CN109318549B - 一种钛-钢电阻钎焊的复合金属片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于异种金属焊接技术领域。为了解决采用传统铺粉装置铺设过渡金属粉末后进行焊接时，存在焊接效果差、焊接效率低以及焊接成本高的问题，本发明公开了一种钛‑钢电阻钎焊的复合金属片。该复合金属片为粉末压制而成的多层结构，包括与钛接触的钒钼合金层、与钢接触的铬钼合金层以及位于所述钒钼合金层和所述铬钼合金层之间的钎料。采用本发明的复合金属片对钛‑钢进行电阻钎焊时，不仅可以提高焊接效率，保证焊接效果，而且可以减少对粉末的浪费，降低焊接成本。

Description

一种钛-钢电阻钎焊的复合金属片及其制备方法
技术领域
本发明属于异种金属焊接技术领域，具体涉及一种钛-钢电阻钎焊的复合金属片及其制备方法。
背景技术
早期焊接主要应用于同种材料的连接，随着新材料、新技术的广泛应用，异种金属的连接在工程应用中变得越来越重要，通过异种金属的连接可以达到两种材料性能的良好结合，并且可以获得结构总重量的减少和成本最优化的效果。但是，在异种金属焊接中，由于不同金属的组织结构、化学成分、机械性能和物理性能存在较大差异，因此异种金属之间的焊接要比同种金属的焊接复杂得多，能否实现可靠连接就显得尤为重要。
近年来，有学者针对这个问题通过大量研究发现，在异种金属之间加入粉末过渡层进行焊接，焊后接头具有良好的力学性能。其中，添加中间层过渡金属在异种金属连接时的作用在于：一方面，中间层金属能够阻挡两种金属元素的扩散，从而阻止脆性金属间化合物的产生；另一方面，由于异种金属元素在物理、化学性能上的巨大差异，中间层金属作为过渡层，能够令接头处物理、化学性能逐渐变化，从而减少因物理、化学性能的差异而产生的晶粒粗化、成分不均、应力集中、裂纹等不良因素，从而达到异种金属可靠的连接。然而，在实际焊接操作过程中发现，采用传统铺粉装置将过渡金属粉末层铺设到焊接金属之间的时候，由于不同金属粉末的密度不同，铺设时会发生分层现象，很难保证过渡金属粉末铺设厚度的均匀性，从而影响实际焊接的效果，而且由于粉末的流动性，在进行焊接接头的装配过程中极易发生粉末的流动导致过渡金属粉末分布不均，从而需要反复调整焊接接头的装配，使得焊接效率大大降低，此外在铺设过程中还会造成粉末的洒落浪费，增加焊接成本。
发明内容
为了解决采用传统铺粉装置铺设过渡金属粉末后进行焊接时，存在焊接效果差、焊接效率低以及焊接成本高的问题，本发明提出了一种钛-钢电阻钎焊的复合金属片。该复合金属片为粉末压制而成的多层结构，包括与钛接触的钒钼合金层、与钢接触的铬钼合金层以及位于所述钒钼合金层和所述铬钼合金层之间的钎料。
优选的，所述钒钼合金层的密度为0.04～0.06g/cm2，所述铬钼合金层的密度为0.03～0.05g/cm2。
进一步优选的，在所述钒钼合金层和所述铬钼合金层中钼的质量百分比均为10％。
一种用于制备上述复合金属片的制备装置，包括铺粉单元、模具单元和压制单元；其中，
所述铺粉单元，包括电机、毛刷、筛板和振动马达；所述电机沿竖直方向向下固定，所述毛刷与所述电机连接并且在所述电机的带动下进行转动；所述筛板位于所述毛刷的下方，用于盛放粉末；所述振动马达与所述筛板连接，用于驱动所述筛板进行小幅度、高频率振动；粉末在所述毛刷的粉刷压力和所述振动马达对筛板的振动作用下穿过所述筛板均匀落下；
所述模具单元，包括上模冲、中模冲和下模冲；所述上模冲和所述下模冲上分别设有冲芯，所述中模冲上设有贯穿的冲孔；所述冲孔与所述冲芯的形状和尺寸相对应，并且所述上模冲的冲芯长度大于所述冲孔的深度，所述下模冲的冲芯长度小于所述冲孔的深度；
所述压制单元，包括压力机和压头；所述压头与所述压力机的输出端连接，并且在所述压力机的驱动下进行上下往复移动。
优选的，所述电机与所述筛板分别与一个水平杆连接，并且两个所述水平杆沿竖直方向固定在同一竖直杆上，两个水平杆的位置可调。
