CN112428652A - 多层金属复合板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层金属复合板的制备方法，包括以下步骤：将多块金属板坯放入焊接箱内；关闭焊接箱的箱门，通过抽真空装置将焊接箱内的空气抽走，使焊接箱内形成真空环境；启动安装于焊接箱内的电子束焊枪将多块金属板坯的四周的板缝焊接连接，从而形成密封的组合金属板坯；将组合金属板坯从焊接箱中取出，通过热轧复合装置将组合金属板坯进行热轧复合，使多块金属板坯冶金结合，从而形成多层金属复合板。本发明的多层金属复合板的加工方法，多块金属板坯之间的空气均被抽走，再焊接连接成组合金属板坯，最后将组合金属板坯进行热轧复合加工，组合金属板坯进行热轧时不会被氧化，热轧结合的质量好，操作简单，且不会对金属板坯的结构造成破坏。

Description

多层金属复合板的制备方法

技术领域

本发明涉及多层金属复合板的加工技术领域，特别地，涉及一种多层金属复合板的制备方法。

背景技术

层状金属复合材料能够利用各组元成分的独特性能，弥补单一的金属材料或因为整体性能不够或受到自然条件的局限带来的缺陷，例如高强度、高韧性、疲劳性能、冲击性能、腐蚀甚至形变性能。由耐腐蚀、高韧性和高强度的材料组成的层状金属复合材料能兼具良好的耐腐蚀性、强度和韧性，是其他传统材料无法获得的，因此，多层层状金属复合板越来越受到人们的高度重视。

现有的真空复合热轧板抽真空的方式多采用先将多层金属板坯叠合在一起，四周缝隙焊接密封，然后把小孔抽真空，再把小孔堵住，该工艺的缺点是：一板坯四周要倒坡口才能焊接，增加了工作量，焊接是在大气环境下焊，焊接部位易氧化，影响结合质量；二，先将板叠合在一起后再小孔抽真空，由于板与板之间缝隙小，缝隙中的空气分子很难被抽走，抽真空的时间长，真空度低，在后续热轧时未抽走的空气会氧化板坯，影响结合质量。

发明内容

本发明提供了一种多层金属复合板的加工方法，其目的为解决现有的多层金属板坯焊接时操作复杂，且多层板坯的缝隙之间存有空气导致多层金属板坯被氧化，结合质量差的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种多层金属复合板的制备方法，包括以下步骤：将多块金属板坯放入焊接箱内；关闭焊接箱的箱门，通过抽真空装置将焊接箱内的空气抽走，使焊接箱内形成真空环境；启动安装于焊接箱内的电子束焊枪将多块金属板坯的四周的板缝焊接连接，从而形成密封的组合金属板坯；将组合金属板坯从焊接箱中取出，通过热轧复合装置将组合金属板坯进行热轧复合，使多块金属板坯冶金结合，从而形成多层金属复合板。

进一步地，金属板坯放入焊接箱内前，包括以下步骤：将金属板坯的表面采用机械加工或酸洗化学手段进行氧化铁皮去除处理，从而将金属板坯表面洁净，以利于多块金属板坯冶金结合。

进一步地，多块金属板坯放入焊接箱内，包括以下步骤：将第一块金属板坯置于焊接箱内的工作台上；在剩下的多块金属板坯上相对的两侧面上均焊接辅助块，通过辅助块将剩下的多块金属板坯逐块放置于工作台上的台阶结构上，使多块金属板坯间隔排布。

进一步地，相邻的两块金属板坯之间的间隙不小于2mm。

进一步地，通过真空泵将焊接箱抽真空，且真空度不低于0.001Pa。

进一步地，多块金属板坯的焊接，包括以下步骤：启动焊接箱内的升降油缸带动台阶结构下移，使台阶结构上的多块金属板坯逐块叠合至工作台上的金属板坯上，并相互贴合紧密；通过焊接箱内的移动机构带动工作台移动，和/或通过移动电子束焊枪，使电子束焊枪沿两块贴合的金属板坯的四周的板缝进行焊接，以同样的方式完成多块金属板坯的四周的板缝焊接，从而形成密封的组合金属板坯。

进一步地，将组合金属板坯从焊接箱内取出后，将金属板坯上的辅助块切割去除。

进一步地，组合金属板坯进行热轧复合前，还包括以下步骤：将组合金属板坯置于加热炉中，在弱氧化性气氛下或惰性气体保护下加热至1050℃～1200℃，加热时间1～4小时，且出炉温度控制在1000℃～1100℃，保证组合金属板坯温度均匀。

