次軋制變形量不超過25%,以板材邊部不開裂為準,并在板材邊部臨近開裂之前進行退火后再進行軋制;
步驟七:對步驟六得到的高錫鋁合金覆鋁板進行打磨并清洗,備用;
步驟八:將裁切后的鋼板進行退火處理,退火后爐冷,爐溫低于500℃后打開爐門冷卻;
步驟九:對步驟八處理后的鋼板進行打磨,除去鋼板表面碎屑后進行清洗,并與步驟七處理后的高錫鋁合金覆鋁板在咬入端進行鉚接后,進行冷軋復(fù)合,形成機械結(jié)合的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板;
步驟十:將步驟九機械結(jié)合的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板進行擴散退火以在界面形成冶金結(jié)合,退火后爐冷至200℃,開爐即可得到高錫鋁合金-鋼復(fù)合板成品。
進一步的,所述鋁錠選用99.7wt%al,錫錠選用99.99wt%sn,鋁錠和錫錠鋸切成小塊,每塊重量不超過0.5kg,alcu50中間合金每塊重量不超過0.1kg。
進一步的,在步驟三中每道次軋制的變形量不超過12%。
進一步的,在步驟四中,退火條件是:退火溫度300℃~350℃,退火時間1~4h。
進一步的,在步驟五中,退火的條件是:退火溫度400℃~500℃,退火時間2h~5h。
進一步的,在步驟六中,退火的條件是:退火溫度300℃~350℃,退火時間1h~4h。
進一步的,在步驟八中,鋼板的退火條件是:退火溫度750℃~930℃,退火時間2h~5h,升溫速率≤300℃/h。
進一步的,所述擴散退火的條件是:退火溫度400℃~500℃,退火時間1h~5h。
進一步的,在所述步驟五和步驟七中,采用不銹鋼拋光輪進行打磨。
本發(fā)明的技術(shù)效果是:
本發(fā)明通過石墨坩堝和電阻爐嚴格控制合金中fe、mn、si雜質(zhì)元素含量;通過水冷鑄模實現(xiàn)了高錫鋁板坯的sn元素偏析控制;以不銹鋼拋光輪代替酸堿洗,清除待復(fù)合表面的氧化物等污物;以大首道次變形量實現(xiàn)高錫鋁合金板覆鋁及其與鋼板的復(fù)合。所制備高錫鋁合金-鋼復(fù)合板具有如下特點:
(1)制備sn含量35%~42%和45%~52%的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板;
(2)鋁錫合金層中雜質(zhì)元素fe、si、mn均小于0.1%;
(3)鋼背材料為08al、10號碳鋼,含碳量提高至0.13%;
(4)高錫鋁合金-鋼復(fù)合板厚度可達12mm,寬度可達180mm;
(5)間接法測得復(fù)合板粘結(jié)強度達64.8mpa,斷粘結(jié)面;
(6)直接法測得復(fù)合板粘結(jié)強度達58mpa;
(7)復(fù)合板剪切強度達86mpa。
附圖說明
圖1是進口軸瓦在標尺為100微米的金相組織圖;
圖2是進口軸瓦在標尺為20微米的金相組織圖;
圖3是利用本發(fā)明方法制備的大型低速柴油機軸瓦用高錫鋁合金-鋼復(fù)合板在標尺為100微米的金相組織圖;
圖4是利用本發(fā)明方法制備的大型低速柴油機軸瓦用高錫鋁合金-鋼復(fù)合板在標尺為100微米的掃描電鏡圖;
圖5是利用本發(fā)明方法制備的大型低速柴油機軸瓦用高錫鋁合金-鋼復(fù)合板在標尺為20微米的掃描電鏡圖。
具體實施方式
下面通過具體的實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。
實施例1
大型低速柴油機軸瓦用高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的制備方法,包括如下步驟:
(1)合金熔煉
