專利名稱：異種金屬板材松襯的制備方法
異種金屬板材松襯的制備方法技術領域
本發明屬于板材松襯制造及焊接成形技術領域，具體涉及一種異種金屬板材松襯的制備方法。
背景技術：
隨著海洋工程、石油化工、制藥工程的快速發展，設備腐蝕環境的要求使得鎳、銅、 鈦、鋯、鉭、鈮等有色金屬及其合金被廣泛應用于裝備制造中來。但這些有色材料價格高導致設備成本很高；因此，在實際應用中多采用鎳、銅、鈦、鋯、鉭、鈮等有色金屬板材與鋼板的爆炸復合鋼板來替代這些有色金屬板材。同時，隨著人們對環境保護的日益重視；我國要求火力發電站的廢氣必須進行脫硫后才能無污染排放入大氣中。因此，大量的鈦/鋼復合板又被應用到我國火力發電站煙囪材料的升級換代中來。
目前，國內外采用的鎳、銅、鈦、鋯、鉭、鈮等有色金屬板材與鋼板的復合板多采用爆炸復合技術成形。該技術在爆炸時將產生非常大的噪音和氣浪。因此，爆炸復合過程往往在野外進行，工作環境較差，勞動機械化落后，制造成本高；且往往因天氣原因影響生產周期。同時，采用炸藥作為能源導致在爆炸復合板生產過程中安全性要求非常高。
銅、鈦、鋯、鉭、鈮等有色金屬板材與鋼板的爆炸復合，復合板有色金屬的復層厚度下限較大，難以完成厚度小于2mm復層的爆炸結合。當兩種材料硬度差異較大，如鋯、鉭、鈮與碳鋼爆炸時往往需加中間層過渡。且復層與基礎厚度比值不復合要求時也難以實現爆炸成形。發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種異種金屬板材松襯的制備方法。該方法適用于石油化工、制藥、冶金及電力中鎳、銅、鈦、鋯、鉭、鈮等有色金屬與鋼松襯復合板設備的制造。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
步驟一、對鋼板母材的焊縫區進行機械打磨拋光，除去氧化膜；
步驟二、采用拋光或酸洗方法對松襯復層母材焊縫區進行處理；
步驟三、將步驟二中處理后的松襯復層母材的焊縫區和步驟一中機械打磨拋光后的鋼板母材的焊縫區對齊，并采用定位件將松襯復層母材和鋼板母材固定在一起；
步驟四、將步驟三中固定在一起的松襯復層母材和鋼板母材置于電阻縫焊機的上滾輪和下滾輪之間，采用電阻縫焊對松襯復層母材和鋼板母材進行間隔焊接，焊接時控制相鄰兩條焊縫之間的距離為80mm 200mm，得到異種金屬板材松襯。
上述的異種金屬板材松襯的制備方法，步驟一中所述鋼板母材的厚度為3mm 20mmo
上述的異種金屬板材松襯的制備方法，步驟二中所述松襯復層母材的厚度為0. 8mm 6mm。
上述的異種金屬板材松襯的制備方法，步驟三中所述定位件為卡具或螺柱。
上述的異種金屬板材松襯的制備方法，步驟三中所述松襯復層母材和鋼板母材之間設置有釬料箔材。
上述的異種金屬板材松襯的制備方法，所述釬料箔材的厚度為0. 05mm 0. 5mm。
上述的異種金屬板材松襯的制備方法，所述釬料箔材通過點焊方式焊接于松襯復層母材上，所述點焊的兩個相鄰焊點之間的距離為150mm 250mm，焊點的直徑為2mm 5mm ο
上述的異種金屬板材松襯的制備方法，步驟四中所述上滾輪與松襯復層母材之間設置有銀箔。
上述的異種金屬板材松襯的制備方法，所述銀箔的厚度為0. 05mm 1mm。
上述的異種金屬板材松襯的制備方法，步驟四中所述焊接過程中采用質量純度不小于99. 99%的氬氣對上滾輪與松襯復層母材的接觸區域進行保護。
本發明的釬料箔材成分根據鋼板母材和松襯復層母材的合金成分確定，鋼板與鎳、銅合金之間可以不采用釬料或采用Cu-Sn-Ni基、Ag-Cu-Zn-Ni基釬料箔材；鋼板與鈦合金、鋯合金之間采用Ag-Cu基、Cu-Ti-Sn-Ag、Ti基和rLx基非晶態釬料箔材；鋼板與鉭合金、 鈮合金之間采用純Ni、純Cu、Cu-Ni基或Ni-Cr基釬料箔材。