进一步地，组合金属板坯进行热轧的开轧温度920℃以上，终轧温度不低于750℃。

进一步地，金属板坯为不锈钢板、碳钢板、铜板和/或铝板。

本发明具有以下有益效果：

本发明的多层金属复合板的加工方法，通过将多块金属板坯放入焊接箱中，通过真空泵将焊接箱抽成真空环境，从而将多块金属板坯之间的空气均被抽走，进而启动电子束焊枪将多块金属板坯的四周的板缝焊接连接成密封的组合金属板坯，电子束焊枪无需焊材，有利于节省成本，最后将组合金属板坯进行热轧复合加工，由于多块金属板坯之间没有空气，因此组合金属板坯进行热轧时不会被氧化，热轧结合的质量好，此外，操作简单，且不会对金属板坯的结构造成破坏。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的多层金属复合板的制备方法的流程示意图；

图2是本发明优选实施例的真空焊接装置的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的真空焊接装置的结构示意图；

图4是本发明优选实施例的真空焊接装置的俯视结构示意图。

图例说明：

1、金属板坯；2、焊接箱；3、真空泵；4、安装机构；41、工作台；42、升降油缸；43、辅助块；5、纵向移动机构；51、长度滑轨；52、滑轮；6、第一电子束焊枪；7、第二电子束焊枪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的多层金属复合板的制备方法的流程示意图；图2是本发明优选实施例的真空焊接装置的结构示意图；图3是本发明优选实施例的真空焊接装置的结构示意图；图4是本发明优选实施例的真空焊接装置的俯视结构示意图。

如图1所示，本实施例的多层金属复合板的制备方法，包括以下步骤：将多块金属板坯1放入焊接箱2内；关闭焊接箱2的箱门，通过真空泵3将焊接箱2内的空气抽走，使焊接箱2内形成真空环境；启动安装于焊接箱2内的电子束焊枪将多块金属板坯1的四周焊接连接，从而形成密封的组合金属板坯1；将组合金属板坯1从焊接箱2中取出，通过热轧复合装置将组合金属板坯1进行热轧复合，使多块金属板坯1冶金结合，从而形成多层金属复合板。本发明的多层金属复合板的加工方法，通过将多块金属板坯1放入焊接箱2中，通过真空泵3将焊接箱2抽成真空环境，从而将多块金属板坯1之间的空气均被抽走，进而启动电子束焊枪将多块金属板坯1的四周的板缝焊接连接成密封的组合金属板坯1，电子束焊枪无需焊材，有利于节省成本，最后将组合金属板坯1进行热轧复合加工，由于多块金属板坯1之间没有空气，因此组合金属板坯1进行热轧时不会被氧化，热轧结合的质量好。在本实施例中，金属板坯1为不锈钢板、碳钢板、铜板和/或铝板。

金属板坯1放入焊接箱2内前，包括以下步骤：将金属板坯1的表面采用机械加工或酸洗化学手段进行氧化铁皮去除处理，从而将金属板坯1表面洁净，以利于多块金属板坯1冶金结合。先去除金属板坯1表面的油污、氧化物、飞边毛刺，然后进行酸洗处理，最后再用丙酮清洗处理。

多块金属板坯1放入焊接箱2内，包括以下步骤：将第一块金属板坯1置于焊接箱2内的工作台41上；在剩下的多块金属板坯1上相对的两侧面上均焊接辅助块43，通过辅助块43将剩下的多块金属板坯1逐块放置于工作台41上的台阶结构上，使多块金属板坯1间隔排布。相邻的两块金属板坯1之间的间隙不小于2mm。在本实施例中，多个辅助块43焊接于金属板坯1的相对的两侧壁面上长度，以置于台阶结构的台阶面上，使多块金属板坯1间隔排布，以便于真空泵3将焊接箱2抽真空时，金属板坯1之间的空气也全部抽走。通过抽真空装置将焊接箱2抽真空，且真空度不低于0.001Pa。保证焊接箱2内的氧气含量符合要求，从而保证多块金属板坯1的贴合面处在热轧过程中不被氧化，而形成冶金结合层。

