一种异种金属层压复合成套组坯设备及组合坯方法与流程

本发明属于异种金属层压冶金复合材料领域，特别是一种异种金属层压复合成套组坯设备及组合坯方法。

背景技术：

新型复合材料，通过采用部分贵重金属来替代纯贵重金属，发挥组元材料各自的优势，大幅度节约贵重金属材料，实现单一金属不能满足的性能要求，金属复合材料可以广泛应用于净水输送管网，海水淡化，耐磨耐蚀类油气、化工、矿浆输送管网，海洋装备，环保设备制造，压力容器等领域，符合国家产业政策和前沿科研方向。目前国内层压冶金复合传统技术采用“表面磨床清理+压力段焊+钎焊料埋弧焊封装组坯+真空除气”组合的复合板制坯工艺路线。传统复合板采用爆炸复合技术生产，采用爆炸复合工艺进行生产，产品质量稳定性差、生产效率低、安全环保风险大，难以实现批量化生产，因此目前金属复合材料主要采用层压冶金复合进行生产，其成品以复合卷或者复合板交货。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种异种金属层压复合成套组坯及复合坯方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种异种金属层压复合成套组坯设备，一号车间依次设有复板周转库、等离子焊拼接装备、焊缝修磨台、表面修磨台、涂覆台、压力组坯记机组、窄间隙自动气保焊长边封边机组、气保焊短边封边机组、探伤检验机组、焊接成品坯周转库；

二号车间依次设有板坯周转库、过跨小车、翻板对齐装置、数控龙门表面铣削装置、隔离剂烘干装置、真空电子焊接机组、焊接成品坯周转库，所述隔离剂烘干装置旁侧设有气保焊短边封边机组，真空电子焊接机组旁侧设有探伤检验机组，所述真空电子焊接机组设在真空室内，其中复板周转库与板坯周转库在同一端。

优选地，隔离剂烘干装置旁侧设有周转台。

优选地，真空室采用双开门真空室。

一种基于异种金属层压复合成套组坯设备的组合坯生产方法，包括以下步骤：

步骤一、将基板从板坯周转库吊装到数控龙门表面铣削装置上， 数控龙门表面铣削装置对基板的表面和四边进行铣削加工， 所有加工面需完全露出新鲜金属； 同时，复板从复板周转库运送至在二号车间的表面修磨台上对复板进行去保护膜；

步骤二、将表面处理完成的基板和复板吊装到翻板对齐装置上，对基板和复板进行翻转和对齐，将基板和复板对齐组合成组合板坯；

步骤三、将组合板坯的基板和复板进行焊接封边，焊接封边后用探伤检验机组检测基板和复板的焊缝是否达到要求，如焊缝密封有缺陷，需要重新补焊，最终形成复合坯半成品送入焊接成品坯周转库；

步骤四、对复合坯半成品进行加热，达到设定温度要求对对复合坯半成品进行热轧复合处理；

步骤五、对热轧复合处理过后的复合坯半成品进行定尺、切分、横矫、纵矫、压平；

步骤六、最后再对复合坯半成品进行表面探伤、修磨、测厚，符合要求的成为复合坯成品。

优选地，步骤三中如基板和复板两种金属性能相差较大不易焊接，则焊接封边采用真空电子束封装组坯，所述真空电子束封装组坯是:将步骤二中组合板坯送入真空室内，真空室内进行抽真空，当达到规定真空度后，将步骤二中组合的板坯送入真空电子束焊接机组进行四周封边焊接，将焊接封边后的两层组合板坯吊运至涂覆台，在组合板坯需要复合的所在面涂覆隔离剂，送入烘干炉进行烘干，约五至十分钟，将两块烘干的两层组合板坯吊运至翻板对齐装置进行对齐后，再次送入真空电子束焊接机组进行两块组合板坯间的四周封边焊接，形成四层的复合坯半成品，组坯完毕。

