一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法技术

本发明专利技术提供的一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法，采用超声焊接进行封边，焊接温度低、速率高，不会形成金属间化合物影响金属薄带的后续轧制复合，同时通过预封边的方式防止封边带材加热过程中接触面表面氧化层的形成；采用的温轧工艺能够提升金属薄带的协调变形性能，尤其是常温下变形能力有限的金属材料，有效实现金属带材的轧制复合，减小了复合所需要的压下率，从而降低对于轧制装备的性能要求；最后可根据复合薄带产品种类进行灵活调整，适用于批量生产。适用于批量生产。适用于批量生产。

【技术实现步骤摘要】
一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法


[0001]本专利技术属于金属复合薄带制备
，具体涉及一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法。

技术介绍

[0002]微机电系统在航空航天、电子通信、仪器仪表等领域有着非常广泛的应用，生产微型零部件的重要原材料——优质精密金属薄带的需求与日俱增。单层金属薄带的使用性能具有局限性，并且由于铜、钛等部分有色金属价格昂贵，这会提升带材的制造与使用成本。多金属材料复合薄带往往具备不同金属材料的优点，并且可以通过采用价格低廉的辅材可以有效控制复合薄带的生产成本。例如，采用铜、钢复合薄带替代单一的纯铜或铜合金薄带可以节约大量的贵金属铜，并且充分发挥铜优异的减摩性、导电性能和钢的高韧性能。因此，复合薄带是单金属薄带的有效替代，具有很好的经济效益和广阔的应用前景。
[0003]复合薄带通常是通过轧制工艺进行生产。常温下轧制复合的基本原理是通过轧制力的作用使得两种或两种以上的金属薄带同时产生塑性变形，表面金属层破裂从而裸露出新鲜金属，进而在接触面间形成机械结合与冶金结合。一般情况下，需要通过后续的扩散热处理进一步提升结合强度。但由于不同金属的机械性能存在差异，采用较大的压下率会引起带材变形及应力分布不均匀。对于常温下难变形的金属，还会存在由于轧制过程中产生的变形热有限，塑性变形能力不足、变形抗力较大的问题，从而进一步提升轧制难度和对于轧制设备的要求。
[0004]对金属薄带进行加热是解决上述问题的有效方法之一。提高轧制温度能够提升金属薄带的变形能力，降低变形抗力，同时能够促进不同金属间的元素扩散，有利于在接触界面形成冶金结合，从而在相对较小的压下率条件下获得更好的结合性能。但轧制过程中，由于温度升高，金属薄带表面尤其是待结合的表面极易形成新的氧化层，导致界面条件恶化，造成局部缺陷，降低了复合薄带结合界面的稳定性。因此，解决接触面氧化是实现复合薄带带升温轧制生产的关键问题之一，同时还需要与之相配套的批量轧制生产方案。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的缺点和不足，提供一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法，从而可解决现有复合金属薄带温轧时界面易氧化导致性能下降的问题。
[0006]为实现本专利技术目的而提供的一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一，对待复合的金属带材的表面进行在线打磨、清洗与常温干燥处理；
[0008]步骤二，在步骤一得到金属带材之间叠加中间辅助层带材后送入真空封闭腔体内，在通过平压机构固定后利用超声焊接机进行逐段焊接封边，得到成卷的封边组合带材；
[0009]步骤三，将步骤二得到的成卷的封边组合带材转移到温轧开卷机上，通过箱式电热炉对封边组合带材进行在线加热，所述箱式电热炉的加热温度设置为金属带材的回复温
度与再结晶温度之间；
[0010]步骤四，对步骤三得到的封边组合带材施加前、后张力，使用凸台轧辊进行温轧复合，从而得到成卷的复合金属薄带；
[0011]步骤五，切除步骤四得到的复合金属薄带两侧残留的封边焊接区域，最终得到厚度与结合强度合格的复合金属薄带卷。
[0012]作为上述方案的进一步改进，所述复合薄带宽度范围为≥20mm，厚度范围为0.01
‑
0.5mm。
[0013]作为上述方案的进一步改进，所述步骤二中的真空封闭腔体包括两个一级负压腔和二级负压舱，所述一级负压腔、二级负压舱内均需维持真空状态或者通入惰性保护气体，以避免封边带材加热过程中的表面氧化。
