CN1479657A - 集成通路铝板生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝OSF集成通路板生产方法，包括：二块铝合金板的表面准备，在一块板上与通路设计对应的保留区中沉积抗焊接涂料，通过滚轧使二块板连接到一起，利用加压流体扩展和这些未焊接区对应的通道，其中一块板由1000系列合金制成而另一块板为含有铁和锰的并且使Fe+Mn＞0.8％(按重量)最好＞1％或1.5％的合金。最好通过二个冷轧机之间的对带的连续浇铸得到铁和锰的合金。本发明还涉及一种连续铝合金集成通路板生产方法。

Description

集成通路铝板生产方法

技术领域

本发明涉及一种生产集成通路铝板，通常称为滚轧结合(roll-bond)双面二面变形板或滚轧结合OSF(one side flat)(一面平的和另一面变形的)板，的方法。这些板是用二片铝或铝合金材料生产的，其中一片在要成为集成通路的区域中涂上用来防止二片间的焊接的涂料。接着通过滚压焊接二片材料。然后利用液压或气动装置展开未焊接的区域以形成通路，其中基本部分充当热交换器，尤其是家用冰箱中的致冷电路。

背景技术

Edition Eyrolles出版社出版的书籍“L’aluminium”，volume 1“Production-Propriétés-Alliages-Fabrication des demi-produits-Fabrications annexes”，Paris，1964，Pages 718-721以及于La Revue del′Aluminium，February 1982发表的“Panneaux aluminium àcircuitsintégrés：deux ligues de fabrication complémentaires pour de multiplesproduits”说明生产双面型板的滚轧结合法的原理并且公开连续生产线的图以及通常用于板制造的合金。在所述连续生产线上，从各片(书中称为“板”)材料产生板，在形成该生产线的不同机器之间人工地或者利用传送装置传送这些材料。

法国专利FR1347949(Olin Mathieson)说明OSF(一面平的)集成通路板原理并且建议用二片机械抗力不同的材料，一片为1100合金而另一片为添加了0.12％的锆的1100合金，进行生产。

法国专利FR2561368(Cegedur Pechiney)公开一种用于由二片铝或铝合金制造的OSF型滚轧结合板的连续生产方法。

V.J.Scott等人在SAE Technical Paper Series(InternationalCongress & Exposition，Detroit，Michigan，February 28-March 3，1994)发表的“High Performance Airgap Heat Shields Using Blow-MoldedRoll-Bond Aluminum Technology”说明一种滚轧结合板生产线，其包括二条带材的拉直和刷擦、施加隔离媒体、预加热并且滚轧以形成复合带，然后盘卷下在固定炉中退火。

从而，该方法不是连续方法。利用固定炉能比采用通过炉的方法更准确地控制退火条件，但是对带退火所显示的中断造成经济上的缺点，其在商业需求上降低生产线响应时间并且需要中间产品库存管理。

滚轧结合法的一个特殊问题是所形成的各个通道的质量和持续性。欧洲专利EP0703427(Showa Aluminium)建议一种目的是减小展开期间的故障数量(通道断开或不存在局部变形)的方法。

根据本申请人的观察，现有的生产线不能生产具有强的机械特性的板，尤其是OSF板，另外，希望保证所形成的板在展开之前是没有不能使用的(redhibitory)缺陷的。

本发明的目的是提供一种滚轧结合板连续生产方法，该方法适应于生产具有强机械特性的OSF板并且它能对OSF和双面型板早期检测有缺陷的板。

发明内容

本发明涉及一种铝OSF集成通路板生产方法，其包括：对二片铝合金进行表面准备，在一片材料上于和通路设计对应的保留区域上沉积防焊接的涂料，通过滚轧使二片材料连接在一起以及利用加压液体展开和未焊接区域对应的各通道，其中一片材料是1000系列合金，而另一片是含有铁和锰的合金并且Fe+Mn＞0.8％(按重量)，最好＞1％，或＞1.5％。最好通过在二个冷轧机之间对带的连续浇注得到该含铁锰的合金。

