用于制造復合材料的方法與流程

本發明涉及一種用于制造復合材料的方法。
背景技術：
：在這類復合材料中，復合成分(比如不同組成成分的鋼質)組成復合材料。在此有意地可以提供一種復合材料，其使各個復合成分的期望的性能集于一個復合材料中。為了實現這類復合材料，現有技術例如在出版物ep946315a1中已知一種連鑄方法，其中將復合成分注入彼此當中。由此在特定鋼質量的組合中促使部分或者完全熔化或者促使鋼質量的混合。隨后對通過鑄造形成的復合物進行軋制或鍍層。出版物gb2033794a中已知一種方法，通過該方法制造復合板材或者復合平板，通過將板材組浸入熔體中。另外，出版物wo01/68293a1中已知一種方法，其中，在鑄造過程中用于形成復合材料的芯層和邊層相互材料配合地通過表面的熔化而相互連接。出版物de102005006606b3中已知另一種用于將復合成分布設成復合物的方法，其中，單個的復合成分作為板材通過環繞的焊接而相互連接。在此，作為缺點已經證實，由于不同的熱膨脹，在鋼質的特定組合中在已焊接的板材組的用于熱軋制過程中的再加熱中，這種焊接能夠再次打開復合對象并且可能使復合對象相互分開。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種方法，通過該方法能夠制造盡可能沒有問題和沒有缺陷的復合材料。本發明的目的通過一種用于制造復合材料的方法得以實現，其中，在第一方法步驟中提供一個固體的第一復合成分，其中，在第二方法步驟中為了形成復合物而這樣澆注第二復合成分，即，在第一復合成分和第二復合成分之間基本上沒有材料配合的連接的情況下實現一個接觸區域，其中，在第三方法步驟中為了制造復合材料通過熱軋過程使第一復合成分和第二復合成分在該接觸區域中通過熱軋方法相互材料配合地連接。與現有技術相反，用于形成復合物的材料成分在鑄造過程之后在沒有材料配合的連接的情況下保持在一起。直到通過熱軋才實現了材料配合的連接。在此，按照本發明的方法表明是有利地、在鑄造過程中發生的復合成分的體積變化(優選其收縮)可以用于盡可能地避免第一復合成分和第二復合成分之間的空氣夾雜。通過鑄造過程于是以有利的方式實現了一種復合物，其耐受運輸、用于第三方法步驟的加熱以及軋制過程的穿刺，而不會出現復合成分的彼此分離。另外，該方法以有利的方式用于，通過基本上無需材料配合的復合能夠使復合成分在第三方法步驟中材料配合的相互連接。特別是設置用于，澆注的液態的第二復合成分在時間上在第二方法步驟之后凝固。優選在第一方法步驟中提供多個固體的復合成分、優選多個不同的固體的第一復合成分，和/或在第二方法步驟中澆注多個第二復合成分、優選多個不同的液態的第二復合成分。在第二復合成分凝固的過程中，第二復合成分具有比第一復合成分更大的體積變化，優選為收縮。由此使第二復合成分和第一復合成分相互擠壓或夾緊，由此首先在沒有材料配合的連接條件下實現了期望的復合物。特別是在鑄造過程中或者時間上在第二方法步驟之后特別要注意的是，在第一復合成分和第二復合成分之間沒有空氣夾雜的條件下在第三方法步驟中提供復合物。在此，通過鑄造過程的類型而有針對性地基本上避免第二復合成分在第一復合成分上的熔化。特別是通過鑄造過程由復合成分形成復合物，該復合物能夠輕易地由鑄造裝置運送到用于第三方法步驟的軋制裝置。另外，通過在時間上直到第三方法步驟的沒有材料配合的連接可以避免，在加熱過程中出現相互固定的復合成分的脫離，而這在使用現有技術中已知的用于形成復合物的焊縫的情況下是可能發生的。本發明有利的設計方案和擴展方案能夠由從屬權利要求以及參照附圖的描述中得出。