[0014]作为上述方案的进一步改进，所述二级负压舱的出口和入口均与一级负压腔连通，所述一级负压腔的外壳内布置有四组紧密贴靠的软橡胶辊，所述软橡胶辊包括有固定轴，所述固定轴的外层固定有支撑钢辊，所述支撑钢辊的圆周外表面包覆有软橡胶套，所述固定轴的两端固定在一级负压腔的外壳上，所述一级负压腔的入口、出口均设置有密封胶条，所述支撑钢辊的侧面与一级负压腔的外壳之间设置有密封胶皮，所述软橡胶套、密封胶条及密封胶皮协同实现封闭腔体的动态密封效果。
[0015]作为上述方案的进一步改进，所述步骤二中的平压机构由支撑台、固定在支撑台机架上的气压缸、平压板组成，所述气压缸的推杆与平压板连接，从而带动平压板上下运动，所述平压机构与超声焊接机相互独立。
[0016]作为上述方案的进一步改进，所述支撑台与平压板可根据带材宽度进行更换，满足不同宽度带材的封边需求。
[0017]作为上述方案的进一步改进，所述气压缸带动平压板上下往复动作与步进式收卷机收卷动作同步，所述超声焊接单元的前、后位置设置具有张力辅助辊，通过摩擦对预封边带材施加张力，防止步进式收卷机启停造成预封边带材的局部褶皱。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]与现有技术相比，本专利技术提供的一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法，采用超声焊接进行封边，焊接温度低、速率高，不会形成金属间化合物影响金属薄带的后续轧制复合，同时通过预封边的方式防止封边带材加热过程中接触面表面氧化层的形成；采用的温轧工艺能够提升金属薄带的协调变形性能，尤其是常温下变形能力有限的金属材料，有效实现金属带材的轧制复合，减小了复合所需要的压下率，从而降低对于轧制装备的性能要求；最后可根据复合薄带产品种类进行灵活调整，适用于批量生产。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的工艺流程示意图；
[0021]图2是本专利技术步骤二中负压真空环境下超声焊接封边工艺的装置示意图；
[0022]图3是图2中的A截面剖视图；
[0023]图4是图2中的B截面半剖视图；
[0024]图5是图4中的C截面半剖视图；
[0025]图6是图本专利技术步骤二中金属带材之间叠加中间辅助层带材的截面示意图；
[0026]图7是本专利技术中步骤三到步骤四在线加热温轧复合工艺的装置示意图。
[0027]其中，1
‑
开卷机；2
‑
在线打磨、清洗、常温干燥单元；3
‑
金属带材；4
‑
中间辅助层带材；5
‑
输送辅助辊；6
‑
平整辅助辊；7
‑
一级负压腔；8
‑
密封胶条；9
‑
软橡胶辊；10
‑
二级负压舱；11
‑
导向辊；12
‑
张力辅助辊；13
‑
超声焊接机；14
‑
封边带材；15
‑
步进式收卷机；16
‑
外壳；17
‑
密封胶皮；18
‑
固定轴；19
‑
软橡胶套；20
‑ꢀ
支撑钢辊；22
‑
超声焊接机；23
‑
超声焊接头；24
‑
支撑台；25
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，对待复合的金属带材(3)的表面进行在线打磨、清洗与常温干燥处理；步骤二，在步骤一得到金属带材(3)之间叠加中间辅助层带材(4)后送入真空封闭腔体内，在通过平压机构固定后利用超声焊接机(22)进行逐段焊接封边，得到成卷的封边组合带材(14)；步骤三，将步骤二得到的成卷的封边组合带材(14)转移到温轧开卷机(30)上，通过箱式电热炉(31)对封边组合带材(14)进行在线加热，所述箱式电热炉(31)的加热温度设置为金属带材(3)的回复温度与再结晶温度之间；步骤四，对步骤三得到的封边组合带材(14)施加前、后张力，使用凸台轧辊(37)进行温轧复合，从而得到成卷的复合金属薄带(35)；步骤五，切除步骤四得到的复合金属薄带(35)两侧残留的封边焊接区域(29)，最终得到厚度与结合强度合格的复合金属薄带卷。2.根据权利要求1所述的一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法，其特征在于：所述复合薄带宽度范围为≥20mm，厚度范围为0.01
‑
0.5mm。3.根据权利要求1所述的一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法，其特征在于：所述步骤二中的真空封闭腔体包括两个一级负压腔(7)和二级负压舱(10)，所述一级负压腔(7)、二级负压舱(10)内均需维持真空状态或者通入惰性保护气体，以避免封边带材(14)加热过程中的表面氧化。4.根据权利要求3所述的一种采用超声焊接预封边的真空温轧制备复合薄带的方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，张浩然，丁青山，郭雄伟，任忠凯，刘元铭，韩建超，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：