优选地，步骤三中组合板坯送入真空电子束焊接机组进行四周封边焊接前，可对组合板坯进行去磁处理，以消除焊缝附近的强磁场。

优选地，步骤三中如基板和复板两种金属性能相差较小易于焊丝焊合，则焊接封边采用气保/埋弧焊封装制坯，所述气保/埋弧焊封装制坯是:将步骤二中的两两组合的组合板坯吊运至吊运至涂覆台，在组合板坯需要复合的所在面涂覆隔离剂，然后四层材料组合在一起，进入窄间隙自动气保焊长边封边机组、气保焊短边封边机组，进行长短边进行封装，并留有一个连接管作为抽气孔，待四周封边完毕后，进行真空除气处理，达到规定的真空度后封闭气管，四层的复合坯半成品组坯完毕。

优选地，步骤三中的探伤检验机组检测基板和复板的焊缝采用相控阵探伤检测。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

（1）本发明采用“数控铣床表面清理+真空电子束焊接组坯/数控铣床表面清理+压力窄间隙埋弧焊工艺+抽真空除气”工艺路线，可以实现冶金界面100%界面复合，界面结合强度高于国标要求，并且实现了多种异种材质性能相差较大的复合组坯，采用窄间隙埋弧焊，避免了传统大坡口封装焊接，减少了金属切损和焊丝使用。

（2）本发明的空电子焊接机组设在双开门真空室内，利用电子束轰击金属结合面，低的热输入和冷却速度，焊缝质量极佳，效率提高近一倍；

（3）本发明可根据两种金属原材料的性能差异大小选用真空电子束封装组坯还是气保/埋弧焊封装制坯，真空电子束封装组坯工艺进行复合板组坯，替代了以往钎焊法组坯工艺，可以实现多种材质金属焊接组坯，可以根据复合材料应用领域材料特殊性能，定性定量生产，具备埋弧焊接所不能具备的超级焊接性能；采用气保/埋弧焊封装制坯工艺进行复合板组坯，替代原来传统埋弧焊接工艺，大大减少了坡口尺寸，减少了金属切损，同时大大降低了焊丝的用量，无钎焊料情况下，亦可以达到良好的产品性能。

（4）本发明将真空电子束封装组坯工艺和气保/埋弧焊封装制坯工艺结合，可以实现多层次产品品种全覆盖，针对不同用户需求，采用不同的焊接工艺，实现定性和定量生产，对产业具有很强的示范和培育性。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的异种金属层压复合成套组坯设备及组合坯方法结构示意图。

图2为本发明的异种金属层压复合成套组坯生产方法流程图。

具体实施方式

结合图1，本发明的一种异种金属层压复合成套组坯设备，一号车间依次设有复板周转库14、等离子焊拼接装备12、焊缝修磨台13、表面修磨台4、涂覆台5、压力组坯记机组6、窄间隙自动气保焊长边封边机组7、气保焊短边封边机组8、探伤检验机组9、焊接成品坯周转库16；

二号车间依次设有板坯周转库15、过跨小车3、翻板对齐装置2、数控龙门表面铣削装置1、隔离剂烘干装置10、真空电子焊接机组11、焊接成品坯周转库16，所述隔离剂烘干装置10旁侧设有气保焊短边封边机组8，真空电子焊接机组11旁侧设有探伤检验机组9，所述真空电子焊接机组11设在真空室内，其中复板周转库14与板坯周转库15在同一端。

隔离剂烘干装置10旁侧设有周转台，方便周转板坯，提高利用空间。

真空室采用双开门真空室。

结合图2，一种基于异种金属层压复合成套组坯设备的组合坯生产方法，包括以下步骤：

步骤一、将基板从板坯周转库15吊装到数控龙门表面铣削装置1上， 数控龙门表面铣削装置1对基板的表面和四边进行铣削加工， 所有加工面需完全露出新鲜金属； 同时，复板从复板周转库14运送至在二号车间的表面修磨台4上对复板进行去保护膜；

步骤二、将表面处理完成的基板和复板吊装到翻板对齐装置2上，对基板和复板进行翻转和对齐，将基板和复板对齐组合成组合板坯；

步骤三、将组合板坯的基板和复板进行焊接封边，焊接封边后用探伤检验机组9检测基板和复板的焊缝是否达到要求，如焊缝密封有缺陷，需要重新补焊，最终形成复合坯半成品送入焊接成品坯周转库16；

