制备金属复合板的设备及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属复合板制作工艺技术领域，特别涉及一种制备金属复合板的设备及其制备方法。
【背景技术】
[0002]金属复合板是层压型复合材料的一种，是将两种或两种以上的不同物理、化学、力学性能的金属利用各自的性能优势进行分层组合而形成的一类金属材料，得到的复合板兼具复层金属和基层金属的性能，能够充分发挥和利用各组元材料的性能优势，实现材料资源的最优配置，为合理选材、降低成本、节约资源提供了更好的条件，以满足生产和科学技术日益增长的需要。
[0003]金属复合板因其独特优势，越来越引起人们的重视，尤其是在航空、航天、国防、交通、化工、电子、电力、通讯等领域里得到了广泛的应用。目前金属复合板产品主要有不锈钢-钢、镍-钢、钛-钢、铜-钢、铝-钢、钛-招、钛-铜、钛-镍等复合板。对于某些特殊工程，要求三层金属复合板，主要有铝-钛-铝、不锈钢-铝-不锈钢等。
[0004]目前金属复合板的制备方法总体上可分为三大类:液-液相复合法、液-固相复合法和固-固相复合法。固-固相复合法是研究应用比较普遍的一种方法，主要包括挤压复合法、爆炸复合法、爆炸焊接-热乳法、乳制复合法、扩散复合法、钎焊法、摩擦焊法等。挤压法常用于单芯包覆材料的成形；爆炸复合法是目前国内应用比较广泛的一种方法，但该方法生产的复合板尺寸较小且板形较差，产品质量不稳定，能量消耗大，污染环境，而且不适用于薄板的复合；扩散法、钎焊法、摩擦焊法等复合方法，结合强度不高，无法大面积生产，只能进行单件生产，同时生产周期长，效率低。
[0005]乳制复合法分为热乳复合法和冷乳复合法，热乳复合法一种是先利用爆炸复合法进行热乳复合的坯料制备，再进行热乳复合，该方法有爆炸复合所具有的缺点，而且成本较高；另一种方法是先将待复合的金属坯料进行表面清理，在真空条件下将复层金属和基层金属待复合板面的四周焊接封严，然后再加热到一定温度，进行乳制复合，该方法获得的复合材料界面结合强度较高，但生产中需要建设配套的真空设备，投资较大，成本较高，且焊接处理影响了生产效率，同时对整个金属坯料的加热造成能源的浪费。冷乳复合法是先将待复合的金属坯料进行表面清理，在室温条件下采用大压下量乳制复合，然后通过扩散退火热处理，使复合面强化的一种工艺。该方法道次压下率要求较大，对乳机要求较高，获得的复合材料界面只存在机械结合，强度较差，同时因变形不均匀产生较严重的残余应力，需通过热处理消除。
[0006]以上制备方法及其设备都有一定的不足之处，制约了乳制复合法制备金属复合板的发展。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种制备金属复合板的设备及其制备方法，可以有效解决现有乳制复合法制备金属复合板在技术上存在的上述问题。
[0008]为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0009]—种制备金属复合板的设备，所述金属复合板由基层金属板和复层金属板复合而成，所述设备包括第一清理装置、第一乳机、抛光装置、第一加热装置、第二加热装置、第二清理装置、压下弯曲导轮和第二乳机，其中:
[0010]第一清理装置，用于清除所述基层金属板的表面氧化层；
[0011]第一乳机，设置于所述第一清理装置的后方，用于夹持和/或乳制并以规定速度传送来自所述第一清理装置的所述基层金属板；
[0012]抛光装置，设置于所述第一乳机的后方，用于抛光清理来自所述第一乳机的所述基层金属板；
[0013]第一加热装置，设置于所述抛光装置后方并靠近所述第二乳机，用于加热所述基层金属板；
[0014]第二加热装置，用于预热所述复层金属板；
[0015]第二清理装置，靠近所述第二加热装置，用于去除来自所述第二加热装置的所述复层金属板的表面氧化层和油污；
[0016]压下弯曲导轮，所述压下弯曲导轮设有上下两排，上排所述压下弯曲导轮与下排所述压下弯曲导轮之间的空隙形成压下弯曲辊道，设置于所述第二清理装置的后方，用于将沿水平方向输送的来自所述第二清理装置的所述复层金属板向下或向上弯曲；所述第一加热装置还用于加热弯曲后的所述复层金属板；