本发明还涉及一种铝合金集成通路板连续生产方法，其包括下述步骤：

(a)对生产线提供二条铝带A和带B，

(b)选用地，拉直带A和带B，

(c)刷带A和带B，

(d)在带A上施加防焊接涂料，

(e)选用地，对所述施加进行质量控制检查，

(f)预热带A和带B，

(g)利用滚轧机把带B施加到带A的表面上以形成一个复合带，

(h)在炉中对复合带退火，

(i)冷却复合带，

(j)选用地，平整复合带，

(k)把复合带切割成板，

(l)选用地，一个设备去掉各块带有在步骤e中的检查中检测出的防焊接涂料施加缺陷的板，

(m)把板传递到带有数层的展压机中，

(n)扩展出通道，

(o)从该展压机取下板并堆叠以供装箱。

附图的说明

该单张图表示通过连续浇铸生产的1050、3003、8040和8006合金板的作为退火温度的函数的再结晶率。

具体实施方式

本申请人注意到可以使用通常在生产双面滚压结合板中使用的合金，尤其前面提到的书籍“L′aluminium”，volume 1 “Production-Propriet es-Alliages-Fabrication des demi-produits-Fabricationsannexes”中公开的合金。为了生产OSF板，如法国13479949号专利中指出那样，在扩展通道期间，需要板的二面中的一面比另一面更容易变形。从而，对复合带的二面使用二种不同的合金，较硬的一种合金形成平的一面，而另一种不那么硬的合金在扩展期间变形以形成通路的通道。例如，已知使用1050和8040合金(遵照铝协会标准)。但是，本申请人在试验中注意到，最好对平的一面使用含有铁和锰的合金的带材，并且使Fe+Mn＞0.8％(按重量)并且＞1％或＞1.5％更好。这种类型的合金的一个例子是8006合金，其在铝协会登记的成分如下(按重量的百分比：

Si＜0.40      Fe：1.2-2.0    Cu＜0.30

Mn：0.30-1.0  Mg＜0.10       Zn＜0.10

最好通过带材的连续浇铸生产铁锰合金带，尤其是通过两个冷轧机之间连续浇铸生产，例如利用一个Pechiney Aluminium EngineeringJumbo 3C^TM机。已知通过连续浇铸得到的含有锰和/或铁的合金在浇铸后直接进行冷轧操作下，即不带有浇铸带的均匀化下，含有细粒微结构，从而给出比从滚轧锭得到的相同合金更高的抗再结晶性。通过连续浇铸得到的这样的带材的微结构特性已在文献中说明，特别在M.Slámová等人的：于the review Materials Science Forum，Vols.331-337(2000)，PP.829-834发表的“双滚轧浇铸AA8006和AA8011合金在退火期间的结构演化差异”；于the review Materials ScienceForum，Vols.331-337(2000)，PP161-166发表的“铸态结构对双滚轧浇铸AA8006合金的结构及特性影响”，于the Minutes of the ICAA6Congress，Vol2，pp.1287-1292发表的“AA8006和AA8111带浇铸冷轧合金对高温退火的反应”，于the Minutes of the ICAA6 Congress，Vol2，pp.897-902发表的“二种铝条浇铸合金的相位变换研究”，但是尚未重视把这种微结构特性用于形成OSF型滚轧结合板。

本发明还涉及一种增强型的双面型或OSF型铝合金集成通路板生产方法。在本公开的以下部分中，术语“带A”指的是其上施加防焊接涂料的铝或铝合金带，“带B”指的是施加到带A上的铝或铝合金带，“复合带”指的是用带A和带B形成的带，而“板”指的是通过切割复合带形成的板。

依据本发明的连续方法包括以下步骤：

(a)对生产线提供带A和带B，

(b)拉直带A和带B，

(c)选用地，刷带A和带B，

(d)在带A上施加防焊接涂料，

(e)对所述施加进行质量控制检查，

(f)预热带A和带B，

(g)通过使带有该涂料的带A和带B穿过滚轧机形成复合带，

(h)在炉中对复合带退火，

(i)冷却复合带，

(j)选用地，平整复合带，

(k)把复合带切割成板，

(l)选用地，去掉各块带有在检查步骤e中检测出的分隔媒体施加缺陷的板，

(m)把板传送到带有数层的展压机中，

(n)扩展，最好同时，所有层中的板，

(o)从该展压机取下板并且堆叠以供装箱。

可以通过二个带卷提供带A和带B。在本发明的一优选实施例中，每个带卷备有一个移动接合部件，以在不中断对生产线馈送带下更换带A或带B。

在引入到生产线中之前对带去油脂，例如利用燃烧法或业内人士所知的任何其它方法，是有好处的。

出于接触意图刷带A和带B的表面是有好处的。带有钢刺毛的转刷适用于该目的。

可以利用业内人士周知的丝网印刷技术把防焊接的涂料施加到带A上。可通过合格操作人员完成对所述丝网印刷的质量控制检查。在本发明的一优选实施例中，最好通过能够检测造成不可使用的缺陷并且能够对带A上的有不能使用的缺陷通路位置定位的工业自动视觉设备检查该施加的质量。这种设备获得印刷图象并且把它和认为是完美的基准进行比较。以这种方式，该系统能在扩展通路之前去掉其上已检查出有不能使用的缺陷的板。