优选的，所述铺粉单元还包括挡粉板，所述挡粉板位于所述筛板下方，并且在所述挡粉板上设有与所述冲孔形状相同的漏粉孔。
一种采用上述制备装置钛-钢电阻钎焊复合金属片制备的方法，具体包括以下步骤：
步骤S1，将所述中模冲套设在所述下模冲上，并且保持所述中模冲朝上状态，将所述下模冲和所述中模冲放置在所述筛板下方；
步骤S2，将第一种混合粉末放置到所述筛板上，开启电机和振动马达，通过毛刷和振动马达使第一种混合粉末穿过筛板均匀掉落至冲孔内，完成第一层混合粉末的铺设；
步骤S3，完成第一层混合粉末的铺设后，将钎料放入冲孔内，并将第二种混合粉末放置到所述筛板上，重新启动电机和振动马达，使第二种混合粉末穿过筛板均匀掉落至冲孔内，完成第二层混合粉末的铺设；
步骤S4，完成两层混合粉末铺设后，将上模冲的冲芯插入中模冲的冲孔内，并将整个模具单元移至压力机下方，使压头与上模冲保持上下对齐；
步骤S5，启动压力机，通过压头对上模冲施加向下的压力，完成对冲孔内粉末和钎料的压制，从而获得压制而成的复合金属片。
优选的，在所述步骤S2和所述步骤S3中，根据筛板的通孔大小、毛刷转动速度、振动马达的振动幅度以及混合粉末颗粒大小，通过控制粉末铺设时间将钒钼混合粉末的铺设密度控制在0.04～0.06g/cm2，将铬钼混合粉末的铺设密度控制在0.03～0.05g/cm2。
优选的，在所述步骤S2和所述步骤S3中，进行铺粉前将挡粉板置于中模冲上，使挡粉板上的漏粉孔与冲孔对齐，用于控制落至中模冲上的粉末铺展形状以及回收多余粉末。
优选的，在所述步骤S5中，将压制过程中的压力控制为40～65MPa并且保压30s成型。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
1、在本发明中，通过将粉末焊接过渡层设计为多层的固态复合金属片结构，从而使过渡层中各种粉末的成分以及粉末的铺设厚度得到精准固定，这样不仅可以省去在焊接现场进行过渡层粉末临时铺设时对粉末的浪费以及粉末铺设过程的低效率，从而降低操作成本，提高焊接效率，而且可以保证过渡层粉末成分和铺设厚度的稳定准确性，从而保证最终电阻钎焊的质量。
2、在本发明中，通过将复合金属片中钒钼合金层密度控制为0.04～0.06g/cm2，将铬钼合金层的密度为0.03～0.05g/cm2，并且将钼所占的质量百分比控制为10％，从而实现对钛合金和不锈钢电阻钎焊的最佳连接效果，提高对钛合金和不锈钢异种钢焊接的质量。
3、在本发明的钛-钢电阻钎焊复合金属片制备装置中，通过设置毛刷、筛板和振动马达，从而实现对粉末的均匀铺设，并且通过预先对粉末掉落速度的调整控制，从而通过对铺设时间的控制，实现对粉末铺设量的精准控制，保证复合金属片中粉末分布的均匀性，保证复合金属片的焊接性能。
附图说明
图1为本发明钛-钢电阻钎焊的复合金属片与钛合金板和不锈钢板进行焊接前的截面示意图；
图2为本发明钛-钢电阻钎焊复合金属片制备装置中铺设单元的结构示意图；
图3为本发明钛-钢电阻钎焊复合金属片制备装置中模具单元的结构示意图；
图4为本发明钛-钢电阻钎焊复合金属片制备装置中压制单元的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。
结合图1所示，本发明中用于钛合金板和不锈钢板电阻钎焊的复合金属片1为粉末压制而成的多层结构，分别为与钛合金板接触的钒钼合金层11、与不锈钢板接触的铬钼合金层12以及位于钒钼合金层11和铬钼合金层12之间的钎料13。此时，通过将钒钼粉末、钎料以及铬钼粉末压制为整体平板固状结构，即可对复合金属片1中不同粉末的含量和粉末层厚度进行控制固定，从而可以直接将复合金属片1作为过渡层放置到钛合金板和不锈钢板之间进行电阻钎焊。这样，不仅可以省去现场进行过渡层粉末临时铺设时对粉末的浪费以及铺设的低效率，从而降低操作成本，提高整个电阻钎焊的效率，而且可以保证过渡层粉末成分和铺设厚度的稳定准确性，从而保证最终电阻钎焊的质量。