鋁錠選用99.7wt%al,錫錠選用99.99wt%sn,cu以中間合金alcu50的形式加入;錫錠和鋁錠鋸切成小塊,每塊重量不超過0.5kg,alcu50中間合金每塊重量不超過0.1kg;采用電阻爐和300#石墨坩堝進行熔煉,將石墨坩堝加熱至450℃,然后加入鋁錠,升溫至720℃使鋁錠全部熔化,加入alcu50中間合金;之后將熔體溫度降至690℃,分批加入預(yù)熱的錫錠,每次加入錫錠后充分攪拌,溫度控制在690℃,精煉扒渣后開始澆鑄;
(2)板坯澆鑄
采用水冷金屬模進行板坯澆鑄,板坯采用立式澆鑄,規(guī)格為25mm×200mm×190mm,水冷金屬模模具內(nèi)表面噴涂脫模劑,每次澆鑄之前對石墨坩堝內(nèi)的熔體充分攪拌,澆鑄溫度控制在690℃;
(3)初軋
將所獲得的板坯銑面至20mm×195mm×160mm后進行初軋,以板材邊部不開裂為準,共軋制5道次,每道次下壓量為2mm、2mm、1.5mm、1.5mm、1mm,道次變形量分別為10%、11.1%、9.4%、10.3%、7.7%,將板坯由20mm軋制到12mm,得到高錫鋁初軋板;
(4)退火
采用帶循環(huán)風(fēng)的干燥箱對步驟(3)所得的12mm的高錫鋁初軋板進行退火,退火溫度350℃,退火時間2h,退火后空冷,采用砂帶機和p40砂帶打磨表面后待用;
(5)覆鋁軋制
采用1.2mm的純鋁板進行覆鋁,純鋁板退火溫度450℃,退火時間5h,退火后空冷,采用手動不銹鋼拋光輪打磨鋁板待復(fù)合面,直到鋁板均勻失去金屬光澤為止,除去鋁板表面鋁屑,用丙酮清洗后與經(jīng)步驟(4)處理后的高錫鋁初軋板在咬入端鉚接,然后采用二輥軋機軋制,首道次軋制變形量35%;
(6)退火→冷軋→退火
首道次覆鋁軋制后高錫鋁初軋板厚度為9.4mm,先進行退火,退火溫度350℃,退火時間2h,退火后空冷,再進行5道次軋制,得到高錫鋁合金覆鋁板;下壓量依次為1.5mm、1.5mm、1.4mm、1mm、1mm,變形量依次為16%、19%、22%、20%、25%,以板材邊部不開裂為準,并在每2道次軋制后退火一次;最終高錫鋁合金覆鋁板總厚度為3.2mm~3.4mm,覆鋁層厚度為0.3mm~0.4mm;
(7)表面打磨
采用手動不銹鋼拋光輪打磨高錫鋁合金覆鋁板待復(fù)合表面,打磨后板厚2.1mm~3.3mm;
(8)鋼板退火
鋼板選用08al優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋板,厚度為12mm,鋼板裁切為200mm×700mm的條帶后進行退火,退火溫度750℃,退火時間3h,升溫速率≤300℃/h,退火后爐冷,爐溫低于500℃后打開爐門冷卻;
(9)鋼板表面打磨
采用砂帶機和p40砂帶打磨退火處理后的鋼板表面,直至露出光亮新鮮金屬,并除去表面碎屑;
(10)與高錫鋁合金覆鋁板鉚接
將步驟(7)處理后的高錫鋁合金覆鋁板裁切為寬180mm,長500mm,與步驟(9)打磨后的鋼板一同用丙酮清洗后在咬入端進行鉚接后,進行冷軋復(fù)合;
(11)冷軋復(fù)合
冷軋復(fù)合采用二輥軋機,首道次下壓量為5mm,變形量32.7%,以形成良好的機械結(jié)合的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板;
(12)擴散退火
高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的機械結(jié)合不夠牢固,需要擴散退火使界面形成還冶金結(jié)合,退火溫度500℃,退火時間1h,爐冷至200℃后開爐,得到高錫鋁合金-鋼復(fù)合板成品;
(13)裁切
按照軸瓦規(guī)格裁切所得到的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板。
對以上方法所制備的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板進行檢測,其結(jié)果為:sn:35.75%~37.63%,fe:0.073%,mn:<0.010%,si:0.086%;高錫鋁合金板厚3.2mm~3.4mm,覆鋁層厚度0.2mm~0.3mm;復(fù)合板厚度10.95mm~11.59mm;間接法測得結(jié)合強度64.8mpa,斷粘結(jié)面;直接法測得結(jié)合強度58mpa,剪切強度86mpa。