[0017]第二乳机，设置于所述第一加热装置的后方，用于将加热后且弯曲传送至所述第二乳机的所述复层金属板与水平传送至所述第二乳机的所述基层金属板挤压乳制以形成金属复合板。
[0018]优选地，在上述制备金属复合板的设备中，上下两排所述压下弯曲导轮中的每排均设有至少两个压下弯曲导轮；优选地，上下两排所述压下弯曲导轮中，靠近所述第二乳机的所述压下弯曲导轮的直径小于远离所述第二乳机的所述压下弯曲导轮的直径。
[0019]优选地，在上述制备金属复合板的设备中，所述第一加热装置设有两个加热面:其中一个加热面用来加热所述复层金属板的复合面、另一个加热面用来加热所述基层金属板的复合面。
[0020]优选地，在上述制备金属复合板的设备中，所述第一加热装置中用于加热所述复层金属板的加热面是与所述第二乳机入口处上/下辊的外辊面对应的弧形表面，所述弧形表面与对应的所述上/下辊的外辊面形成夹持和输送所述弯曲的复层金属板的弧形通道，穿过所述弧形通道的所述复层金属板与所述基层金属板接触；用于加热所述基层金属板的加热面是水平表面。
[0021]优选地，在上述制备金属复合板的设备中，所述压下弯曲辊道与所述弧形通道连通。
[0022]优选地，在上述制备金属复合板的设备中，所述第二乳机的上辊为主动辊、所述第二乳机的下辊为从动辊，或者所述第二乳机的上辊为从动辊、所述第二乳机的下辊为主动辊，或者所述第二乳机的上辊和下辊均为主动辊。
[0023]优选地，在上述的制备金属复合板的设备中，还包括，第三乳机，设置于所述第二乳机的后方，用于在所述第二乳机将所述复层金属板咬入时，对所述基层金属板产生拉力，辅助弯曲后的复层金属板的咬入；且在稳定挤压乳制阶段时，对金属复合板产生拉力，辅助挤压乳制，同时对金属复合板进行整形处理。
[0024]利用上述制备金属复合板的设备制备金属复合板的方法，包括如下步骤:
[0025]a基层金属板的处理:
[0026]a.1所述第一清理装置对所述基层金属板的表面进行清理，得到去除表面氧化层的基层金属板，
[0027]a.2所述第一乳机对去除表面氧化层的所述基层金属板进行夹持和/或乳制并以规定速度将所述基层金属板沿水平方向传送，
[0028]a.3所述抛光装置对来自所述第一乳机的基层金属板进行抛光，得到抛光后的基层金属板，
[0029]a.4抛光后的所述基层金属板被传送至所述第一加热装置，所述第一加热装置对抛光后的所述基层金属板进行加热，得到加热后的基层金属板；
[0030]b复层金属板的处理:
[0031]b.1所述第二加热装置对所述复层金属板进行第一次加热，得到第一次加热后的复层金属板，
[0032]b.2第二清理装置对第一次加热后的所述复层金属板的表面进行清理，得到去除表面氧化层和油污的复层金属板，
[0033]b.3将去除表面氧化层和油污的所述复层金属板输送至压下弯曲辊道并穿过所述压下弯曲辊道以使所述复层金属板向下或向上弯曲，得到弯曲后的复层金属板，
[0034]b.4所述第一加热装置对弯曲后的所述复层金属板进行第二次加热，得到第二次加热后的复层金属板；
[0035]c加热后的所述基层金属板沿水平方向进入所述第二乳机，第二次加热后的所述复层金属板弯曲地进入所述第二乳机，进入所述第二乳机的所述复层金属板的复合面与所述基层金属板的复合面接触，并在所述第二乳机中进行挤压乳制，得到所述金属复合板并将所述金属复合板沿水平方向传送。
[0036]d所述金属复合板沿水平方向进入所述第三乳机，所述第三乳机对金属复合板进行整形处理。
[0037]优选地，在上述制备金属复合板的方法中，在所述第二乳机进行复合挤压乳制之前，所述基层金属板先被输送至第三乳机中，之后所述复层金属板被输送至所述第二乳机的入口处，所述复层金属板被所述第二乳机咬入时，所述第三乳机对所述基层金属板产生拉力，从而辅助弯曲后的复层金属板的咬入；出所述第二乳机的金属复合板被输送至所述第三乳机，所述第三乳机对所述金属复合板产生拉力，从而辅助挤压乳制，同时对金属复合板进行整形处理。
[0038]优选地，在上述制备金属复合板的方法中，所述第一加热装置对所述基层金属板进行加热时，同时向所述基层金属板复合面喷射保护气体，实现对所述抛光后的基层金属板复合面在保护氛围下的加热；所述第一加热装置对所述复层金属板进行加热时，同时向所述复层金属板复合面喷射保护气体，实现对所述复层金属板复合面在保护氛围下的加热。
[0039]分析可知，本发明公开一种制备