[发明专利]一种摩擦焊组坯轧制金属复合板的方法

说明书

本发明涉及层状金属复合材料制造技术领域，具体涉及一种摩擦焊组坯轧制金属复合板的方法。所述方法包括以下步骤：对基层金属和复层金属表面进行预处理，确保焊接面光滑干净，基层金属表面和复层金属表面相互平行；通过摩擦焊接方式对基层金属表面和复层金属表面进行搭焊复合，得复合板坯；对焊缝边缘进行打磨处理后，将复合板坯进行冷轧或热轧处理以及扎后热处理。本发明所述方法通过摩擦焊组坯，可以一次焊接组坯成功，无需真空等额外处理方式，有效简化了复合板组坯流程，提高生产效率和金属收得率，所得金属复合板界面结合强度高，质量稳定。

技术领域

本发明涉及层状金属复合材料制造技术领域，具体涉及一种摩擦焊组坯轧制金属复合板的方法。

背景技术

目前生产金属复合板的方法主要有爆炸焊、堆焊和热压轧制等。爆炸焊组坯危险性高，工序复杂难度高；堆焊复合热输入大，易引起基板的变形，而且堆焊层的表面不平整，堆焊之后仍需要大量的机械加工；热压轧制复合需要抽真空组坯，以防止界面间氧化和脆性化合物生成，其真空组坯方式难度较高，金属收得率较低。

摩擦焊被誉为未来的绿色焊接技术。摩擦焊是利用工件摩擦产生的热量作为热源，再将两个工件用压力黏合在一起完成焊接的一种压焊方式。高速摩擦的话可以让两个物体紧紧的融为一体，摩擦焊接就是将不同的金属强行捆绑在一起，利用压力将它们的接触区紧紧的焊接，强力的摩擦力可以释放热能，让材料在其压力下重新成型。

摩擦焊接成本低，不需要开坡口，焊缝一道焊成，不需要多道焊接，焊接速率高，最高焊速可达1000mm/min；其材料损耗小，可节省大量的贵重金属，提高金属利用率；焊接过程中不产生与熔化和凝固冶金有关的一些焊接缺陷和焊接脆化现象，由于加热时间短，热影响区窄，组织无明显粗化。

现有金属复合板的制备多采用搅拌焊接方法，如中国专利申请CN112025078A公开了一种异质金属层状复合板的搅拌摩擦焊接方法，该方法在复合板中复板一侧预设的待焊接位置处添加与复板材质相同的补偿板，再进行搅拌摩擦焊，来避免复板在搅拌摩擦焊接过程中出现的稀释问题，从而保证异质双金属层状复合板接头的力学性能与功能性。中国发明专利CN104607796B公开了一种金属复合板结合面过渡层可控的搅拌摩擦焊接方法，通过搅拌摩擦焊用搅拌头实现对焊接过程中金属复合板结合界面过渡层的控制。该发明通过使用金属复合板结合面过渡层可控的单轴肩搅拌头和双轴肩搅拌头，控制金属复合板结合界面处塑化金属流动行为，实现结合界面的层流流动状态，减少焊接接头中复合板基板与复板之间的不同金属原子间相互扩散形成脆性相，实现复合板直接搅拌摩擦焊接成型。

搅拌摩擦焊接需要搅拌针深入两工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，摩擦生热来完成焊接，所以只能封焊双金属板的边缘，再通过内部抽真空来防止轧制时的内部缝隙间的氧化，其根源上还是类似于常规工艺固固热轧复合的组坯工艺。搅拌摩擦焊不能全表面焊接的原因为：其探针式焊接结构使搅拌摩擦焊单面焊接深度最深为55mm，双面焊接也才110mm，所以只能将双金属的表面的边缘进行封焊，达不到非真空组坯的目的。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种摩擦焊组坯轧制金属复合板的方法，本发明所述方法采用摩擦焊接对复合金属结合面进行摩擦加热加压焊接组坯，可有效简化复合板组坯生产流程，提高生产效率和金属收得率，增强界面复合质量。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种摩擦焊组坯轧制金属复合板的方法，包括以下步骤：对基层金属和复层金属表面进行预处理，确保焊接面光滑干净，基层金属表面和复层金属表面相互平行；通过摩擦焊接方式对基层金属表面和复层金属表面进行搭焊复合，得复合板坯；对焊缝边缘进行打磨处理后，将复合板坯进行冷轧或热轧处理以及扎后热处理。

进一步地，所述摩擦焊接为线性摩擦焊，基层金属和复层金属在动力源驱动下做相对直线往复运动，在压力下接触相互摩擦，在摩擦热和顶锻力作用下形成固相接头。线性摩擦焊是双金属板面对面的摩擦焊接，双表面是完全的液液复合，中间无缝隙无氧化空间，属于液液间的冶金复合。