任何业内人士已知的连续炉可用作为预热炉，例如直接燃烧炉。在本发明的一优选实施例中，所述炉能够调节温度，从而把带A或带B整个宽度上的温度在最大±10℃的范围内，最好在±7℃之间或者±5℃范围内更好，保持不变。

可以在常规的滚轧机中并且最好在四开滚轧机中把带B施加到带A上。在本发明优选实施例中，二个和带接触的轧机在滚轧期间刷擦。法国专利FR2568495中的刷光设备适用于此目的。

任何业内人士已知的连续炉可用于对复合带退火。在本发明的一优选实施例中，所述炉能够调节温度，从而把带的整个宽度上的温度在±10℃的范围内，最好在±7℃或者±5℃范围内更好，保持不变。可以通过喷洒任何液体或气体冷却剂，最好通过喷洒水，使复合带冷却。

如果在此阶段需要平整复合带，例如可以机械地通过改变该带在二个金属碾压板之间的插入完成所述平整。

可以使用固定剪床把复合板切割成板。在此情况下，需要添加一个使得能在不中断带的连续馈送下进行切割的带积累器。在本发明的一优选实施例中采用飞剪，因为带积累器容易在复合带的多余部分上引起缺陷。

在本发明的一优选实施例中，接着在把质量合格的板传送到展压机中前，去掉检查期间检测出的有缺陷的通路。通过把板装到一个升降机中进行传送是有好处的。接着，利用机械手，例如六轴机械手，把板传送到压制机中。

该展压机包括数层，最好至少四层，并且甚至至少八层更好。在所述压制机中，通过插到扩展通道中的引针利用加压流体在每块板的二面之间扩展通路。在压制机中可以一个接一个地或者最好同时地扩展板，在本发明的一优选实施例中，所述压制机设计成能够扩展OSF板，即只在一面上包含扩展通路而另一面是平的板，以及双面板，即二面上都包含扩展通路的板。为了生产OSF板，利用业内人士已知的例如在上述法国FR2561368专利中说明的技术向着平的面的反面施加背压。

通过机械手，例如六轴机械手，从压制机取下板是有好处的，其把扩展后的板从压制机卸到斜槽中，后者把板传送到用来形成板堆以供装箱起运的码垛机。

在本发明的一优选实施例中，带A和带B以及复合带是对中的。例如，在带进入滚轧机的辊隙之前对中是有用的。图中示出本发明的一优选实施例。

上面说明的本发明可有益地应用于生产任何用于现有致冷设备或者用于其它热交换或热传送应用中的滚轧结合板。

它还可用于生产用于结构应用的板，例如汽车车身的加强板。本申请人已注意到，使用多于二条类型A带制造的复合板，其可包含单个或多个相同或不同的通路，是有好处的。在这种情况下，术语“类型”型A带”指的是其上面施加着防焊接涂料的铝或铝合金带(组)。术语“类型B带”指的是要施加到类型A带(组)上的不含有任何丝网印刷的铝或铝合金带(组)。例如，一种包括三层叠加的带含有二个叠加通路滚轧结合板由二层类型A带和一层类型B带组成。术语“复合带”指的是用类型A带和类型B带形成的带，而术语“板”指的是通过切割复合带形成的板。

在此情况下，依据本发明的连续法包括以下步骤：

(a)向生产线提供二条类型A带和一条类型B带，

(b)拉直类型A带和类型B带，

(c)刷类型A和类型B带，

(d)把隔离媒体施加到类型A带上，

(e)选用地，对所述施加进行质量控制检查，

(f)预热类型A和类型B带，

(g)通过使带有隔离媒体的类型A带以及类型B带穿过滚轧机形成复合带，

(h)在炉中对复合带退火，

(i)冷却复合带，

(j)选用地，平整复合带，

(k)把复合带切割成板，

(l)选用地，去掉各块带有在检查步骤e中检测出的带有涂料施加缺陷的板，

(m)把板传送到带有数层的展压机，

(n)扩展，最好同时，所有层中的板，

(o)从该压制机取下板并堆叠以供装箱。例1

生产线带有一个用于不中断生产线中带的馈送下更换各个带A和带B的移动接合部件。滑架装备着一个带有用来接合来自二个金属带卷的带的非金属填充器的移动焊接机。

通过一个电动压辊拉直机拉直带A和带B。

通过电动金属刷刷擦要接触的带A和带B的表面。

在一个加压封闭室中进行丝网印刷，以使灰尘沉积和带上出现缺陷为最小。根据希望的印刷使用其上调整丝网结构和线密度的丝幕；利用业内人士周知的技术完成丝网印刷。自动地对丝网提供防粘合涂料，以达到涂料量的良好均匀性。当改变批次时不停止生产线下以半自动方式改变丝幕。在丝网印刷后，在图案的结束处对带A添加一个附加的涂料点；当把复合带切割成板时，所述点充当标记。