在本發明的另一個實施方式中設置為，在第二方法步驟中將第二復合成分澆注到由第一復合成分限定的結構空間或中間空間中。在本發明的另一個實施方式中設置為，在第一方法步驟中第一復合成分作為塊而提供并且第二復合成分在第二方法步驟中這樣澆注，即，第一復合成分優選完全地由第二復合成分包裹。由此使復合物中的復合成分以有利的方式位置可靠地相互固定。在本發明的另一個實施方式中設置為，第一復合成分通過一個芯、一個細棍和/或通過一個或多個平板、特別是不同品質的板而實現，而第二復合成分通過一種熔體或多種熔體、特別是不同類型的熔體而實現。特別是可以以有利的方式通過使用平板或細棍而實現多層或纖維狀的復合材料。例如，平板形成了用于復合物的邊界并且在之后的復合材料中形成了表面，其表面特性至少部分地由平板的材料特性共同決定。在此能夠考慮的是，將不同的平板或細棍作為第一復合成分而引入鑄造裝置中并且由此實現復合材料，其表面或芯具有不同的物理-化學特性。在本發明的另一個實施方式中設置為，在第二方法步驟中實現在第一復合成分和第二復合成分之間的溫度差大于500℃。由此可以以有利的方式避免復合成分的有針對性的“不連接”或基本上避免第一復合成分在第二復合成分上的完全熔化，并且確保了在復合成分之間基本上實現沒有材料配合的連接。在本發明的另一個實施方式中設置為，實現一種復合物，其中位于內部的復合成分占總體積的百分比體積大于30％。在此，位于內部的復合成分是由第二復合成分包裹的第一復合成分或者是由第一復合成分包裹的第二復合成分。該位于內部的復合成分特別是形成一個芯。在此還能夠考慮的是，位于內部的復合成分以多件的形式設計并且各個體積比例通過位于內部的復合成分的所有的單獨部分的總量而確定。通過位于內部的復合成分的較高的百分比體積比例可以使位于內部的復合成分理想地用于熱量的排散并由此用于在鑄造過程中的冷卻。在本發明的另一個實施方式中設置為，在硬模中實現鑄造過程。通過使用硬模可以將已經為鑄造過程建立的裝置以簡單和不復雜的方式用于制造復合材料的方法。在本發明的另一個實施方式中設置為，在第三方法步驟中為了壓縮潛在的縮孔而使復合物成型。在本發明的另一個實施方式中設置為，第一復合成分和/或第二復合成分在鑄造過程中這樣設計，即，實現在復合物中的第一復合成分和第二復合成分的形狀配合的共同作用。特別是設置為，具有振動標記(oszillationsmarken)的扁坯區段提供作為第一復合成分。在鑄造過程之后，第一復合成分和已經固化的第二復合成分的形狀促使在復合物中的復合成分的粘附。在此能夠考慮的是，已經固化的第二復合成分嵌入到第一復合成分中或者與第一復合成分卡合。在本發明的另一個實施方式中設置為，將兩種不同的材料、特別是不同的鋼質用作復合成分。例如，將高碳的第一復合成分作為細棍或其他形狀的固體放入硬模中并隨后由低碳的第二復合成分包圍細棍或其他形狀的固體。由此可以實現一種復合材料，其以有利的方式集合了低碳的和高碳的復合成分的特性。在本發明的另一個實施方式中設置為，復合成分由金屬組成、優選由c鋼、rsh鋼、femn鋼、fealcr鋼、ni合金、ti合金、al合金和/或mg合金組合而組成。在本發明的另一個實施方式中設置為，第一復合成分在第二方法步驟中作為鑄模和/或模板而提供，和/或通過多個第一復合成分形成一個或多個鑄模和/或一個或多個模板。特別是第一復合成分可以以其形狀和大小與對于復合材料所期望的形狀相匹配。在此設置為，在硬模中固定復合成分。特別是作為鑄模或模板形成的第一復合成分與硬模的形狀和大小相匹配。在本發明的另一個實施方式中設置為，復合成分通過在第二方法步驟中的鑄造以所追求的體積和/或長寬比而提供。