實施例2
大型低速柴油機軸瓦用高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的制備方法,包括如下步驟:
(1)合金熔煉
鋁錠選用99.7wt%al,錫錠選用99.99wt%sn,cu以中間合金alcu50的形式加入;錫錠和鋁錠鋸切成小塊,每塊重量不超過0.5kg,alcu50中間合金每塊重量不超過0.1kg;采用電阻爐和300#石墨坩堝進行熔煉,將石墨坩堝加熱至450℃,然后加入鋁錠,升溫至720℃使鋁錠全部熔化,加入alcu50中間合金;之后將熔體溫度降至710℃,分批加入預(yù)熱的錫錠,每次加入錫錠后充分攪拌,溫度控制在710℃,精煉扒渣后開始澆鑄;
(2)板坯澆鑄
采用水冷金屬模進行板坯澆鑄,板坯采用立式澆鑄,規(guī)格為25mm×200mm×190mm,水冷金屬模模具外壁設(shè)置水冷通道,進水管接循環(huán)冷卻水,模具內(nèi)表面噴涂脫模劑,每次澆鑄之前對石墨坩堝內(nèi)的熔體充分攪拌,并控制澆鑄溫度在710℃;
(3)初軋
將所獲得的板坯銑面至20mm×195mm×160mm后進行初軋,以板材邊部不開裂為準,共軋制6道次,每道次下壓量為1.5mm、1.5mm、1.5mm、1.5mm、1mm、1mm,道次變形量分別為7.5%、8.1%、8.8%、9.7%、7.1%、7.7%,將板坯由20mm軋制到12mm,得到高錫鋁初軋板;
(4)退火
采用帶循環(huán)風(fēng)的干燥箱對步驟(3)所得的12mm的高錫鋁初軋板進行退火,退火溫度350℃,退火時間3h,退火后空冷,采用砂帶機和p40砂帶打磨表面后待用;
(5)覆鋁軋制
采用1mm的純鋁板進行覆鋁,純鋁板退火溫度450℃,退火時間4h,退火后空冷,采用手動不銹鋼拋光輪打磨鋁板待復(fù)合面,直到鋁板均勻失去金屬光澤為止,除去鋁板表面鋁屑,用丙酮清洗后與經(jīng)步驟(4)處理后的高錫鋁初軋板在咬入端鉚接,然后采用二輥軋機軋制,首道次軋制變形量40%;
(6)退火→冷軋→退火
首道次覆鋁軋制后高錫鋁初軋板厚度為8.4mm,先進行退火,退火溫度350℃,退火時間2h,退火后空冷,再進行4道次軋制,得到高錫鋁合金覆鋁板;下壓量依次為1.4mm、1.5mm、1mm、1mm,變形量依次為16.7%、21.4%、18.2%、22.2%,以板材邊部不開裂為準,并在每2道次軋制后退火一次;最終高錫鋁合金覆鋁板總厚度為3.4mm~3.5mm,覆鋁層厚度為0.3mm~0.4mm;
(7)表面打磨
采用手動不銹鋼拋光輪打磨高錫鋁合金覆鋁板待復(fù)合表面,打磨后板厚3.2mm~3.4mm;
(8)鋼板退火
鋼板選用10號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋板,厚度為12mm,鋼板裁切為200mm×800mm的條帶后進行退火,退火溫度750℃,退火時間3h,升溫速率≤300℃/h,退火后爐冷,爐溫低于500℃后打開爐門冷卻;
(9)鋼板表面打磨
采用砂帶機和p40砂帶打磨退火處理后的鋼板表面,直至露出光亮新鮮金屬,并除去表面碎屑;
(10)與高錫鋁合金覆鋁板鉚接
將步驟(7)處理后的高錫鋁合金覆鋁板裁切為寬180mm,長550mm,與步驟(9)打磨后的鋼板一同用丙酮清洗后在咬入端進行鉚接后,進行冷軋復(fù)合;
(11)冷軋復(fù)合
冷軋復(fù)合采用二輥軋機,首道次下壓量為7.7mm,變形量50%,以形成良好的機械結(jié)合的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板;
(12)擴散退火