优选的，将复合金属片1中钒钼合金层11的密度控制为0.04～0.06g/cm2，将铬钼合金层12的密度为0.03～0.05g/cm2，并且将钼所占的质量百分比控制为10％，从而实现对钛合金板和不锈钢板电阻钎焊连接的最佳效果。
接下来，选取市场上最容易购买的颗粒为400目的钒粉、钼粉和铬粉进行复合金属片的制备，并通过试验对采用不同成分制备获得的复合金属片进行钛合金板和不锈钢板电阻钎焊的效果试验。
实施例1
首先，选取钼粉均占10％质量比的钒钼混合粉末和铬钼混合粉末进行复合金属片的压制制作，并且将钒钼合金层的密度控制为0.05g/cm2，将铬钼合金层的密度控制为0.04g/cm2。
接着，将压制而成的复合金属板放置到外形尺寸均为长80mm、宽20mm、厚1.5mm的钛合金板和不锈钢板之间进行电阻钎焊，从而获得焊后的焊接接头。其中，电阻钎焊的主要参数为3.5KA的焊接电流，0.5MPa的焊接压力，2S的焊接时间。
实施例2
采用与实施例1相同的方法进行复合金属片的制备以及钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，并且获得相应的焊接接头，其区别仅在于：将钒钼合金层的密度调整为0.04g/cm2，将铬钼合金层的密度控制为0.04g/cm2。
实施例3
采用与实施例1相同的方法进行复合金属片的制备以及钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，并且获得相应的焊接接头，其区别仅在于：将钒钼合金层的密度调整为0.06g/cm2，将铬钼合金层的密度控制为0.04g/cm2。
实施例4
采用与实施例1相同的方法进行复合金属片的制备以及钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，并且获得相应的焊接接头，其区别仅在于：将钒钼合金层的密度控制为0.05g/cm2，将铬钼合金层的密度调整为0.03g/cm2。
实施例5
采用与实施例1相同的方法进行复合金属片的制备以及钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，并且获得相应的焊接接头，其区别仅在于：将钒钼合金层的密度控制为0.05g/cm2，将铬钼合金层的密度调整为0.05g/cm2。
实施例6
采用与实施例1相同的方法进行复合金属片的制备以及钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，并且获得相应的焊接接头，其区别仅在于：制备复合金属片时，将钒钼混合粉末和铬钼混合粉末中钼的质量比调整为5％。
实施例7
采用与实施例1相同的方法进行复合金属片的制备以及钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，并且获得相应的焊接接头，其区别仅在于：制备复合金属片时，将钒钼混合粉末和铬钼混合粉末中钼的质量比调整为15％。
实施例8
采用与实施例1相同的方法进行复合金属片的制备以及钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，并且获得相应的焊接接头，其区别仅在于：将钒钼合金层的密度调整为0.03g/cm2，将铬钼合金层的密度控制为0.04g/cm2。
实施例9
采用与实施例1相同的方法进行复合金属片的制备以及钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，并且获得相应的焊接接头，其区别仅在于：将钒钼合金层的密度调整为0.07g/cm2，将铬钼合金层的密度控制为0.04g/cm2。
实施例10
采用与实施例1相同的方法进行复合金属片的制备以及钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，并且获得相应的焊接接头，其区别仅在于：将钒钼合金层的密度控制为0.05g/cm2，将铬钼合金层的密度调整为0.02g/cm2。
