鋁合金釬焊板熱軋復(fù)合工藝研究

馮海龍

（廣西南南鋁加工有限公司，廣西 南寧 530031）

鋁合金焊接材料主要用于制氧設(shè)備和汽車?yán)鋮s器。具有規(guī)模小、耐腐蝕性良好的焊接性能和可靠性能等優(yōu)點(diǎn)。隨著中國汽車工業(yè)的快速發(fā)展和空分設(shè)備的改進(jìn)，對焊料材料的均勻性、涂層尺寸和特性的要求也越來越嚴(yán)格[1]。為了促進(jìn)本行業(yè)與其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的共同發(fā)展，提高中國汽車產(chǎn)品在國際市場上的競爭力，探索汽車發(fā)展所需要用到的鋁合金焊技術(shù)，滿足中國汽車工業(yè)的發(fā)展需求，鈑金焊接和空分設(shè)備的板材在戰(zhàn)略上非常重要。

1 影響釬焊性能的主要因素

（1）材料。復(fù)合形式的工作環(huán)境是鋁合金焊接箱材料的特點(diǎn)，還具有高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、優(yōu)異的超強(qiáng)電阻以及良好的處理性能。因此，用于熱軋復(fù)合焊料的鋁箔基材主要是第三系列的合金，復(fù)合方式主要由4系/3系/4系組成。殼體材料需要較低的焰點(diǎn)、優(yōu)異的流動性、填充特性以及良好的焊接特性?；w成分需要包覆質(zhì)量和金屬度，是影響鋁合金釬焊板焊接性能的重要因素[2]。

（2）包覆率。復(fù)合焊料片的包覆率表示包覆層厚度占總厚度的百分比。如果覆蓋率太低，可焊接的材料在焊接時不能充分供熱，會導(dǎo)致干燥或假焊，對傳熱阻力有著極大的影響，涂層速度和厚度對施工后的最終產(chǎn)品影響很大，會導(dǎo)致中心材料的厚度相對較小。焊接片材時，難以支撐熱交換器的重量和夾緊壓力，極其容易被破壞。因此，研究包覆合金非控制技術(shù)在基體和軋制過程中的高溫力學(xué)性能變化規(guī)律并確定基體和殼體的初始目標(biāo)值是非常重要的。焊接過程中能夠在高溫下抗彎曲變形，是測量復(fù)合帶材整體性能的重要指標(biāo)，也反映了復(fù)合板材料抗彎曲能力[3]。

2 主要工序工藝要素及控制要點(diǎn)

2.1 基體及包覆板的準(zhǔn)備

釬焊板復(fù)合軋制屬于兩種不同的具有抗變形能力和金屬的部件（合金3003和4004合金），不同于傳統(tǒng)的軋制性能，他有著自己獨(dú)特的變形方法。熱軋板材可分為三個階段：第一步對應(yīng)于熱軋的前幾個步驟，在這個階段，變形的特性并非是將所有組件都連接在一起，而是將每個組件都變形，并且使組件的界面具有相對滑動。該步驟允許鋁箔的變形，是自由變形階段。在第二階段，使每個部件的界面部分都進(jìn)行焊接，保證其不再滑動，并且變形量在軋制過程中產(chǎn)生臨界變形。該步驟被稱為半剛性工藝，其中該階段的鋁箔的變形率小于基板的變形率，因?yàn)檐浗饘俚妮p微變形和固體金屬的硬變形限制了鋁箔變形的比例。第三步是焊接每個部件后的軋制步驟。盡管該過程可以被認(rèn)為是對整體的軋制，但是每個部件的變形阻力是不同的，因此每個部件的變形模式總是不同的。該過程稱為有限轉(zhuǎn)換階段。在這種情況下，兩個元件的變形變得越來越相等。因此，在熱軋初期的鋁外殼的變形，使得鋁外殼的板略小于基板長度。根據(jù)金屬的塑性變形理論，金屬在變形過程中趨向于向變形阻力小的方向上膨脹。在基座被熱密封到鋁涂層的初始階段，部件之間沒有連接，部件各自變形，并且部件之間的界面相對光滑。由于鋁涂層數(shù)據(jù)庫具有輕微的厚度偏差（橫向和縱向），因此每個部件的滑動是不一致的，這與鑄錠長度直接相關(guān)。鑄錠越長，現(xiàn)象越強(qiáng)，與鋁板基板的偏移就越大；因此鑄錠長度越小越好。杠桿的兩側(cè)都是拱形的，銑削后，鑄錠的有效寬度比標(biāo)準(zhǔn)寬度小5mm～10mm，但基本塊的寬度必須比鋁板大10mm，以確保焊片的焊接效果。