高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的機械結(jié)合不夠牢固,需要擴散退火使界面形成還冶金結(jié)合,退火溫度500℃,退火時間2h,爐冷至200℃后開爐,得到高錫鋁合金-鋼復(fù)合板成品;
(13)裁切
按照軸瓦規(guī)格裁切所得到的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板。
對以上方法所制備的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板進行檢測,其結(jié)果為:sn含量49.17%~51.92%,fe:0.096%,mn:<0.010%,si:0.037%;高錫鋁合金板厚3.4mm~3.5mm,覆鋁層厚度0.2mm~0.3mm;復(fù)合板厚度7.7mm~7.9mm;間接法測得結(jié)合強度60.2mpa,斷粘結(jié)面;直接法測得結(jié)合強度54mpa,剪切強度79mpa。
實施例3
大型低速柴油機軸瓦用高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的制備方法,包括如下步驟:
(1)合金熔煉
鋁錠選用99.7wt%al,錫錠選用99.99wt%sn,cu以中間合金alcu50的形式加入;錫錠和鋁錠鋸切成小塊,每塊重量不超過0.5kg,alcu50中間合金每塊重量不超過0.1kg;采用電阻爐和300#石墨坩堝進行熔煉,將石墨坩堝加熱至450℃,然后加入鋁錠,升溫至720℃使鋁錠全部熔化,加入alcu50中間合金;之后將熔體溫度降至700℃,分批加入預(yù)熱的錫錠,每次加入錫錠后充分攪拌,溫度控制在700℃,精煉扒渣后開始澆鑄;
(2)板坯澆鑄
采用水冷金屬模進行板坯澆鑄,板坯采用立式澆鑄,規(guī)格為25mm×200mm×190mm,水冷金屬模模具外壁設(shè)置水冷通道,進水管接循環(huán)冷卻水,模具內(nèi)表面噴涂脫模劑,每次澆鑄之前對石墨坩堝內(nèi)的熔體充分攪拌,并將澆鑄溫度控制在700℃;
(3)初軋
將所獲得的板坯銑面至20mm×195mm×160mm后進行初軋,以板材邊部不開裂為準,共軋制6道次,下壓量依次為1.5mm、1.5mm、1.5mm、1.5mm、1mm、1mm,道次變形量分別為7.5%、8.1%、8.8%、9.7%、7.1%、7.7%,將板坯由20mm軋制到12mm,得到高錫鋁初軋板;
(4)退火
采用帶循環(huán)風(fēng)的干燥箱對步驟(3)所得的12mm的高錫鋁初軋板進行退火,退火溫度300℃,退火時間1h,退火后空冷,采用砂帶機和p40砂帶打磨表面后待用;
(5)覆鋁軋制
采用1mm的純鋁板進行覆鋁,純鋁板退火溫度400℃,退火時間2h,退火后空冷,采用手動不銹鋼拋光輪打磨鋁板待復(fù)合面,直到鋁板均勻失去金屬光澤為止,除去鋁板表面鋁屑,用丙酮清洗后與經(jīng)步驟(4)處理后的高錫鋁初軋板在咬入端鉚接,然后采用二輥軋機軋制,首道次軋制變形量45%;
(6)退火→冷軋→退火
首道次覆鋁軋制后高錫鋁初軋板厚度為7.7mm,先進行退火,退火溫度300℃,退火時間1h,退火后空冷,再進行4道次軋制,得到高錫鋁合金覆鋁板;下壓量依次為1.1mm、1.1mm、1mm、1mm,變形量依次為14.3%、16.7%、18.2%、22.2%,以板材邊部不開裂為準,并在每2道次軋制后退火一次;最終高錫鋁合金覆鋁板總厚度為3.4mm~3.5mm,覆鋁層厚度為0.3mm~0.4mm;
(7)表面打磨
采用手動不銹鋼拋光輪打磨高錫鋁合金覆鋁板待復(fù)合表面,打磨后板厚3.2mm~3.4mm;
(8)鋼板退火
鋼板選用10號優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋板,厚度為12mm,鋼板裁切為200mm×800mm的條帶后進行退火,退火溫度930℃,退火時間2h,升溫速率≤300℃/h,退火后爐冷,爐溫低于500℃后打開爐門冷卻;