实施例11
采用与实施例1相同的方法进行复合金属片的制备以及钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，并且获得相应的焊接接头，其区别仅在于：将钒钼合金层的密度控制为0.05g/cm2，将铬钼合金层的密度调整为0.06g/cm2。
接下来，对上述实施例中获得的焊接接头进行抗剪切强度的试验，并且记录对应焊接接头的抗剪切强度值如表1所示。
表1
Figure GDA0002409284110000081
Figure GDA0002409284110000091
由于钼与钒和铬都是无限互溶的，理论上来说，钼的添加量可以不受限制，然而由于在钼、钒、铬三者之间，钼的熔点最高达到了2620℃，因此钼的含量将影响整个复合金属片的熔点高度，进而对焊接效果产生影响。通过实施例1、实施例6和实施例7可知，在钼粉所占质量比在5％～15％之间获得的复合金属片均可以实现钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接。其中，当钼粉所占质量比为10％时，可以使获得焊接接头的抗剪切强度达到最高的227MPa，使钛合金板和不锈钢板获得最佳的连接牢固性；当钼粉所占质量比降低至5％或升高至15％时所获焊接接头的抗剪切强度均有所降低，并且分别降低至186MPa和194MPa。
因此，将钒钼混合粉末和铬钼混合粉末中钼粉末所占质量比控制在5％～15％之间是可以有效的实现钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊连接，其中当钼粉末所占质量比在10％时制备而成的复合金属片可以实现钛合金板和不锈钢板之间的最佳电阻钎焊连接效果。
结合实施例1至实施例5以及实施例8至实施例11可知，在制备复合金属片的过程中，随着钒钼合金层铺设密度的变化以及铬钼合金层铺设密度的变化，会对最终获得的焊接接头的抗剪切强度产生不同的影响。
其中，在铬钼合金层铺设密度保持为0.04g/cm2时，当钒钼合金层铺设密度在0.04～0.06g/cm2之间时焊接接头的抗剪切强度可以保持在200MPa以上，并且当钒钼合金层铺设密度为0.05g/cm2时焊接接头的抗剪切强度达到最大值227MPa，反之当钒钼合金层铺设密度降低至0.03g/cm2或升高至0.07g/cm2时，焊接接头的抗剪切强度均所有降低，分别为186MPa和174MPa。同样，在钒钼合金层铺设密度保持为0.05g/cm2时，当铬钼合金层铺设密度在0.03～0.05g/cm2之间时焊接接头的抗剪切强度可以保持在200MPa以上，并且当铬钼合金层铺设密度为0.04g/cm2时焊接接头的抗剪切强度达到最大值227MPa，反之当铬钼合金层铺设密度降低至0.02g/cm2或升高至0.06g/cm2时，焊接接头的抗剪切强度同样有所降低，并且分别降至194MPa和183MPa。
因此，当钒钼合金层铺设密度在0.03～0.07g/cm2之间以及铬钼合金层铺设密度在0.02～0.06g/cm2之间时制备而成的复合金属片，均可以实现钛合金板和不锈钢板之间的电阻钎焊连接。其中，当钒钼合金层铺设密度控制在0.04～0.06g/cm2之间以及铬钼合金层铺设密度控制在0.03～0.05g/cm2之间时制备而成的复合金属片可以使钛合金板和不锈钢板电阻钎焊的连接效果显著提升。进一步，当将钒钼合金层铺设密度控制为0.05g/cm2以及将铬钼合金层铺设密度控制为0.04g/cm2时，可以达到钛合金板和不锈钢板之间电阻钎焊的最佳连接效果。
结合图2至图4所示，针对本发明钛-钢电阻钎焊复合金属片进行制备的装置，包括铺粉单元2、模具单元3和压制单元4。其中，铺粉单元2用于不同层粉末的铺设，压制单元4用于对粉末层进行压制成型，而模具单元3则用于控制复合金属片的压制形状。