特別是設置為，即使當復合物通過熱軋而鍍層并相應地沿著膨脹方向共同擠壓時，也能在熱軋之后保持獲得該長寬比。通過該長寬比的保持可以已經在復合物的形成過程中確定在復合材料中的復合成分應該以哪種比例而存在。由此可以以有利的方式控制復合材料的設計。在本發明的另一個實施方式中設置為，實現第一復合成分和/或第二復合成分的任意形狀的結構。該結構特別是可以這樣地適應，即，該結構對應于針對稍后制成的復合材料的期望的要求。在此能夠考慮的是，這樣選擇該結構，以使得該結構適應于稍后制成的復合材料的可能的負荷和負載。在此，相比于按照現有技術的方法(其中復合成分僅接合成復合物)，通過該鑄造過程使得在其設計自由度方面不太受限。在本發明的另一個實施方式中設置為，為了第三方法步驟而將復合物加熱到熱軋溫度并且在軋制裝置上軋制該復合物。本發明的另一個主題為一種用于制造復合材料的設備，其中，該設備具有硬模和軋制裝置，其中，該設備這樣設計，以使得通過發該設備能夠實施按照本發明的方法。相對于現有技術，通過這類設備可以實現一種復合物，該復合物耐受向預熱裝置的運輸和用于第三方法步驟的加熱，而復合成分不會彼此分離。附圖說明本發明的其它細節、特征和優點可以由附圖以及由以下借助附圖對優選實施方式的描述中得出。附圖在此僅示出了本發明的示例性的實施方式，這些實施方式并不限制發明構思。圖1示意性示出了根據本發明的第一個示例性的實施方式的方法。圖2a至e示意性示出了用于根據本發明的第二個示例性的實施方式的方法的不同的鑄模。圖3a至e示意性示出了用于根據本發明的第三個示例性的實施方式的方法的不同的鑄模。具體實施方式在不同的附圖中，相同的部分始終設置有相同的附圖標記并因此通常也分別僅說明和提及一次。圖1中示意性示出了根據本發明的第一個示例性的實施方式的、用于制造復合材料的方法。特別是應通過該方法實現由至少兩個復合成分組成的復合材料，其中兩種不同的材料用作復合成分。使用不同的復合成分的目的在于，實現一種復合材料，其將各個不同的復合成分的各自的性能盡可能地集于復合材料中。對此優選在軋制方法中的鍍層的準備階段中優選以所追求的層厚分布而提供扁坯狀或塊狀的復合物4，該復合物由期望的復合成分構成。隨后，為了形成以熱軋帶材形式的復合材料，通過軋輥3軋制該復合物4。在現有技術已知的方法中，用于形成復合物4的復合成分上下堆疊并且隨后環繞地焊接。為了實現復合成分在復合物4中的平面的和材料配合的連接在此必要的是，在設置用于軋制的熱軋裝置6或軋機中的第一道次的時間點上，復合成分的表面是干凈并且沒有軋屑的。這些前提條件應通過環繞的焊接而實現。如果復合成分涉及這樣一類，即，其在再次加熱到熱軋溫度的過程中例如在其溫度性能方面、特別是在其熱膨脹性能方面完全不同，則可能由于焊縫的失效而不能可靠地防止事后的軋屑形成。因此本發明的目的在于，提供一種方法，通過該方法提供可以容易地軋制成為復合材料的復合物4。為了制造復合材料而設置為，復合成分在第二方法步驟中借助于鑄造過程、優選在硬模11中這樣相互設置，即，在一個接觸區域中基本上避免材料配合連接的形成。特別是通過鑄造過程避免復合成分的環繞的焊接。在此優選設置為，第一復合成分1在硬模11中由第二復合成分2圍繞。通過在鑄造過程的范圍內發生的第二復合成分2的收縮，第二復合成分2于是優選這樣與第一復合成分1機械式形狀配合地連接，以使得第一復合成分1由第二復合成分2包圍并且在第一復合成分1和第二復合成分2之間使空氣夾雜最小化。此外，通過該鑄造過程實現了一個包括復合成分、基本上機械式的復合物4，該復合物耐受運輸、在再加熱爐中加熱至軋制溫度并且在熱軋裝置6或熱軋工具的粗軋中的穿刺，而不會導致復合成分的不期望的分離或復合成分彼此脫離。