[發(fā)明專利]一種焊接大尺寸陰極輥鈦筒的制備方法

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• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114367794A
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮慶;沈楚;李博;苗東;王思琦;張樂;賈波;何秀玲;楊勃;王超;韓坤炎
• 申請（專利權(quán)）人: 西安泰金工業(yè)電化學(xué)技術(shù)有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 西安新動力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61245
• 代理人: 劉強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種焊接大尺寸陰極輥鈦筒的制備方法，包括以下步驟：①選取鈦板并卷制呈圓筒；②將待焊接的兩端面貼合，并清洗表面及開設(shè)預(yù)制孔；③通過工裝夾具固定鈦板，設(shè)置攪拌針與攪拌頭位置，同時(shí)打開氣體保護(hù)；④設(shè)定焊接參數(shù)進(jìn)行焊接；⑤拆除焊接工裝，并對合格的圓筒進(jìn)行加熱及鍛打處理；⑥繼續(xù)對焊接局部變形和熱處理；⑦校型處理；⑧機(jī)加工處理后，即得到陰極輥鈦筒。本發(fā)明采取將鈦板卷圓焊接的方式制備鈦筒，采用攪拌摩擦焊的方法對鈦板進(jìn)行卷圓對焊，避免熔化焊可能會引入的雜質(zhì)對生箔產(chǎn)生影響，并設(shè)置了相配套的工藝參數(shù)，大幅度的提升了陰極輥鈦筒加工成型的效率和精度，特別適用于制備大型陰極輥鈦筒。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于制備大型陰極輥鈦筒技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種焊接大尺寸（直徑2000～3000mm，幅寬1400～2000mm）陰極輥鈦筒的制備方法。

背景技術(shù)

近年來隨著5G通信、新能源等行業(yè)的快速發(fā)展，極大提高了對電解銅箔的產(chǎn)量和質(zhì)量的要求。而電解銅箔的質(zhì)量除了與其生產(chǎn)過程的電化學(xué)工藝有關(guān)外，其裝備制造也是不容忽視的重要方面。眾所周知，陰極輥是電解銅箔成套裝備的關(guān)鍵部件，而鈦筒又是陰極輥的核心零件，電解銅箔直接在其表面形核生長，銅箔的性能與鈦筒表面晶粒的微觀尺寸和均勻性息息相關(guān)，因此如何節(jié)約、高效的制備出高性能的鈦筒是難點(diǎn)問題。

目前行業(yè)比較成熟的工藝是采用環(huán)形件旋壓的方式制備鈦筒，這種方式需經(jīng)過鑄造→定型鍛造→定型環(huán)軋→旋壓等工序流程，具體用旋壓技術(shù)制備鈦筒，需要先用環(huán)扎技術(shù)制備與成品鈦筒內(nèi)徑相同的旋壓坯料鈦環(huán)，再將該鈦環(huán)進(jìn)行強(qiáng)力旋壓制備成鈦筒。由于鈦筒的固定端為不參與變形區(qū)域、鈦筒的自由端在變形時(shí)缺少約束易發(fā)生翻邊，所有旋壓出來的鈦筒需切去尾部未變形區(qū)域以及頭部自由變形區(qū)域，只取中間段變形均勻的部分使用。導(dǎo)致旋壓法制備陰極輥鈦筒的周期長且材料利用率低，需要大型專用旋壓設(shè)備，同時(shí)鈦陰極輥筒的直徑和幅寬受到軋制的環(huán)形件和旋壓模具的限制，不利于陰極輥形制的自由變化，不利于工業(yè)化推廣使用；加之受市場成本及環(huán)境等各種因素的影響，使生產(chǎn)電解銅箔的關(guān)鍵設(shè)備-大型鈦筒需求量也大幅增長，特別是電解效率高的大規(guī)格（≥φ2000mm）鈦陰極輥筒需求量更大。因此，開發(fā)成本低廉、制造簡單、鈦筒直徑和幅寬不受模具限制的陰極輥鈦筒制備方法是十分必要和迫切的。

有鑒于此，本發(fā)明人提出一種焊接大尺寸陰極輥鈦筒的制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種焊接大尺寸陰極輥鈦筒的制備方法，該制備方法采用攪拌摩擦焊的方法對熱軋鈦板進(jìn)行卷圓對焊，避免熔化焊可能會引入的雜質(zhì)對生箔產(chǎn)生影響，提升了陰極輥鈦筒加工成型的效率和精度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的：

一種焊接大尺寸陰極輥鈦筒的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、選取退火態(tài)的鈦板，然后使用卷板機(jī)將所述鈦板卷制成圓筒；

步驟二、將待焊接的兩端面緊密貼合，并清洗圓筒的表面，確保不存在油污，然后在位于圓筒外壁、待焊接的對接縫上靠任意一端面4～6mm位置處開設(shè)預(yù)制孔，預(yù)制孔深度為1～3mm；

步驟三、在待焊對接縫的背面使用工裝夾具將鈦板固定，然后將旋轉(zhuǎn)的攪拌針垂直于待焊對接縫，攪拌頭的中心線位置正好處于待焊對接縫中心線上，將攪拌針緩慢壓入圓筒外表面，直至攪拌頭的軸肩與鈦板上表面相接觸并產(chǎn)生一定的壓力，同時(shí)打開氣體保護(hù)；

步驟四、開始焊接，讓旋轉(zhuǎn)的攪拌針沿著鈦板的待焊對接縫進(jìn)行前進(jìn)焊接，直至待焊對接縫末端剩余1～3mm未焊長度時(shí)停止前進(jìn)，結(jié)束焊接并抽出攪拌針；

步驟五、拆除焊接工裝，將焊好的圓筒豎起對焊縫進(jìn)行檢查，并對合格的筒體內(nèi)外、以焊縫為中心、焊縫左右各1cm以內(nèi)的范圍進(jìn)行加熱，將該區(qū)域加熱至500℃并鍛打焊縫；

步驟六、對經(jīng)過鍛打的焊縫無需降溫，繼續(xù)加熱至600℃并保持8～10min，然后撤掉加熱，將焊縫冷卻至室溫；

步驟七、使用卷板機(jī)對經(jīng)步驟六處理后的圓筒進(jìn)行校型處理，將圓筒的直線度偏差和圓度偏差均控制在1mm以內(nèi)；