通过装着线性摄象机的工业视觉设备检查丝网印刷的质量。获取全部图案，进行处理并且和基准图象比较。所述设备用于验证图案的功能尺寸并且定位任何缺陷(例如多余的点，不充足的涂料或不清楚的定义缘)。通过监视计算机定位有缺陷的图案的位置，以便能在扩展步骤之前去掉含有所述有缺陷图案的板。

预热炉是一个通过煤气炉。它由二个用于连续加热带B和带A的部分构成。它的输出是1800KW。带在该炉中的温度典型的为400℃数量级，但可达到500℃，这取决于所使用的合金。该炉包括2乘3的加热区。通过一个调节系统在±7℃内保持温度固定。

所使用的滚轧机是一个能获得滚轧力为1400吨量级的四开滚轧机。

退火炉是一个1200KW输出的通过煤气炉。炉中复合带的温度典型地为400℃量级但可达到500℃，这取决于所使用的合金。该炉包括四个加热区。通过一个调节系统在±7℃内保持温度固定。

通过一个业内人士已知的包括17个可变交错轧辊的平整机平整复合条。

利用一个超声波传感器检测丝网印刷步骤期间沉积的涂料点并且激励飞剪把复合带切割成板，利用一个六轴机械手把板送到一个升降机中并且八个一批地装到展压机中。

展压机是一个能够同时在所有的层上扩展板的2500吨液压机。编好程的周期能联机扩展双面板和OSF板。对于OSF板，除了扩展压力外还在所有的层上施加背压。通过计算机控制扩展循环。该压制机带有扩展期间的泄漏检测部件并且能去掉检测出的有缺陷的板。

通过第二六轴机械手把带有扩展通道的板从压制机上卸到斜槽上。根据生产线数个点处测到的馈送速度调整本方法的各个参数。带A和带B的速度可达到15米/分钟。滚轧比为2时，复合带的速度可达到30米/分钟。通过产品数据库自动地控制不同的生产线设置。所使用的带的宽度可达到700mm。例2

通过遵循例1的方法生产OSF滚轧结合板。带A由成分(重量百分比)如下的8006合金制成：

Si＝0.28，Fe＝1.20，Cu＝0.024，Mn＝0.37，Mg＝0.0013，Ti＝0.017并且通过轧机之间的连续浇铸生产，其中滚轧前不带有浇铸带的均匀化。浇铸厚度为7mm，并且铸造带冷轧到1.2mm，然后在220℃下受到2小时的恢复退火。

带B由1050合金制成，1.26mm厚，通过对滚轧锭先热轧然后冷轧得到。

当从预热炉取出时，带A的温度为480℃而带B的温度为380℃。所施加的滚轧比为2。接着在表1中示出的不同温度下在退火炉中对复合带退火。表1中还给出退火后二个面的维氏硬度。

                                           表1

参照号	退火温度[℃]	板在“带A”面上的维氏硬度	板在“带B”面上的维氏硬度
				1	380	48.9	24.5
2	400	46.8	23.8
				3	420	45.5	23.3
4	430	43.5	25.2
				5	440	42.5	23.0
6	460	40.2	24.7

根据申请人的观察，400℃的退火温度代表与平的一面的平整性及表面外观相关的要求(由带A面的高硬度支持)和与板的能在不破裂下扩充通道的足够塑态相关的要求(由带B面的低硬度支持)之间的最佳折衷。在任何情况下，最好使板的带A面上的硬度大于40维氏并且大于43维氏或甚至大于45维氏更好。例3

通过遵循例1的方法生产OSF滚轧结合板。带A用滚轧锭生产的8040合金制造。带A的厚度为1.26mm并在250℃下受到10小时的恢复退火。

带B由1050合金制成，厚度为1.26mm，从滚轧锭先热轧然后再冷轧得到。

当从预热炉取出时，带A的温度是480℃而带B的温度是380℃。所施加的滚轧比为2。在退火炉中分别在400和440℃的温度下对复合带退火。表2中给出退火后二个面上的硬度。

                        表2

参照号	退火温度[℃]	板在“带A”面上的维氏硬度	板在“带B”面上的维氏硬度
				1	400	38.0	25.1
2	440	36.2	25.2

请注意，在相同条件下带A面上得到的硬度比例2中的硬度低。不能设想明显降低退火温度可提高复合带的带A面上的硬度，因为1050合金为得到适用于展压的塑态在依据例1的方法的条件下要求至少370至380℃的温度。例4