隨后在第二方法步驟之后的第三方法步驟中，通過熱軋方法實現了用于形成復合材料的材料配合的連接。在復合物4的形成過程中在此特別是設置為，在鑄造過程中至少部分地避免第二復合成分2在第一復合成分1上的熔化。這類無材料配合的連接優選通過僅加熱兩個復合成分中的一個而實現。特別是設置為，在第二方法步驟中在各個復合成分之間實現不大于500℃的溫度差。另外設置為，在鑄造過程之后的成型過程中壓縮復合成分之間的可能的縮孔。另外設置為，第一復合成分1和/或第二復合成分2在第二方法步驟中這樣成型，即，第一復合成分和第二復合成分形狀配合的共同作用。例如使用具有振蕩標記(oszillationsmarken)的扁坯區段作為第一復合成分1，其形狀配合地與已經凝固的第二組合部件2共同作用，以使得特別是在復合物4的運輸過程中通過該形狀配合而促進復合成分之間的粘附。另外設置為，位于復合物4的內部中的第一復合成分1的體積比例占復合物總體積的至少30％。優選使用c鋼、rsh鋼、femn鋼、fealcr鋼、ni合金、ti合金、al合金或者mg合金的組合。可能的組合的示例可由下表中得出：第一或第二復合成分第二或第一復合成分c鋼rsh鋼c鋼ni合金rsh鋼ni合金rsh鋼fealcr鋼rsh鋼ti合金rsh鋼al合金c鋼femn鋼c鋼fealcr鋼rsh鋼mg合金fealcr鋼ni合金在圖2a-e中示意性示出了用于根據本發明的第二個示例性的實施方式的方法制造復合材料的鑄模。在此，硬模11和第一復合成分優選基本上形成用于第二復合成分的鑄模。特別是設置為，第一復合成分1形成芯，該芯由第二復合成分2形成的熔體21在第二方法步驟的鑄造過程中包圍，如圖2a所示。在此，熔體21在鑄造過程中優選占據由硬模11(優選通過硬模的邊界13)和芯1作為位于中間的結構空間或中間空間而提供的空間。特別是能夠預設為，第一復合成分是多項的，如圖2b至2e中所示。例如，多個第一復合成分1這樣取向，以使得它們基本上平行于硬模的邊緣或邊界13延伸，其中，硬模的邊緣預設供鑄造過程使用的結構空間。還能夠考慮的是，多個第一復合成分1方格式的相互設置(參見圖2d至2e)。另外還能夠設置為，第一復合成分在橫截面中具有任意的結構24。例如，該結構設計為至少部分有棱角的(2a至2d)或者設計為圓形或橢圓形(參見圖2e)。圖3a-e示意性示出了用于根據本發明的第二個示例性的實施方式的方法制造復合材料的鑄模。對于該實施方式設置為，鑄模由第二復合成分2形成，在鑄造過程中將第一復合成分1填充到該鑄模中。特別是設置為，通過第二復合成分2實現了通過平板23形成的框架22。隨后該方法優選用于制造多層的、優選三層的復合材料，其中，復合材料的位于中間的部分通過第一復合成分1形成，該第一復合成分又分別由第二復合成分2包裹。另外還能夠考慮的是，基本上作為鑄模形成的第二復合成分2具有空隙，在鑄造過程中可將第一復合成分1填充到該空隙中。空隙特別是這樣設置，即，它們至少部分地平行于和/或垂直于第二復合成分2的邊緣而延伸。在此另外還能夠考慮的是，空隙以方格的形式沿著通過第二復合成分2的橫截面而分布。特別是以任意的方式設計限定空隙的結構。例如，一個或多個空隙的結構24為矩形的、圓形的或橢圓形的。另外能夠設置為，具有不同的結構24和/或以不同大小的空隙均勻地和/或不均勻地沿著橫截面設置。附圖標記列表1第一復合成分2第二復合成分3軋輥4復合物5軋制軸6熱軋裝置11硬模13硬模的邊界21熔體22框架23平板24輪廓變化當前第1頁12