本發明在縫焊過程中，由于工件間的接觸電阻大，電流通過松襯復層母材和鋼板母材之間產生電阻熱，從而形成熔核。同時，在焊接過程中通過滾輪電極給工件一定壓力。
本發明與現有技術相比具有以下優點本發明工序步驟簡單，制造成本較低，機械化程度高，操作方便，易于獲得高強度的焊縫，在某些工況下可以替代爆炸復合板應用于石油化工、制藥、冶金及電力中鎳、銅、鈦、鋯、鉭、鈮與鋼復合板設備的制造，如壓力要求不是很高的換熱器，反應釜，攪拌器的殼體材料，以及火力發電站中煙囪材料。
下面結合附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發明實施例1焊接的結構示意圖。
圖2為本發明實施例2焊接的結構示意圖。
圖3為本發明實施例3焊接的結構示意圖。
附圖標記說明
1-松襯復層母材； 2-鋼板母材； 3-焊縫；
4-上滾輪； 5-下滾輪； 6-釬料箔材；
7-銀箔。
具體實施方式
實施例1
松襯復層母材銅鎳合金，材質為HSn62_l ；厚度為2mm ；
鋼板母材材質為Q345R，厚度為6mm ；
焊接結構如圖1 ；
步驟一、采用砂輪打磨鋼板母材2的焊縫區，然后用千葉輪拋光除去焊縫區氧化膜；
步驟二、采用千葉輪拋光松襯復層母材1焊縫區，并用丙酮或無水乙醇擦拭焊縫區50mm范圍內；
步驟三、將步驟二中處理后的松襯復層母材1的焊縫區和步驟一中機械打磨拋光后的鋼板母材2的焊縫區對齊，并采用卡具將松襯復層母材1和鋼板母材2固定在一起；
步驟四、將步驟三中固定在一起的松襯復層母材1和鋼板母材2置于電阻縫焊機的上滾輪4和下滾輪5之間，采用電阻縫焊對松襯復層母材1和鋼板母材2進行間隔焊接，焊接時控制相鄰兩條焊縫3之間的距離為80mm，得到異種金屬板材松襯；焊前應保證母材有很好光潔度，無氧化物、油污等，使得母材與滾輪的接觸電阻盡可能小；焊接電極滾輪(即上滾輪4和下滾輪幻為銅鋯合金，滾輪外徑為250mm，滾輪寬度為4. 5mm ；焊接電流 15kA，焊接電壓4V，焊接速度14mm/min，電極壓力為1. OkN。
對本實施例焊接后的異種金屬板材松襯進行100% PT檢驗，未發現裂痕，并對焊縫進行剪切試驗，試驗結果表明焊縫接頭剪切強度達到ISOMPa以上。
實施例2
本實施例與實施例1相同，其中不同之處在于松襯復層母材的厚度為6mm，鋼板母材的厚度為20mm。
實施例3
本實施例與實施例1相同，其中不同之處在于松襯復層母材的厚度為0. 8mm，鋼板母材的厚度為3mm。
實施例4
松襯復層母材鈦合金，材質為TA2，厚度為Imm ；
鋼板母材材質為Q345R，厚度為3mm ；
釬料箔材材質為Ti-37. Mr-15Cu-10Ni，厚度為 0. 05mm ；
焊接結構如圖2;
步驟一、采用砂輪打磨鋼板母材2的焊縫區，然后用千葉輪拋光除去焊縫區氧化膜；
步驟二、常溫下將松襯復層母材1置于酸洗液中酸洗20min，然后用水清洗后風干；所述酸洗液由氫氟酸、硝酸和水按照1 10 40的體積比混合配制而成，氫氟酸和硝酸均為分析純試劑；
步驟三、將釬料箔材6置于松襯復層母材1上，用點焊方式每間隔200mm點焊一直徑為4mm的焊點，點焊時盡量保證釬料箔材6與松襯復層母材1表面貼緊，不得有釬料鼓起現象；然后將點焊有釬料箔材6的松襯復層母材1的焊縫區和步驟一中機械打磨拋光后的鋼板母材2的焊縫區對齊，使釬料箔材6位于松襯復層母材1與鋼板母材2之間，并采用螺柱將松襯復層母材1和鋼板母材2固定在一起；