多块金属板坯1的焊接，包括以下步骤：启动焊接箱2内的升降油缸42带动台阶结构下移，使台阶结构上的多块金属板坯1逐块叠合至工作台41上的金属板坯1上，并相互贴合紧密；通过焊接箱2内的移动机构带动工作台41移动，和/或通过移动电子束焊枪，使电子束焊枪沿两块贴合的金属板坯1的四周的板缝进行焊接，以同样的方式完成多块金属板坯1的四周的板缝焊接，从而形成密封的组合金属板坯1。将组合金属板坯1从焊接箱2内取出后，将金属板坯1上的辅助块43切割去除。

组合金属板坯1进行热轧复合前，还包括以下步骤：将组合金属板坯1置于加热炉中，在弱氧化性气氛下或惰性气体保护下加热至1050℃～1200℃，加热时间1～4小时，且出炉温度控制在1000℃～1100℃，保证组合金属板坯1温度均匀。组合金属板坯1进行热轧的开轧温度920℃以上，终轧温度不低于750℃。

如图2所示，本实施例的多层金属复合板的真空焊接装置，用于将多层金属板坯1的板缝焊接连接，真空焊接装置包括焊接箱2以及与焊接箱2连通的用于将焊接箱2抽真空的真空泵3，焊接箱2上设有用于焊接板缝的焊接机构以及用于定位安装多层金属板坯1的安装机构4；焊接机构与安装机构4可相对移动地设置，以使焊接机构的焊接端沿板缝进行焊接。本发明的多层金属复合板的真空焊接装置，通过将多层金属板坯1定位安装于焊接箱2内，通过真空泵3将焊接箱2抽成真空状态，并且使多层金属板坯1之间间隙内的空气均被抽走，通过将焊接机构与安装机构4可相对移动地设置，因此通过调节焊接机构和/或安装机构4的位置，使焊接机构的焊接端沿多层金属板坯1的板缝进行焊接，焊接部位不会被氧化，结合质量好，并且金属板坯1之间的缝隙中没有空气，因此焊接连接后的多层金属板坯1在后续进行热轧时不会被氧化，多层金属板坯1热轧结合的质量好。

如图2和图3所示，安装机构4包括工作台41以及设于工作台41上的升降装置，通过将下层的金属板坯1置于工作台41上，并通过将上层的金属板坯1架设于升降装置的活动端上，使多层金属板坯1之间具有间隙，以通过真空泵3快速将多层金属板坯1之间的空气抽走，进而通过升降装置的活动端带动上层的金属板坯1下移至与下层的金属板坯1贴合以便进行焊接。通过升降装置的活动端带动上层的金属板坯1下移至与下层的金属板坯1贴合进行焊接。升降装置的活动端设有台阶结构，最底层的金属板坯1放置于工作台41上，真空焊接装置还包括用于将除最底层外的其他层金属板坯1逐层间隔架设于台阶结构的多层台阶上的辅助块43。台阶结构的台阶数量大于或等于除最底层外的多层金属板坯1的数量。相邻两层台阶的高度距离不小于2mm。相邻两层金属板坯1之间的间隙不小于2mm，以使真空泵3快速地将多层金属板坯1之间的空气抽走。可选地，通过不同高度的升降装置分别架设不同层高的金属板坯1，以使多层金属板坯1逐层间隔布设。在本实施例中，升降装置包括安装于工作台41上的多个升降油缸42。升降油缸42的活塞杆的顶端设有台阶结构。八个升降油缸42安装于工作台41上，且对称分布于多层金属板坯1的四周。焊接前，在除最底层外的多层金属板坯1的侧壁面上焊有辅助块43，从而逐层间隔架设于升降油缸42的活塞杆顶端的多层台阶上。焊接时，通过控制升降油缸42下降直至最底层金属板坯1的上一层金属板坯1与最底层金属板坯1相贴合，进而通过调节焊接机构和/或安装机构4移动，使焊接机构的焊接端位于最下面的两层金属板坯1的板缝处，进而通过调节焊接机构或安装机构4沿板缝移动，使焊接机构的焊接端沿板缝焊接；再以上述同样的方法将倒数第三层金属板坯1与倒数第二层金属板坯1焊接连接，从而将多层金属板坯1由低到高地逐层焊接连接。可选地，真空焊接装置还包括用于控制真空焊接装置的工作状态的焊接控制系统。真空泵3工作台41上设有用于感应台阶结构上不同台阶的位置的定位机构。定位机构包括与焊接控制系统连接的光电传感器，焊接控制系统根据光电传感器的信号控制升降机构的升降和停止。

