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不锈钢复合板通过将不锈钢与碳钢等基层材料结合,形成兼具耐腐蚀性与结构强度的复合材料,其生产主要采用爆炸复合法和轧制复合法两种工艺,具体流程及特点如下:
一、爆炸复合法
1、原理:利用炸药爆炸产生的高压冲击波,使不锈钢覆板高速撞击基层钢板,在撞击点产生高温高压,使两金属表面在极短时间内实现冶金结合(原子扩散)。
2、流程:
① 材料准备:
基层钢板(如Q235B碳钢)和覆层不锈钢板(如304、316L)按设计要求切割加工。
清洗表面,去除油污、锈蚀和氧化皮,必要时进行酸洗、喷丸或电解处理以增加粘接强度。
② 组装与爆炸:
将不锈钢覆板平行放置在基层钢板上方,两者之间保持一定间隙(间隙高度),有时覆板会设置安装角。
在覆板上方均匀铺设炸药,引爆后爆炸冲击波推动覆板高速撞击基层板,形成冶金结合。
③ 后处理:
清除爆炸残留物,进行矫平、切割、热处理(消除应力)、无损检测(如超声波探伤)。
3、特点:
① 优势:可复合大尺寸、厚规格板材(总厚度可达几百毫米),适合异种金属(如钛、铜、铝)复合,结合强度高(剪切强度通常接近或达到较弱母材强度)。
② 局限:噪音大、有安全风险、效率较低,对基材厚度有下限要求(一般不适合生产总厚度小于10mm的薄板),且存在环境污染问题。
二、轧制复合法
1、原理:在高温或室温下,通过轧制压力使覆层和基层金属表面发生塑性变形,破坏表面氧化膜,使洁净金属表面紧密接触,在压力和温度作用下发生原子扩散实现冶金结合。
2、流程:
① 材料准备:
基层钢板和不锈钢覆板进行彻底表面清理(酸洗、打磨、喷砂等),去除氧化层和污染物,并活化表面。
将处理好的基层和覆层钢板叠放在一起,四周进行真空电子束焊或氩弧焊封边,形成“复合坯料包”(防止轧制时空气进入导致氧化)。
② 加热与轧制:
热轧:将复合坯料包加热到适宜温度(通常在再结晶温度以上,低于不锈钢熔点,如1100-1250°C),然后在热轧机或冷轧机上施加高压进行多道次轧制,实现大变形量(如80%以上)。
冷轧:在室温下进行轧制,适用于对界面强度要求不高的复合板,可避免高温氧化和脆性金属间化合物形成。
③ 热处理与后处理:
轧制后进行扩散退火(通常在保护气氛下),促进界面原子充分扩散,提高结合强度。
切除封边,分离成单张复合板,进行矫直、切边、酸洗、无损检测等。
3、特点:
① 优势:生产效率高,适合大规模连续化生产,可生产薄规格复合板(最薄达0.6mm),产品尺寸精度和表面质量较好(尤其冷轧)。
② 局限:对表面清洁度要求极高,初始投资大,复合率(结合面积比例)可能不如爆炸法高(需严格控制工艺),热轧时界面可能形成脆性金属间化合物层(需控制)。
三、其他工艺
1、爆炸-轧制法:
先通过爆炸法初步结合,再热轧改善界面性能并调整厚度,综合两者优势,适合生产高精度、大面积复合板。
2、真空轧制法:
在真空或保护气氛中进行轧制,避免氧化,可进一步提高结合质量和复合率,适用于铂族金属、钛/钢等宽薄覆层复合板生产。
3、堆焊法:
通过熔焊工艺(如埋弧焊、带极堆焊)在基层表面熔敷不锈钢合金,形成复合层,灵活性高,但生产效率较低。