步骤四、对复合坯半成品进行加热，达到设定温度要求对对复合坯半成品进行热轧复合处理；

步骤五、对热轧复合处理过后的复合坯半成品进行定尺、切分、横矫、纵矫、压平；

步骤六、最后再对复合坯半成品进行表面探伤、修磨、测厚，符合要求的成为复合坯成品。

步骤三中如基板和复板两种金属性能相差较大不易焊接，则焊接封边采用真空电子束封装组坯，所述真空电子束封装组坯是:将步骤二中组合板坯送入真空室内，真空室内进行抽真空，当达到规定真空度后，将步骤二中的组合板坯送入真空电子束焊接机组11进行四周封边焊接，将焊接封边后的两层组合板坯吊运至涂覆台5，在组合板坯需要复合的所在面涂覆隔离剂，送入烘干炉10进行烘干，约五至十分钟，将两块烘干的两层组合板坯吊运至翻板对齐装置2进行对齐后，再次送入真空电子束焊接机组11进行两块组合板坯间的四周封边焊接，形成四层的复合坯半成品，组坯完毕，真空电子束封装组坯替代了以往钎焊法组坯工艺，可以实现多种材质金属焊接组坯，如不锈钢/低合金高强钢和不锈钢/高强管线钢的复合板，以及 825镍基合金/高强管线钢复合板，钛/钢复合材料等，可以根据复合材料应用领域材料特殊性能，定性定量生产，具备埋弧焊接所不能具备的超级焊接性能。

步骤三中组合板坯送入真空电子束焊接机组11进行四周封边焊接前，可对组合板坯进行去磁处理，将组合板坯吊装到退磁机上进行往复的退磁， 以消除焊缝附近的强磁场，防止电子束偏转，影响焊接质量。

步骤三中如基板和复板两种金属性能相差较小易于焊丝焊合，则焊接封边采用气保/埋弧焊封装制坯，所述气保/埋弧焊封装制坯是:将步骤二中的两两组合的组合板坯吊运至吊运至涂覆台5，在组合板坯需要复合的所在面涂覆隔离剂，然后四层材料组合在一起，进入窄间隙自动气保焊长边封边机组7、气保焊短边封边机组8，进行长短边进行封装，并留有一个连接管作为抽气孔，待四周封边完毕后，进行真空除气处理，达到规定的真空度后封闭气管，四层的复合坯半成品组坯完毕，气保/埋弧焊封装制坯替代原来传统埋弧焊接工艺，大大减少了坡口尺寸，减少了金属切损，同时大大降低了焊丝的用量，无钎焊料情况下，亦可以达到良好的产品性能。

步骤三中的探伤检验机组9检测基板和复板的焊缝采用相控阵探伤检测，提高探伤的准确性。

本发明将真空电子束封装组坯工艺和气保/埋弧焊封装制坯工艺结合，可以实现多层次产品品种全覆盖，针对不同用户需求，采用不同的焊接工艺，实现定性和定量生产，对产业具有很强的示范和培育性。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：

实施例 1

一种异种金属层压复合成套组坯设备，一号车间依次设有复板周转库14、等离子焊拼接装备12、焊缝修磨台13、表面修磨台4、涂覆台5、压力组坯记机组6、窄间隙自动气保焊长边封边机组7、气保焊短边封边机组8、探伤检验机组9、焊接成品坯周转库16；

二号车间依次设有板坯周转库15、过跨小车3、翻板对齐装置2、数控龙门表面铣削装置1、隔离剂烘干装置10、真空电子焊接机组11、焊接成品坯周转库16，所述隔离剂烘干装置10旁侧设有气保焊短边封边机组8，真空电子焊接机组11旁侧设有探伤检验机组9，所述真空电子焊接机组11设在真空室内，其中复板周转库14与板坯周转库15在同一端。

所述隔离剂烘干装置10旁侧设有周转台。

所述真空室采用双开门真空室。

一种基于异种金属层压复合成套组坯设备的组合坯生产方法，包括以下步骤：

步骤一、将基板从板坯周转库15吊装到数控龙门表面铣削装置1上， 数控龙门表面铣削装置1对基板的表面和四边进行铣削加工， 所有加工面需完全露出新鲜金属； 同时，复板从复板周转库14运送至在二号车间的表面修磨台4上对复板进行去保护膜；

