[发明专利]一种金属复合板的一体化制备成形系统及方法

说明书

本发明属于复合板的非晶合金连接和柔性成形技术领域，更具体地，涉及一种金属复合板的一体化制备成形系统及方法。该系统包括前置超声预成形组件和后置主成形组件；前置超声预成形组件用于对预热后的复合待成形复合板坯除去氧化层，并使部分非晶合金被压入待复合成形的金属板表面凹槽中，起到预焊接的作用；再利用后置主成形组件的工具头将加热至过冷液相区的非晶合金压入并充满金属板表面的凹槽中。本发明将现有技术金属板的整体复合离散为金属板之间的点复合，使得金属板之间各个区域随工具头的运动均能被施加相同的应力，以板料的局部变形代替整体变形，减小了板料的回弹量和应力集中现象，实现了变形的均匀分布，提高了板料的成形极限。

技术领域

本发明属于复合板的非晶合金连接和柔性成形技术领域，更具体地，涉及一种金属复合板的一体化制备成形系统及方法。

背景技术

目前层状金属复合板生产方法有爆炸焊接热轧法、直接轧制复合法、烧结复合法、铸轧复合法等。爆炸焊接热轧复合板制备时需要特定爆场，爆炸复合板的结合强度受板料表面光洁度影响，而且存在难以加工薄板，复合后板材表面质量差，需要进行二次处理，生产率低，噪音大等缺陷；直接轧制复合法工艺流程长，且较多的复合道次易使金属分层且厚度不均匀，对于力学性能和熔点差异大的异种金属，轧制复合过程中会存在变形不协调问题，难以得到质量均匀结合面；烧结复合法只能用于复合孔隙率高的金属材料，适用范围窄，复合工序复杂，能耗大；铸轧复合法在进行复合板制备时需要较高的复合温度，由于复层金属和复合金属熔点不同，结合面容易产生熔损、氧化。

通过线复合或面复合方式制备复合板时，施加在板面上的应力通常为非均匀分布，增大了板与板之间和板面之间的开裂风险，使得板之间不同区域结合质量不同，降低了复合板的整体结合强度。同时现有复合板的制备成形技术多为制备和成形分步进行，无法在单工序内完成，并且复合板在成形时由于局部应力过大或变形残余应力原因易产生开裂、回弹等问题，降低了复合板的成形质量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种金属复合板的一体化制备成形系统及方法，其充分结合非晶合金本身的特点，针对复合金属板的制备成形质量要求，对复合板的制备成形方法进行重新设计，提出了一种金属复合板的离散、渐进式制备成形一体化系统及方法，解决了现有技术复合板的制备成形技术多为制备和成形分步进行，无法在单工序内完成，并且复合板在成形时由于局部应力过大或变形残余应力原因易产生开裂、回弹等问题，降低了复合板的成形质量等的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属复合板的一体化制备成形系统，包括夹紧单元、预热单元和渐进式制备成形单元；其中：

所述夹紧单元用于固定待成形复合板坯以便于对其进行制备成形加工；所述待成形复合板坯具有层叠结构，包括两层或多层待复合成形的金属板，还包括任意相邻两层待复合成形的金属板之间的非晶合金薄板；且所述任意相邻两层待复合成形的金属板与所述非晶合金薄板相接触的表面开设有凹槽；

所述预热单元用于对所述待成形复合板坯进行预热，预热温度低于所述非晶合金薄板的玻璃化转变温度；

所述渐进式制备成形单元包括前置超声预成形组件和后置主成形组件；所述前置超声预成形组件用于对经预热处理后的待成形复合板坯通过超声振动去除所述复合板坯内部的氧化层，并同时通过施加压力使得所述非金合金薄板部分充填入所述待复合成形的金属板表面的凹槽中以实现预成形；所述后置主成形组件用于对经所述前置超声预成形组件进行预成形后的复合板坯进一步成形，利用所述主成形组件对所述复合板坯加热加压，使得所述复合板坯中的非晶合金薄板被加热至过冷液相区的超塑性状态，利用所述主成形组件产生的压力将处于超塑性状态的非晶合金进一步压入至所述待复合成形金属板的凹槽中；

工作时，所述前置超声预成形组件和后置主成形组件按照预设的轨迹对所述待成形复合板坯依序进行渐进式加工处理，同时完成制备和成形过程。