(9)鋼板表面打磨
采用砂帶機和p40砂帶打磨退火處理后的鋼板表面,直至露出光亮新鮮金屬,并除去表面碎屑;
(10)與高錫鋁合金覆鋁板鉚接
將步驟(7)處理后的高錫鋁合金覆鋁板裁切為寬180mm,長550mm,與步驟(9)打磨后的鋼板一同用丙酮清洗后在咬入端進行鉚接后,進行冷軋復(fù)合;
(11)冷軋復(fù)合
冷軋復(fù)合采用二輥軋機,首道次下壓量為6.9mm,變形量45%,以形成良好的機械結(jié)合的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板;
(12)擴散退火
高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的機械結(jié)合不夠牢固,需要擴散退火使界面形成還冶金結(jié)合,退火溫度400℃,退火時間5h,爐冷至200℃后開爐,得到高錫鋁合金-鋼復(fù)合板成品;
(13)裁切
按照軸瓦規(guī)格裁切所得到的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板。
對以上方法所制備的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板進行檢測,其結(jié)果為:sn含量38.14%~39.02%,fe:0.065%,mn:<0.010%,si:0.039%;高錫鋁合金板厚3.4mm~3.5mm,覆鋁層厚度0.23mm~0.33mm;復(fù)合板厚度8.3mm~8.5mm;間接法測得結(jié)合強度62mpa,斷粘結(jié)面;直接法測得結(jié)合強度55mpa,剪切強度77mpa。
實施例4
大型低速柴油機軸瓦用高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的制備方法,包括如下步驟:
(1)合金熔煉
鋁錠選用99.7wt%al,錫錠選用99.99wt%sn,cu以中間合金alcu50的形式加入;錫錠和鋁錠鋸切成小塊,每塊重量不超過0.5kg,alcu50中間合金每塊重量不超過0.1kg;采用電阻爐和300#石墨坩堝進行熔煉,將石墨坩堝加熱至450℃,然后加入鋁錠,升溫至720℃使鋁錠全部熔化,加入alcu50中間合金;之后將熔體溫度降至690℃,分批加入預(yù)熱的錫錠,每次加入錫錠后充分攪拌,溫度控制在690℃,精煉扒渣后開始澆鑄;
(2)板坯澆鑄
采用水冷金屬模進行板坯澆鑄,板坯采用立式澆鑄,規(guī)格為25mm×200mm×190mm,水冷金屬模模具內(nèi)表面噴涂脫模劑,每次澆鑄之前對石墨坩堝內(nèi)的熔體充分攪拌,并將澆鑄溫度控制在690℃;
(3)初軋
將所獲得的板坯銑面至20mm×195mm×160mm后進行初軋,以板材邊部不開裂為準,共軋制5道次,每道次下壓量為2mm、2mm、1.5mm、1.5mm、1mm,道次變形量分別為10%、11.1%、9.4%、10.3%、7.7%,將板坯由20mm軋制到12mm,得到高錫鋁初軋板;
(4)退火
采用帶循環(huán)風(fēng)的干燥箱對步驟(3)所得的12mm的高錫鋁初軋板進行退火,退火溫度320℃,退火時間4h,退火后空冷,采用砂帶機和p40砂帶打磨表面后待用;
(5)覆鋁軋制
采用1.2mm的純鋁板進行覆鋁,純鋁板退火溫度500℃,退火時間2h,退火后空冷,采用手動不銹鋼拋光輪打磨鋁板待復(fù)合面,直到鋁板均勻失去金屬光澤為止,除去鋁板表面鋁屑,用丙酮清洗后與經(jīng)步驟(4)處理后的高錫鋁初軋板在咬入端鉚接,然后采用二輥軋機軋制,首道次軋制變形量55%;
(6)退火→冷軋→退火