2.2 包覆作業(yè)

在涂覆過程中，基材表面材料的純度會直接影響涂層板是否對稱分布，而不是直接影響熱軋復(fù)合材料的強(qiáng)度和涂層均勻性。

在進(jìn)行包覆作業(yè)時，揮發(fā)性噴氣燃料和面板必須清洗干凈，洗滌后不留油、乳液污漬或手工痕跡，將涂料對稱地排列在基材的頂部和底部。必須在這種焊接體（芯）的兩端應(yīng)用對稱的后殼材料附件（或者是對稱的溫帶張力前鐵帶切割），防止軀干板移位。

2.3 熱粗軋軋制工藝

熱軋焊接板的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于復(fù)合材料的熱軋工藝。熱成分能夠直接影響包層板的均勻性，也影響包層板的性能。在熱軋的第一階段，即自由變形階段，必須采用小型壓力機(jī)進(jìn)行慢速軋制方法，并采用與通常分離合金不同的軋制方法。首先，將預(yù)定的正壓力施加到塊體的中心，以緩慢的方式連接塊體，使其能夠相對滑動，以穩(wěn)定鋁板，并使基板最小化，在確定均勻分布的厚度比例的同時，還有助于在涂層和基板之間形成氣體以確保焊接質(zhì)量。在熱軋的第一階段，軋制過程對邊緣層的均勻性具有顯著影響。通常選擇少量的軋制工藝以保證紙邊緣的形狀和質(zhì)量，并提高生產(chǎn)率。

熱軋焊接板（膜）的復(fù)雜性在于熱軋，熱軋和冷軋的工藝類似于熱軋板的軋制過程，包含分離的材料（3003），但是對于涂層而言，當(dāng)包覆層材料的厚度減小時，釬焊板不能使涂層太薄致使其剝落，因此重點(diǎn)應(yīng)該放在線圈的形狀上，通過控制它，減少因不正確的形狀或線圈形狀導(dǎo)致的薄膜不均勻變形。

2.4 滾邊厚度及滾邊量

管子厚度和管子數(shù)量的選擇對殼體厚度的比例有很大影響：一方面，合金復(fù)合板邊緣寬度較大，這樣很難與管子的另一側(cè)重疊。另一方面，滾邊使邊部金屬的流動和擴(kuò)展復(fù)雜化，因?yàn)椴粷L邊時上下表面邊部包覆層金屬朝軋件側(cè)面流動和擴(kuò)展，而滾邊及其后的軋制使得軋件側(cè)面金屬一部分將朝表層中間方向翻轉(zhuǎn)，形成兩種操作狀態(tài)：面向邊緣層的厚度大于中心，并且振動的程度和寬度直接受滾邊厚度的影響。通過連續(xù)優(yōu)化，選擇了兩個滾動邊緣，滾動邊緣的厚度更加準(zhǔn)確，并且減少了各個滾子的數(shù)量。從冷軋樣品到涂層厚度比的分析，邊緣涂層厚度的比例一般都應(yīng)該在該范圍內(nèi)。

2.5 包覆層厚比均勻性和復(fù)合前后包覆厚比的變化

層厚均勻性是衡量鋁合金焊料質(zhì)量的重要指標(biāo)。在軋制時，覆蓋層的厚度不論是上包層或下包層，其偏差在同一條帶的寬度方向上都具有預(yù)定的規(guī)則性。涂層的厚度大（在內(nèi)邊緣處）并且中間部分的變化小。因此，控制蓋板之間的厚度差異以確定焊接過程是非常重要的。在第一階段中，這是一個自由變形的階段。涂覆金屬的變形超過了基底金屬的變形，并且涂層厚度的百分比急劇下降。一旦熱軋結(jié)合，涂層厚度的比率將趨于恒定。對于不同的冷軋條件，這兩種元素的變形趨于均勻，并且涂層厚度的比率不會顯著變化。

3 結(jié)語

因此，鋁合金復(fù)合材料焊接板的熱軋工藝與傳統(tǒng)的鋁合金箔基本相同，但具有一定的特性，其中，熱軋復(fù)合和冷軋組合加工系統(tǒng)仍需要優(yōu)化。影響鋁合金復(fù)合焊板性能的因素主要取決于基體的化學(xué)成分的發(fā)展和設(shè)計(jì)上，復(fù)合涂層應(yīng)采用熱處理，減少殼體材料的集中熱量損失，加強(qiáng)對彎曲強(qiáng)度的控制，對焊接板性能進(jìn)行突破性的改進(jìn)。