步骤二、将表面处理完成的基板和复板吊装到翻板对齐装置2上，对基板和复板进行翻转和对齐，将基板和复板对齐组合成组合板坯；

步骤三、将组合板坯的基板和复板进行焊接封边，如基板和复板两种金属性能相差较大不易焊接，则焊接封边采用真空电子束封装组坯，组合板坯送入真空室内，对组合板坯进行去磁处理，以消除焊缝附近的强磁场，然后真空室内进行抽真空，当达到规定真空度后，将步骤二中的组合板坯送入真空电子束焊接机组11进行四周封边焊接，将焊接封边后的两层组合板坯吊运至涂覆台5，在组合板坯需要复合的所在面涂覆隔离剂，送入烘干炉10进行烘干，约五至十分钟，将两块烘干的两层组合板坯吊运至翻板对齐装置2进行对齐后，再次送入真空电子束焊接机组11进行两块组合板坯间的四周封边焊接，形成四层的复合坯半成品，焊接封边后四层的复合坯半成品用探伤检验机组9检测基板和复板的焊缝是否达到要求，如焊缝密封有缺陷，需要重新补焊，最终形成复合坯半成品送入焊接成品坯周转库16；

步骤四、对复合坯半成品进行加热，达到设定温度要求对对复合坯半成品进行热轧复合处理；

步骤五、对热轧复合处理过后的复合坯半成品进行定尺、切分、横矫、纵矫、压平；

步骤六、最后再对复合坯半成品进行表面探伤、修磨、测厚，符合要求的成为复合坯成品。

实施例2

一种异种金属层压复合成套组坯设备，一号车间依次设有复板周转库14、等离子焊拼接装备12、焊缝修磨台13、表面修磨台4、涂覆台5、压力组坯记机组6、窄间隙自动气保焊长边封边机组7、气保焊短边封边机组8、探伤检验机组9、焊接成品坯周转库16；

二号车间依次设有板坯周转库15、过跨小车3、翻板对齐装置2、数控龙门表面铣削装置1、隔离剂烘干装置10、真空电子焊接机组11、焊接成品坯周转库16，所述隔离剂烘干装置10旁侧设有气保焊短边封边机组8，真空电子焊接机组11旁侧设有探伤检验机组9，所述真空电子焊接机组11设在真空室内，其中复板周转库14与板坯周转库15在同一端。

所述隔离剂烘干装置10旁侧设有周转台。

所述真空室采用双开门真空室。

一种基于异种金属层压复合成套组坯设备的组合坯生产方法，包括以下步骤：

步骤一、将基板从板坯周转库15吊装到数控龙门表面铣削装置1上， 数控龙门表面铣削装置1对基板的表面和四边进行铣削加工， 所有加工面需完全露出新鲜金属； 同时，复板从复板周转库14运送至在二号车间的表面修磨台4上对复板进行去保护膜；

步骤二、将表面处理完成的基板和复板吊装到翻板对齐装置2上，对基板和复板进行翻转和对齐，将基板和复板对齐组合成组合板坯；

步骤三、将组合板坯的基板和复板进行焊接封边，如基板和复板两种金属性能相差较小易于焊丝焊合，则焊接封边采用气保/埋弧焊封装制坯，将步骤二中的两两组合的组合板坯吊运至吊运至涂覆台5，在组合板坯需要复合的所在面涂覆隔离剂，然后四层材料组合在一起，进入窄间隙自动气保焊长边封边机组7、气保焊短边封边机组8，进行长短边进行封装，并留有一个连接管作为抽气孔，待四周封边完毕后，进行真空除气处理，达到规定的真空度后封闭气管，四层的复合坯半成品组坯完毕，焊接封边后的复合坯半成品组坯用探伤检验机组9检测基板和复板的焊缝是否达到要求，如焊缝密封有缺陷，需要重新补焊，最终形成复合坯半成品送入焊接成品坯周转库16；

步骤四、对复合坯半成品进行加热，达到设定温度要求对对复合坯半成品进行热轧复合处理；

步骤五、对热轧复合处理过后的复合坯半成品进行定尺、切分、横矫、纵矫、压平；

步骤六、最后再对复合坯半成品进行表面探伤、修磨、测厚，符合要求的成为复合坯成品。