结合图2所示，铺粉单元2包括电机21、毛刷22、筛板23和振动马达24。其中，电机21的输出轴沿竖直方向向下固定，毛刷22与电机21连接并且在电机21的带动下进行转动。筛板23采用不锈钢材质加工而成并且位于毛刷22的下方，用于盛放粉末，在毛刷22转动过程中会产生向下的粉刷压力，从而带动粉末在筛板23上移动并逐渐穿过筛板23而均匀落下。振动马达24与筛板23连接，用于驱动筛板23进行小幅度、高频率的振动，使粉末的下落更加均匀。
优选的，在毛刷22和电机21之间还设有减速机和联轴器，用于连接电机21与毛刷22，并且对毛刷22的转动速度进行辅助控制，从而精准的控制粉末的下落量。
另外，电机21与筛板23分别通过第一水平杆251和第二水平杆252与竖直杆253连接，并且第一水平杆251和第二水平杆252均通过调节旋钮254与竖直杆253进行可调式固定连接。这样，不仅可以单独调整筛板23的高度，从而控制粉末的掉落高度，使粉末的掉落更加均匀可控，而且可以调整毛刷22与筛板23之间的距离，从而改变毛刷22在转动过程中对粉末产生的粉刷压力大小，进而调节粉末的掉落速度。
此外，铺粉单元2中还设有一个挡风罩26。挡风罩26采用玻璃材质加工而成，并且罩设在电机21、毛刷22、筛板23等装置的外部，从而防止粉末铺设过程中粉末的掉落受到外界空气流动的干扰而影响粉末层的铺设，提高对粉末铺设过程的保护，保证对粉末的铺设质量。同时，将电源、开关和插头等部件隔离在挡风罩26的外部，降低工作过程中可能对粉末造成的污染，从而提高对粉末质量的保护。
另外，在筛板23的下方还设有一个挡粉板27。挡粉板27上设有一个漏粉孔，用于落粉过程中对粉末的掉落区域进行控制，从而提高粉末的铺设精度，同时可以借助挡粉板27对掉落至铺设区域以外的多余粉末进行回收处理，从而减少对粉末的浪费，降低成本。
结合图3所示，模具单元3为分体式结构由上模冲31、中模冲32和下模冲33组合而成。其中，在上模冲31和下模冲33上分别设有一个冲芯34，在中模冲32上设有一个贯穿的冲孔35。冲孔35与冲芯34的形状和截面尺寸相对应，并且上模冲31中冲芯34的长度大于冲孔35的深度，下模冲33中冲芯34长度小于冲孔35的深度。
优选的，上模冲31、中模冲32和下模冲33的本体采用钨钢材质加工而成，同时上模冲31、中模冲32和下模冲33的本体表面包覆一层不锈钢材质。这样，不仅可以提高模冲本体的结构强度，保证使用过程的可靠性，而且借助不锈钢表层可以避免压制过程中对粉末的污染，提高复合金属片的制备质量。
结合图4所示，压制单元4，包括压力机41和压头42。其中，压力机41采用手动压力机，并且通过支架沿竖直方向固定。压头42与压力机41的输出端连接，并且在压力机41的驱动下进行上下往复移动。同时，在压头42的下方设有一个底座平台43，用于放置模具单元3。
优选的，在压力机41上还设有压力表44，用于实时显示压力机41的输出压力，从而精准控制对粉末的压制作用力，保证对复合金属板的加工质量。同时，在压力机41与支架之间还设有拉力弹簧45，用于对压力机41进行辅助提拉，防止压力机41的意外掉落，提高使用过程的安全性。
结合图2至图4所示，采用上述装置进行钛-钢电阻钎焊复合金属片制备的具体过程为：
步骤S1，首先，根据复合金属片的形状，选取冲芯34和冲孔35形状尺寸相适应的模具单元3；然后，将中模冲32套设在下模冲33上，并且保持中模冲朝上的状态，将下模冲33和中模冲32一起放置在筛板23的正下方。其中，由于下模冲33上的冲芯34长度小于中模冲32上的冲孔35深度，从而使冲孔35此时形成用于铺设粉末的凹槽。
同时，将挡粉板27放置在中模冲32上，将挡粉板27上的漏粉孔与冲孔35对齐。其中，漏粉孔的形状尺寸与冲孔35的形状尺寸保持一致，这样通过筛板23掉落的粉末中，一部分通过漏粉孔掉直接落至冲孔35内形成粉末的铺设层，而另外一部分掉落到挡粉板27上的粉末，则在后期通过挡粉板27进行回收再利用，从而减少铺设过程中对粉末的浪费。