可选地，焊接箱2内设有用于带动工作台41沿金属板坯1的长度方向移动的纵向移动机构5。可选地，焊接箱2内还设有用于带动工作台41沿金属板坯1的宽度方向移动的横向移动机构。可选地，纵向移动机构5的固定端安装于横向移动机构的活动端上，横向移动机构的固定端安装于焊接箱2的内底面上；或者横向移动机构的固定端安装于纵向移动机构5的活动端上，纵向移动机构5的固定端安装于焊接箱2的内底面上。

如图2、图3以及图4所示，焊接机构包括安装于焊接箱2的侧壁面上并朝工作台41方向布设的用于焊接板缝的电子束焊枪。焊接箱2上设有用于安装电子束焊枪并带动电子束焊枪沿多层金属板坯1的厚度方向移动的垂直移动机构。可选地，焊接箱2上设有用于安装电子束焊枪并带动电子束焊枪沿多层金属板坯1的焊缝移动的水平移动机构。焊接多层金属板坯1的长度方向的板缝时，通过水平移动机构带动电子束焊枪沿板缝移动进行焊接，或者通过纵向移动机构5带动工作台41沿金属板坯1的长度方向移动，使电子束焊枪沿金属板坯1的长度方向焊接焊缝。焊接多层金属板坯1的宽度方向的板缝时，通过水平移动机构带动电子束焊枪沿板缝移动进行焊接，或者通过横向移动机构带动工作台41沿金属板坯1的宽度方向移动，使电子束焊枪沿金属板坯1的宽度方向焊接焊缝。

如图2、图3以及图4所示，在本实施例中，焊接箱2内设有用于驱动工作台41沿金属板坯1的长度方向移动的纵向移动机构5。纵向移动机构5包括沿金属板坯1的长度方向布设于焊接箱2的内底面上的长度滑轨51，工作台41的底面设有与长度滑轨51相匹配的滑轮52，纵向移动机构5还包括设于焊接箱2内的用于推动工作台41沿竖直滑轨滑动的长度驱动装置。可选地，长度驱动装置包括沿金属板坯1的长度方向布设的长度油缸，长度油缸的活动端与工作台41连接，通过长度油缸沿金属板坯1的长度方向推动工作台41沿长度滑轨51滑动。可选地，长度驱动装置包括与工作台41的底面螺纹匹配连接的长度丝杠以及用于带动长度丝杠转动以使工作台41沿长度滑轨51滑动的电机。在本实施例中，焊接箱2置于焊接台上，焊接台上沿长度滑轨51的延伸方向设有与长度滑轨51连接的延伸滑轨，焊接箱2的箱门安装于靠近延伸滑轨的一侧。通过开启焊接箱2的箱门，将工作台41沿延伸滑轨和长度滑轨51滑入或滑出焊接箱2。

如图2、图3以及图4所示，在本实施例中，焊接机构包括安装于焊接箱2的侧壁面上的用于沿金属板坯1的长度方向焊接板缝的第一电子束焊枪6以及安装于焊接箱2的侧壁面上的用于沿金属板坯1的宽度方向焊接板缝的第二电子束焊枪7。焊接箱2呈矩形，两个第一电子束焊枪6相对布设于焊接箱2的两个长度方向的侧壁面，两个第二电子束焊枪7相对布设于焊接箱2的两个宽度方向的侧壁面。焊接箱2上设有用于安装第一电子束焊枪6并带动第一电子束焊枪6沿多层金属板坯1的厚度方向移动的第一垂直移动机构、用于安装第二电子束焊枪7并带动第二电子束焊枪7沿多层金属板坯1的厚度方向移动的第二垂直移动机构以及用于安装第二电子束焊枪7并带动第二电子束焊枪7沿多层金属板坯1的宽度方向移动的焊枪水平移动机构。