进行实验室测试以验证通过连续浇铸得到的8006合金带显示出比其它通常用来生产OSF滚轧结合板的带材更高的抗再结晶性。已知再结晶带的硬度比不再结晶带的硬度低；只要其具有足够的能充当OSF滚轧结合板的平的一面的硬度，该试验能够预选可用于此用途的带材。

通过冷轧准备，8040、8006、3003和1050的带材和板材可用于生产滚轧结合板。8006合金是通过无均匀性的连续浇铸准备的。冷轧期间的收缩因子为2。接着在盐浴炉中于380到440℃的可变温度中的某温度下对板材退火15秒并且利用业内人士周知的金相观察技术确定再结晶率。

从图中的曲线可以注意到，1050合金板在相对低落温度(＜400℃)明显再结晶，而8006合金板在整个研究的温度范围内不再结晶，8006合金特别适用于在依据例1的方法中使用。

Claims (14)

1.铝OSF集成通路板生产方法，包括：二块铝合金板的表面准备，在一块板上的与通路设计对应的保留区中沉积抗焊接涂料，通过滚轧使二块板连接到一起，利用加压流体扩展和这些未焊接区对应的通道，其中变形的一面用1000系列合金制成而平的一面为含有铁和锰的并且使Fe+Mn＞0.8％(按重量)最好＞1％的合金。

2.依据权利要求1的方法，其特征在于，Fe+Mn＞1.5％。

3.依据权利要求1的方法，其特征在于，平的一面是8006合金。

4.依据权利要求1至3中任一权利要求的方法，其特征在于，通过连续带浇铸得到平面的板。

5.由平的一面和变形的一面组成的OSF型集成通路铝合金板，其特征在于，变形的一面由1000系列合金制成而平的一面由含有铁和锰的且Fe+Mn＞0.8％(按重量)的合金制成。

6.连续集成通路板生产方法，包括：

(a)向生产线提供带A和带B，

(b)选用地，拉直带A和带B，

(c)刷带A和带B，

(d)在带A上施加防焊接涂料，

(e)选用地，对所述施加进行质量控制检查，

(f)预加热带A和带B，

(g)利用滚轧机把带B施加到带A的表面上以得到复合带，

(h)在炉中对复合带退火，

(i)冷却复合带，

(j)选用地，平整复合带，

(k)把复合带切割成板，

(l)选用地，去掉步骤e的检查期间检测出的含有涂料施加缺陷的板，

(m)把板传递到带有数层的层压机中，

(n)扩展通道，

(o)从压制机上取下板并且堆叠以供装箱。

7.依据权利要求6的方法，其特征在于，通过接合并且不中断复合带的馈送情况下更换带A和带B。

8.依据权利要求6或7的方法，其特征在于，在步骤h中使所述复合带的温度在带的整个宽度上保持在±10℃并且最好在±5℃的范围内情况下进行复合带的退火。

9.依据权利要求6至8中任一权利要求的方法，其特征在于，在步骤f中使带A和带B每条带的温度在各条带的整个宽度上保持在±10℃并且最好在±5℃的范围内情况下进行所述带A和带B的预热。

10.依据权利要求6至9中任一权利要求的方法，其特征在于，该展压机至少带有4层并且最好至少8层。

11.依据权利要求6至10中任一权利要求的方法，其特征在于，在步骤k中利用飞剪进行复合带的切割。

12.依据权利要求6至11中任一权利要求的方法，其特征在于，该滚轧机是四开滚轧机。

13.依据权利要求6至12中任一权利要求的方法，其特征在于，滚轧机出口处复合带的速度大于每分钟20米。

14.由至少三层金属带形成的集成通路板的连续生产方法，包括：

(a)向生产线提供二条A类型带和一条B类型带，

(b)拉直A类型和B类型带，

(c)刷A类型和B类型带，

(d)向A类型带上施加抗焊接涂料，

(e)选用地，对所述施加进行质量控制检查，

(f)预加热A类型和B类型带，

(g)使A类型带和B类型带通过滚轧机形成复合带，

(h)在炉中对复合带退火，

(i)冷却复合带，

(j)选用地，平整复合带，

(k)把复合带切割成板，

(l)选用地，去掉检查(e)期间检测出的含有涂料施加缺陷的板，

(m)把板传送到带有数层的展压机，

(n)扩展，最好同时，所有层上的板，

(o)从压制机上取下板并且堆叠以供装箱。