基于激光熔覆与轧制复合的金属层合板及其制法和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于激光熔覆与轧制复合的金属层合板的制法，包括以下步骤：S01，将金属板待复合面进行修磨处理，露出新鲜、平整、干净的加工表面，获得金属基板；S02，将覆层粉末干燥以提高粉末流动性；S03，在金属基板表面形成一层冶金结合的熔覆层，获得熔覆的金属基板；S04，将熔覆的金属基板依次经激光加工机上的砂轮打磨、润滑、清洗、轧辊轧制和卷曲工序，获得双层金属层合板；S05，以双层金属层合板为基板，重复S03

【技术实现步骤摘要】
基于激光熔覆与轧制复合的金属层合板及其制法和应用


[0001]本专利技术涉及一种基于激光熔覆与轧制复合的金属层合板及其制法和应用，属于金属层合板激光熔覆


技术介绍

[0002]金属层合板是由两种或两种以上不同金属材料复合制备而成，它既保持各层材料原有的性能特征，又有在物理、力学和机械性能方面比单一材料更加优越的特点。由于海洋、航空等高端运载器工程的发展，要求材料具有高强度、耐腐蚀、耐高温等性能，对材料的耐蚀耐磨等性能提出了更高要求，甚至某些特殊材料要求材料强度增大，但比重减小。金属层合板这种复合板具有不同材料面结合性能弱化和沿板厚方向材料、力学性能存在不均匀的问题，导致其成形精度、质量难以精确控制，甚至失效，限制了运载器的承载能力，也影响石油、化工、水利等领域中关键零部件的使用性能。
[0003]现有金属层合板制备方法中结合面存在缺陷问题，常规的金属复合板是将复材和基材重叠，周围焊接，通过热轧使复材与基材结合在一起的方法。在剪切变形力的作用下，两种金属间的接触表面十分类似于粘滞流体，更趋向于流体特性。一旦新生金属表面出现，它们便产生粘着摩擦行为，有利于接触表面间金属的固着，以固着点为基础（或核心），在高温热激活条件下形成稳定的热扩散，从而实现金属间的焊接结合，但是，轧制出来的金属复合板之间的结合力度并不是很好，再而，金属复合板的表面涂层通过轧制技术是无法实现的，通过电镀结合力度又不高。目前市场缺乏多层多种梯度材料的复合技术，故亟需一种基于激光熔覆与轧制复合的金属层合板及其制法和应用。
专利技术内容
[0004]本专利技术的目的是，针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于激光熔覆与轧制复合的金属层合板的制法，该法可以等比例的减少涂层的薄度，获得了冶金结合及组织性能均完好的金属复合板，屈服强度和延伸率达到了一定的标准。
[0005]本专利技术的另一目的是，提供一种由本专利技术的制法获得的金属层合板。
[0006]本专利技术的另一目的是，提供一种由本专利技术的制法获得的金属层合板在运载器中的应用。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于激光熔覆与轧制复合的金属层合板的制法，包括以下步骤：S01，将金属板待复合面进行修磨处理，露出新鲜、平整、干净的加工表面，获得金属基板；S02，将覆层粉末干燥以提高粉末流动性；S03，将金属基板置于激光加工机的工作台上，通过工作台上的传送辊传送金属基板，同时打开激光加工机上的、位于传送辊上方的、扫描方向相互垂直的第一激光熔覆头和第二激光熔覆头，在惰性气氛保护下，同轴同步输送送粉量为1.5
‑
2.5g/min的干燥后的覆
层粉末，第一激光熔覆头和第二激光熔覆头的功率为500
‑
600W，扫描速度为300
‑
500mm/min，移动搭接系数为0.3
‑
0.4，光斑直径为2
‑
3mm；第一激光熔覆头沿扫描方向熔覆，形成单道熔覆层，然后，第二激光熔覆头沿垂且于第一激光熔覆头扫抽方向的搭接方向的移动搭接系数的搭接距离继续扫描，形成双道熔覆层，以此类推，多次重复上述扫描，即在金属基板表面形成一层冶金结合的熔覆层，获得熔覆的金属基板；S04，将熔覆的金属基板依次经激光加工机上的砂轮打磨、润滑、清洗、轧辊轧制和卷曲工序，获得双层金属层合板。
[0008]还包括以双层金属层合板为基板，重复S03
‑
S04，获得多层金属层合板。
[0009]金属板包括碳钢板或碳素合金钢板。
[0010]覆层粉末包括不锈钢粉末、钛合金粉末或者铝合金粉末。
[0011]第一激光熔覆头和第二激光熔覆头由连续型固体激光器控制。
[0012]惰性气氛包括氩气或氮气。
[0013]熔覆层的厚度≥0.5mm。