如图2、图3以及图4所示，在本实施例中，将表面处理好的最底层的金属板坯1定位放置于工作台41上；将表面处理好的其他多层金属板坯1的侧壁面上焊接多个辅助块43，且多个辅助块43的布设位置与多个升降油缸42的布设位置相对应；将其他多层金属板坯1按顺序对应放置于升降油缸42的活塞杆顶端的多层台阶上；移动工作台41进入焊接箱2内，关上焊接箱2的箱门，启动真空泵3，将焊接箱2抽到设定的真空度后(≤0.01Pa)，启动升降油缸42，使升降油缸42的活塞杆带动倒数第二层的金属板坯1下移与最底层的金属板坯1叠合到一起，调整第一电子束焊枪6对准最底层金属板坯1与倒数第二层金属板坯1之间长度方向的板缝，开始焊接并同时沿金属板坯1的长度方向移动工作台41，将最底层金属板坯1与倒数第二层金属板坯1之间长度方向的板缝焊接连接；再按同样的方法由低到高地逐层焊接好其他多层金属板坯1的长度方向的板缝；移动工作台41带动组合好的多层金属板坯1靠近一侧的第二电子束焊枪7，沿多层金属板坯1的厚度调节第二电子束焊枪7对准最底层金属板坯1与倒数第二层金属板坯1之间宽度方向的板缝，焊接并沿多层金属板坯1的宽度方向移动第二电子束焊枪7，将最底层金属板坯1与倒数第二层金属板坯1之间宽度方向的板缝焊接好，再按同样的方法由低到高地逐层焊接好其他多层金属板坯1的一侧的宽度方向的板缝；再移动工作平台带动组合好的多层金属板坯1靠近另一侧的第二电子束焊枪7，以同样的方法焊接好多层金属板坯1的另一侧的宽度方向的板缝；将焊接好的组合金属板坯移出焊接箱2，多层金属板坯1的真空焊接完成。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多层金属复合板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将多块金属板坯(1)放入焊接箱(2)内；

关闭焊接箱(2)的箱门，通过真空泵(3)将焊接箱(2)内的空气抽走，使焊接箱(2)内形成真空环境；

启动安装于焊接箱(2)内的电子束焊枪将多块金属板坯(1)的四周的板缝焊接连接，从而形成密封的组合金属板坯(1)；

将组合金属板坯(1)从焊接箱(2)中取出，通过热轧复合装置将组合金属板坯(1)进行热轧复合，使多块金属板坯(1)冶金结合，从而形成多层金属复合板。

2.根据权利要求1所述的多层金属复合板的制备方法，其特征在于，金属板坯(1)放入焊接箱(2)内前，包括以下步骤：

将金属板坯(1)的表面采用机械加工或酸洗化学手段进行氧化铁皮去除处理，从而将金属板坯(1)表面洁净，以利于多块金属板坯(1)冶金结合。

3.根据权利要求1所述的多层金属复合板的制备方法，其特征在于，多块金属板坯(1)放入焊接箱(2)内，包括以下步骤：

将第一块金属板坯(1)置于焊接箱(2)内的工作台(41)上；

在剩下的多块金属板坯(1)上相对的两侧面上均焊接辅助块(43)，通过辅助块(43)将剩下的多块金属板坯(1)逐块放置于工作台(41)上的台阶结构上，使多块金属板坯(1)间隔排布。

4.根据权利要求3所述的多层金属复合板的制备方法，其特征在于，

相邻的两块金属板坯(1)之间的间隙不小于2mm。

5.根据权利要求1所述的多层金属复合板的制备方法，其特征在于，

通过真空泵(3)将焊接箱(2)抽真空，且真空度不低于0.001Pa。

6.根据权利要求3所述的多层金属复合板的制备方法，其特征在于，多块金属板坯(1)的焊接，包括以下步骤：

启动焊接箱(2)内的升降油缸(42)带动台阶结构下移，使台阶结构上的多块金属板坯(1)逐块叠合至工作台(41)上的金属板坯(1)上，并相互贴合紧密；

通过焊接箱(2)内的移动机构带动工作台(41)移动，和/或通过移动电子束焊枪，使电子束焊枪沿两块贴合的金属板坯(1)的四周的板缝进行焊接，以同样的方式完成多块金属板坯(1)的四周的板缝焊接，从而形成密封的组合金属板坯(1)。

7.根据权利要求3所述的多层金属复合板的制备方法，其特征在于，

将组合金属板坯(1)从焊接箱(2)内取出后，将金属板坯(1)上的辅助块(43)切割去除。

8.根据权利要求1所述的多层金属复合板的制备方法，其特征在于，组合金属板坯(1)进行热轧复合前，还包括以下步骤：

将组合金属板坯(1)置于加热炉中，在弱氧化性气氛下或惰性气体保护下加热至1050℃～1200℃，加热时间1～4小时，且出炉温度控制在1000℃～1100℃，保证组合金属板坯(1)温度均匀。

9.根据权利要求1所述的多层金属复合板的制备方法，其特征在于，

组合金属板坯(1)进行热轧的开轧温度920℃以上，终轧温度不低于750℃。

10.根据权利要求1所述的多层金属复合板的制备方法，其特征在于，

金属板坯(1)为不锈钢板、碳钢板、铜板和/或铝板。

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