[發(fā)明專利]一種摩擦焊組坯軋制金屬復(fù)合板的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210065446.7
• 申請(qǐng)日: 2022-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN114406681A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝云龍;甄云璞;鄭震;王安國
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島力晨新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): B23P23/00
• 分類號(hào): B23P23/00;B21B1/38;B23K20/12
• 代理公司: 濟(jì)南日新專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37224
• 代理人: 劉亞寧

本發(fā)明涉及層狀金屬復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種摩擦焊組坯軋制金屬復(fù)合板的方法。所述方法包括以下步驟：對(duì)基層金屬和復(fù)層金屬表面進(jìn)行預(yù)處理，確保焊接面光滑干凈，基層金屬表面和復(fù)層金屬表面相互平行；通過摩擦焊接方式對(duì)基層金屬表面和復(fù)層金屬表面進(jìn)行搭焊復(fù)合，得復(fù)合板坯；對(duì)焊縫邊緣進(jìn)行打磨處理后，將復(fù)合板坯進(jìn)行冷軋或熱軋?zhí)幚硪约霸鬅崽幚怼１景l(fā)明所述方法通過摩擦焊組坯，可以一次焊接組坯成功，無需真空等額外處理方式，有效簡化了復(fù)合板組坯流程，提高生產(chǎn)效率和金屬收得率，所得金屬復(fù)合板界面結(jié)合強(qiáng)度高，質(zhì)量穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及層狀金屬復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種摩擦焊組坯軋制金屬復(fù)合板的方法。

背景技術(shù)

目前生產(chǎn)金屬復(fù)合板的方法主要有爆炸焊、堆焊和熱壓軋制等。爆炸焊組坯危險(xiǎn)性高，工序復(fù)雜難度高；堆焊復(fù)合熱輸入大，易引起基板的變形，而且堆焊層的表面不平整，堆焊之后仍需要大量的機(jī)械加工；熱壓軋制復(fù)合需要抽真空組坯，以防止界面間氧化和脆性化合物生成，其真空組坯方式難度較高，金屬收得率較低。

摩擦焊被譽(yù)為未來的綠色焊接技術(shù)。摩擦焊是利用工件摩擦產(chǎn)生的熱量作為熱源，再將兩個(gè)工件用壓力黏合在一起完成焊接的一種壓焊方式。高速摩擦的話可以讓兩個(gè)物體緊緊的融為一體，摩擦焊接就是將不同的金屬強(qiáng)行捆綁在一起，利用壓力將它們的接觸區(qū)緊緊的焊接，強(qiáng)力的摩擦力可以釋放熱能，讓材料在其壓力下重新成型。

摩擦焊接成本低，不需要開坡口，焊縫一道焊成，不需要多道焊接，焊接速率高，最高焊速可達(dá)1000mm/min；其材料損耗小，可節(jié)省大量的貴重金屬，提高金屬利用率；焊接過程中不產(chǎn)生與熔化和凝固冶金有關(guān)的一些焊接缺陷和焊接脆化現(xiàn)象，由于加熱時(shí)間短，熱影響區(qū)窄，組織無明顯粗化。

現(xiàn)有金屬復(fù)合板的制備多采用攪拌焊接方法，如中國專利申請(qǐng)CN112025078A公開了一種異質(zhì)金屬層狀復(fù)合板的攪拌摩擦焊接方法，該方法在復(fù)合板中復(fù)板一側(cè)預(yù)設(shè)的待焊接位置處添加與復(fù)板材質(zhì)相同的補(bǔ)償板，再進(jìn)行攪拌摩擦焊，來避免復(fù)板在攪拌摩擦焊接過程中出現(xiàn)的稀釋問題，從而保證異質(zhì)雙金屬層狀復(fù)合板接頭的力學(xué)性能與功能性。中國發(fā)明專利CN104607796B公開了一種金屬復(fù)合板結(jié)合面過渡層可控的攪拌摩擦焊接方法，通過攪拌摩擦焊用攪拌頭實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過程中金屬復(fù)合板結(jié)合界面過渡層的控制。該發(fā)明通過使用金屬復(fù)合板結(jié)合面過渡層可控的單軸肩攪拌頭和雙軸肩攪拌頭，控制金屬復(fù)合板結(jié)合界面處塑化金屬流動(dòng)行為，實(shí)現(xiàn)結(jié)合界面的層流流動(dòng)狀態(tài)，減少焊接接頭中復(fù)合板基板與復(fù)板之間的不同金屬原子間相互擴(kuò)散形成脆性相，實(shí)現(xiàn)復(fù)合板直接攪拌摩擦焊接成型。

攪拌摩擦焊接需要攪拌針深入兩工件的接縫處，通過焊頭的高速旋轉(zhuǎn)，摩擦生熱來完成焊接，所以只能封焊雙金屬板的邊緣，再通過內(nèi)部抽真空來防止軋制時(shí)的內(nèi)部縫隙間的氧化，其根源上還是類似于常規(guī)工藝固固熱軋復(fù)合的組坯工藝。攪拌摩擦焊不能全表面焊接的原因?yàn)椋浩涮结樖胶附咏Y(jié)構(gòu)使攪拌摩擦焊單面焊接深度最深為55mm，雙面焊接也才110mm，所以只能將雙金屬的表面的邊緣進(jìn)行封焊，達(dá)不到非真空組坯的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要目的在于提供一種摩擦焊組坯軋制金屬復(fù)合板的方法，本發(fā)明所述方法采用摩擦焊接對(duì)復(fù)合金屬結(jié)合面進(jìn)行摩擦加熱加壓焊接組坯，可有效簡化復(fù)合板組坯生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率和金屬收得率，增強(qiáng)界面復(fù)合質(zhì)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種摩擦焊組坯軋制金屬復(fù)合板的方法，包括以下步驟：對(duì)基層金屬和復(fù)層金屬表面進(jìn)行預(yù)處理，確保焊接面光滑干凈，基層金屬表面和復(fù)層金屬表面相互平行；通過摩擦焊接方式對(duì)基層金屬表面和復(fù)層金屬表面進(jìn)行搭焊復(fù)合，得復(fù)合板坯；對(duì)焊縫邊緣進(jìn)行打磨處理后，將復(fù)合板坯進(jìn)行冷軋或熱軋?zhí)幚硪约霸鬅崽幚怼?/p>

進(jìn)一步地，所述摩擦焊接為線性摩擦焊，基層金屬和復(fù)層金屬在動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)下做相對(duì)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在壓力下接觸相互摩擦，在摩擦熱和頂鍛力作用下形成固相接頭。線性摩擦焊是雙金屬板面對(duì)面的摩擦焊接，雙表面是完全的液液復(fù)合，中間無縫隙無氧化空間，屬于液液間的冶金復(fù)合。