[0014]根据本专利技术所述的制法获得的金属层合板。
[0015]根据本专利技术所述的金属层合板在运载器中的应用。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过激光熔覆及轧制相结合的工艺，等比例的减少涂层的薄度，以及后期的轧制处理获得了冶金结合及组织性能均完好的金属复合板，屈服强度和延伸率达到了一定的标准，可以实现多个板的复合，可以通过增加激光头的数量等比例的控制。
[0017]与传统方法相比，本专利技术解决了可以将原来的涂层等比例的减薄，从而可以定量的控制我们复合层的厚度，通过激光头的出粉量和激光功率来合理化的控制，并且可以通过设置好基板和复合层的厚度比例，使轧制的压缩量可以控制板在一个很薄的尺寸。
[0018]常规的金属板的结合力度并不是很好，本专利技术将激光熔覆和轧制复合工艺相结合，可以达到一个很好的结合力度，通过第一步的激光熔覆结束后，金属板的表面还是有缺陷，通过后期的轧制工艺，表面的结合度会达到一个很好的作用。
[0019]本专利技术通过增加激光熔覆头工位便可以实现多层多种梯度材料的复合，激光熔覆的表面涂层最少要做到0.5mm，后期通过轧制的处理等比例的减少涂层的薄度，虽然普通的激光也可以完成这样的复合工艺，但是本专利技术的工艺可以通过后期的轧制处理让金属复合板的结合度更好，而且，可以将原来的涂层等比例的减薄，从而可以定量的控制复合层的厚度。
附图说明
[0020]图1为本专利技术中激光加工机的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。以下实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0022]实施例1一种基于激光熔覆与轧制复合的金属层合板的制法，包括以下步骤：
S01，将金属板1待复合面进行修磨处理，露出新鲜、平整、干净的加工表面，获得金属基板；S02，将覆层粉末干燥以提高粉末流动性；S03，将金属基板置于激光加工机的工作台上，通过工作台上的传送辊3,4,5,6传送金属基板，同时打开激光加工机上的、位于传送辊3,4,5,6上方的、扫描方向相互垂直的第一激光熔覆头17和第二激光熔覆头19，在惰性气氛保护下，同轴同步输送送粉量为2g/min的干燥后的覆层粉末，第一激光熔覆头和第二激光熔覆头的功率为500W，扫描速度为300mm/min，移动搭接系数为0.3，光斑直径为2mm；第一激光熔覆头沿扫描方向熔覆，形成单道熔覆层，然后，第二激光熔覆头沿垂且于第一激光熔覆头扫抽方向的搭接方向的移动搭接系数的搭接距离继续扫描，形成双道熔覆层，以此类推，多次重复上述扫描，即在金属基板表面形成一层冶金结合的熔覆层，获得熔覆的金属基板；S04，将熔覆的金属基板依次经激光加工机上的砂轮打磨、润滑、清洗、轧辊轧制和卷曲工序，获得双层金属层合板。
[0023]金属板1为碳钢板。
[0024]本实施例的熔覆层即第一熔覆层20，其覆层粉末为不锈钢粉末。
[0025]惰性气氛为氩气。
[0026]熔覆层的厚度为0.5mm。
[0027]根据本实施例的制法获得的金属层合板。
[0028]根据本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光熔覆与轧制复合的金属层合板的制法，其特征在于，包括以下步骤：S01，将金属板待复合面进行修磨处理，露出新鲜、平整、干净的加工表面，获得金属基板；S02，将覆层粉末干燥以提高粉末流动性；S03，将金属基板置于激光加工机的工作台上，通过工作台上的传送辊传送金属基板，同时打开激光加工机上的、位于传送辊上方的、扫描方向相互垂直的第一激光熔覆头和第二激光熔覆头，在惰性气氛保护下，同轴同步输送送粉量为1.5
‑
2.5g/min的干燥后的覆层粉末，第一激光熔覆头和第二激光熔覆头的功率为500
‑
600W，扫描速度为300
‑
500mm/min，移动搭接系数为0.3
‑
0.4，光斑直径为2
‑
3mm；第一激光熔覆头沿扫描方向熔覆，形成单道熔覆层，然后，第二激光熔覆头沿垂且于第一激光熔覆头扫抽方向的搭接方向的移动搭接系数的搭接距离继续扫...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵伟，吕威，李振红，张振，李睿，查威，唐博闻，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：