步骤S2，将铬钼混合粉末放置到筛板23上，并且调整毛刷22与筛板23之间的距离，然后启动电机21和振动马达24，通过毛刷22转动过程中产生的粉刷压力以及振动马达24对筛板23产生的小幅度、高频率的振动，使铬钼混合粉末穿过筛板23均匀掉落至冲孔35内，完成铬钼粉末层的铺设。
步骤S3，在完成铬钼粉末层的铺设后，关闭电机21和振动马达24，并且将预先准备好的钎料放入冲孔35内。然后，将钒钼混合粉末放置到筛板23上，重新启动电机21和振动马达24，利用毛刷22转动过程中产生的向下粉刷压力以及振动马达24对筛板23产生的小幅度、高频率的振动，使铬钼混合粉末穿过筛板23均匀掉落至冲孔35内，完成钒钼粉末层的铺设。
其中，优选的，在完成铬钼粉末层的铺设后，首先将筛板23和挡粉板27进行整体替换，然后再进行钒钼粉末层的铺设，避免两种粉末的交叉混合，尤其是对后铺设粉末成分的影响，从而保证铺设过程中粉末种类和成分的准确度，进而保证最终复合金属片中不同粉末成分的准确，保证对钛合金板和不锈钢板进行电阻钎焊的效果。
步骤S4，首先，将完成铬钼粉末层和钒钼粉末层铺设的下模冲33和中模冲32整体移出，并且将上模冲31的冲芯34插入中模冲32的冲孔35内。然后，将整个模具单元移至压力机41下方，使压头42与上模冲31保持上下对齐关系。
步骤S5，首先，启动压力机41，通过压头42对上模冲31施加向下的压力，对冲孔35内的粉末层和钎料进行压制。然后，待压制完成后将模具上下翻转并拆除此时位于最上方的下模冲33，将压制成的复合金属片从上模冲31的冲芯34上取下，从而完成对复合金属片的压制。最后，对复合金属片中上下两面的粉末层进行标记区分后即可密封保存。
优选的，在本发明的步骤S2和步骤S3中进行粉末铺设前，根据选用粉末的颗粒大小以及筛板的孔径大小，预先进行粉末掉落试验，确定单位时间内粉末的铺设量，从而在实际铺设过程中，通过对铺设时间的控制，实现对粉末铺设量的精准控制，以克服由于铺设层厚度太小而无法通过测量铺设厚度实现对粉末层铺设量进行控制的问题。其中，在调试过程中，通过调整毛刷22的转动速度、毛刷22与筛板23接触时产生的粉刷压力以及振动马达29对筛板23产生的振动作用力之间的关系，从而对粉末的掉落速度进行精准控制，从而通过控制粉末铺设时间，将钒钼粉末层的铺设量控制在0.04～0.06g/cm2之间，将铬钼粉末层的铺设量控制在0.03～0.05g/cm2之间。
优选的，在本发明的步骤S5中，借助压力表44对压力机41输出压力值进行实时监测，从而将压力机41的输出压力控制在55MPa并且保压30S，以获得对复合金属片的最佳压制效果，保证复合金属片对钛合金板和不锈钢板电阻钎焊的牢固性。
接下来，采用不同压力大小对粉末和钎料进行复合金属片的压制，并且使用相应的复合金属片进行钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊测试，以获得最佳的压制数据，具体压力数据和测试结果如表2所示。
表2
Figure GDA0002409284110000151
通过对上述八个不同压力值进行测试可知，当压制的压力值为35MPa时，压制后的粉末层疏松，在脱模的时候容易造成粉末的脱落，无法实现对粉末与钎料的有效压制；随着压制的压力值逐渐升高，获得的复合金属片进行钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊后，焊接接头的抗剪切强度逐渐提升，并且当压力值为55MPa时，获得的电阻钎焊焊接接头的抗剪切强度达到了最大的221MPa；当压制的压力值继续升高时，获得的复合金属片进行钛合金板和不锈钢板的电阻钎焊后，焊接接头的抗剪切强度反而开始下降，并且当压制的压力值达到70MPa时，由于粉末层的致密度过高不仅出现脱模困难现象，并且导致焊接过程中合金元素的扩散，使得焊接接头的抗剪切性能大幅度下降。因此，将压制压力控制在40～65MPa之间并且保压30S时，可以有效完成对复合金属片的压制，并且实现对钛合金板和不锈钢板的有效电阻钎焊连接。其中，当压制压力控制在55MPa压力并且进行30S保压时，可以获得对复合金属片的最佳压制效果，进而实现对钛合金板和不锈钢板电阻钎焊的最佳效果。