首道次覆鋁軋制后高錫鋁初軋板厚度為6.5mm,先進行退火,退火溫度320℃,退火時間4h,退火后空冷,再進行3道次軋制,得到高錫鋁合金覆鋁板;下壓量依次為1.3mm、1.2mm、1mm,變形量依次為20%、23.1%、25%,以板材邊部不開裂為準,并在每2道次軋制后退火一次;最終高錫鋁合金覆鋁板總厚度為2.9mm~3.1mm,覆鋁層厚度為0.25mm~0.35mm;
(7)表面打磨
采用手動不銹鋼拋光輪打磨高錫鋁合金覆鋁板待復(fù)合表面,打磨后板厚2.8mm~3.0mm;
(8)鋼板退火
鋼板選用08al優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋板,厚度為12mm,鋼板裁切為200mm×700mm的條帶后進行退火,退火溫度850℃,退火時間5h,升溫速率≤300℃/h,退火后爐冷,爐溫低于500℃后打開爐門冷卻;
(9)鋼板表面打磨
采用砂帶機和p40砂帶打磨退火處理后的鋼板表面,直至露出光亮新鮮金屬,并除去表面碎屑;
(10)與高錫鋁合金覆鋁板鉚接
將步驟(7)處理后的高錫鋁合金覆鋁板裁切為寬180mm,長500mm,與步驟(9)打磨后的鋼板一同用丙酮清洗后在咬入端進行鉚接后,進行冷軋復(fù)合;
(11)冷軋復(fù)合
冷軋復(fù)合采用二輥軋機,首道次下壓量為6mm,變形量40%,以形成良好的機械結(jié)合的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板;
(12)擴散退火
高錫鋁合金-鋼復(fù)合板的機械結(jié)合不夠牢固,需要擴散退火使界面形成還冶金結(jié)合,退火溫度450℃,退火時間3h,爐冷至200℃后開爐,得到高錫鋁合金-鋼復(fù)合板成品;
(13)裁切
按照軸瓦規(guī)格裁切所得到的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板。
對以上方法所制備的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板進行檢測,其結(jié)果為:sn含量46.57%~47.82%,fe:0.071%,mn:<0.010%,si:0.041%;高錫鋁合金板厚2.9mm~3.1mm,覆鋁層厚度0.25mm~0.35mm;復(fù)合板厚度8.9mm~9.1mm;間接法測得結(jié)合強度60mpa,斷粘結(jié)面;直接法測得結(jié)合強度56mpa,剪切強度83mpa。
對利用本發(fā)明所制得的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板采用以下檢測方法進行檢測:
(1)采用光譜法icp進行sn、cu、fe、si、mn元素的化學(xué)成分分析;
(2)采用兩種方法測試復(fù)合板的粘結(jié)強度:間接法和直接法,間接法參照《gb/t8642-2002熱噴涂抗拉結(jié)合強度的測定》,若斷裂部位為鋁鋼界面,則結(jié)合強度為界面的結(jié)合強度;若斷裂部位為粘結(jié)面,則界面結(jié)合強度大于測量值;直接法參照《gb/t6396-2008復(fù)合鋼板力學(xué)及工藝性能試驗方法》;
(3)復(fù)合板的剪切強度測試參照《gb/t6396-2008復(fù)合鋼板力學(xué)及工藝性能試驗方法》;
(4)金相組織分析參照《gb/t13298-1991金屬顯微組織檢驗方法》。
檢測結(jié)果如下:
(1)制備的高錫鋁合金-鋼復(fù)合板sn含量35%~42%和45%~52%;
(2)鋁錫合金層中雜質(zhì)元素fe、si、mn均小于0.1%;
(3)鋼背材料為08al、10號碳鋼,含碳量提高至0.13%;
(4)高錫鋁合金-鋼復(fù)合板厚度可達12mm,寬度可達180mm;
(5)間接法測得復(fù)合板粘結(jié)強度達64.8mpa,斷粘結(jié)面;
(6)直接法測得復(fù)合板粘結(jié)強度達58mpa;
(7)復(fù)合板剪切強度達86mpa。