Claims (7)

1.一种用于钛-钢电阻钎焊的复合金属片，其特征在于，该复合金属片为粉末压制而成的多层结构，包括与钛接触的钒钼合金层、与钢接触的铬钼合金层以及位于所述钒钼合金层和所述铬钼合金层之间的钎料；所述钒钼合金层的密度为0.04～0.06g/cm2，所述铬钼合金层的密度为0.03～0.05g/cm2；在所述钒钼合金层和所述铬钼合金层中钼的质量百分比均为10%。
2.一种制备钛-钢电阻钎焊复合金属片的方法，其特征在于，该钛-钢电阻钎焊复合金属片为权利要求1所述用于钛-钢电阻钎焊的复合金属片，采用的制备装置包括铺粉单元、模具单元和压制单元；其中，
所述铺粉单元，包括电机、毛刷、筛板和振动马达；所述电机沿竖直方向向下固定，所述毛刷与所述电机连接并且在所述电机的带动下进行转动；所述筛板位于所述毛刷的下方，用于盛放粉末；所述振动马达与所述筛板连接，用于驱动所述筛板进行小幅度、高频率振动；粉末在所述毛刷的粉刷压力和所述振动马达对筛板的振动作用下穿过所述筛板均匀落下；
所述模具单元，包括上模冲、中模冲和下模冲；所述上模冲和所述下模冲上分别设有冲芯，所述中模冲上设有贯穿的冲孔；所述冲孔与所述冲芯的形状和尺寸相对应，并且所述上模冲的冲芯长度大于所述冲孔的深度，所述下模冲的冲芯长度小于所述冲孔的深度；
所述压制单元，包括压力机和压头；所述压头与所述压力机的输出端连接，并且在所述压力机的驱动下进行上下往复移动；
具体包括以下步骤：
步骤S1，将所述中模冲套设在所述下模冲上，并且保持所述中模冲朝上状态，将所述下模冲和所述中模冲放置在所述筛板下方；
步骤S2，将第一种混合粉末放置到所述筛板上，开启电机和振动马达，通过毛刷和振动马达使第一种混合粉末穿过筛板均匀掉落至冲孔内，完成第一层混合粉末的铺设；
步骤S3，完成第一层混合粉末的铺设后，将钎料放入冲孔内，并将第二种混合粉末放置到所述筛板上，重新启动电机和振动马达，使第二种混合粉末穿过筛板均匀掉落至冲孔内，完成第二层混合粉末的铺设；
步骤S4，完成两层混合粉末铺设后，将上模冲的冲芯插入中模冲的冲孔内，并将整个模具单元移至压力机下方，使压头与上模冲保持上下对齐；
步骤S5，启动压力机，通过压头对上模冲施加向下的压力，完成对冲孔内粉末和钎料的压制，从而获得压制而成的复合金属片。
3.根据权利要求2所述制备钛-钢电阻钎焊复合金属片的方法，其特征在于，在所述步骤S2和所述步骤S3中，根据筛板的通孔大小、毛刷转动速度、振动马达的振动幅度以及混合粉末颗粒大小，通过控制粉末铺设时间将钒钼混合粉末的铺设密度控制在0.04～0.06g/cm2，将铬钼混合粉末的铺设密度控制在0.03～0.05g/cm2。
4.根据权利要求2所述制备钛-钢电阻钎焊复合金属片的方法，其特征在于，在所述步骤S2和所述步骤S3中，进行铺粉前将挡粉板置于中模冲上，使挡粉板上的漏粉孔与冲孔对齐，用于控制落至中模冲上的粉末铺展形状以及回收多余粉末。
5.根据权利要求2所述制备钛-钢电阻钎焊复合金属片的方法，其特征在于，在所述步骤S5中，将压制过程中的压力控制在40～65MPa并且保压30s成型。
6.根据权利要求2所述制备钛-钢电阻钎焊复合金属片的方法，其特征在于，所述电机与所述筛板分别与一个水平杆连接，并且两个所述水平杆沿竖直方向固定在同一竖直杆上，两个水平杆的位置可调。
7.根据权利要求2所述制备钛-钢电阻钎焊复合金属片的方法，其特征在于，所述铺粉单元还包括挡粉板，所述挡粉板位于所述筛板下方，并且在所述挡粉板上设有与所述冲孔形状相同的漏粉孔。
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