步驟四、將步驟三中固定在一起的松襯復層母材1和鋼板母材2置于電阻縫焊機的上滾輪4和下滾輪5之間，采用電阻縫焊對松襯復層母材1和鋼板母材2進行間隔焊接， 焊接時控制相鄰兩條焊縫3之間的距離為200mm，得到異種金屬板材松襯；焊接過程中采用質量純度不小于99. 99%的氬氣對上滾輪4與松襯復層母材1的接觸區域進行保護；焊接電極滾輪(即上滾輪4和下滾輪幻為銅鋯合金，滾輪外徑為250mm，滾輪寬度為4. 5mm ；焊接電流0. 85kA，焊接電壓4V，焊接速度16mm/min，電極壓力為1. 5kN。
本實施例焊接后的鈦板表面呈淡金黃色，對焊接后的異種金屬板材松襯進行 100 % PT檢驗，未發現裂痕，并對焊縫進行剪切試驗，試驗結果表明焊縫接頭剪切強度達到 280MPa 以上。
實施例5
本實施例與實施例4相同，其中不同之處在于松襯復層母材的厚度為0. 8mm，鋼板母材的厚度為IOmm;酸洗液由氫氟酸、硝酸和水按照1 9 10的體積比混合配制而成； 釬料箔材的厚度為0. 5mm ；相鄰兩個焊點之間的距離為150mm，焊點直徑為2mm。
實施例6
本實施例與實施例4相同，其中不同之處在于松襯復層母材的厚度為6mm，鋼板母材的厚度為20mm;酸洗液由氫氟酸、硝酸和水按照1 10 20的體積比混合配制而成； 釬料箔材的厚度為0. 2mm ；相鄰兩個焊點之間的距離為250mm，焊點直徑為5mm。
實施例7
松襯復層母材鉭合金，材質為Ta2. 5W，厚度為0. 8mm ；
鋼板母材材質為S30403，厚度為3mm ；
釬料箔材材質為Cu-30Ni-5Cr，厚度為0. 05mm ；
銀箔材質為純銀，厚度為0. 05mm,寬度為60mm(可反復使用15-20次，然后回收)；
焊接結構如圖3;
步驟一、采用砂輪打磨鋼板母材2的焊縫區，然后用千葉輪拋光除去焊縫區氧化膜；
步驟二、常溫下將松襯復層母材1置于酸洗液中酸洗50s，然后用水清洗后風干； 所述酸洗液由氫氟酸、硝酸、硫酸和水按照2 :5:8: 10的體積比混合配制而成，氫氟酸、 硝酸和硫酸均為分析純試劑；
步驟三、將釬料箔材6置于松襯復層母材1上，用點焊方式每間隔200mm點焊一直徑為5mm的焊點，點焊時盡量保證釬料箔材6與松襯復層母材1表面貼緊，不得有釬料鼓起現象；然后將點焊有釬料箔材6的松襯復層母材1的焊縫區和步驟一中機械打磨拋光后的鋼板母材2的焊縫區對齊，使釬料箔材6位于松襯復層母材1與鋼板母材2之間，采用卡具將松襯復層母材1和鋼板母材2固定在一起；
步驟四、將步驟三中固定在一起的松襯復層母材1和鋼板母材2置于電阻縫焊機的上滾輪4和下滾輪5之間，在上滾輪4與松襯復層母材1之間放置用于保護松襯復層母材1表面不產生壓痕并加快松襯復層母材1焊縫區的導熱防止焊縫區氧化的銀箔7，最后采用電阻縫焊對松襯復層母材1和鋼板母材2進行間隔焊接，焊接時控制相鄰兩條焊縫3之間的距離為150mm，得到異種金屬板材松襯；焊接過程中采用質量純度不小于99. 99%的氬氣對上滾輪4與松襯復層母材1的接觸區域進行保護；焊接電極滾輪(即上滾輪4和下滾輪5)為銅鋯合金，滾輪外徑為250mm，滾輪寬度為5. Omm ；焊接電流0. 45kA，焊接電壓4V，焊接速度10mm/min，電極壓力為2. OkN。
本實施例焊接后的鉭材表面幾乎無氧化，對焊接后的異種金屬板材松襯進行100% PT檢驗，未發現裂痕，并對焊縫進行剪切試驗，試驗結果表明焊縫接頭剪切強度達到 180MPa 以上。
實施例8
本實施例與實施例7相同，其中不同之處在于松襯復層母材的厚度為6mm，鋼板母材的厚度為20mm ；釬料箔材的厚度為0. 5mm ；相鄰兩個焊點之間的距離為150mm，焊點直徑為3mm ；銀箔的厚度為1mm。
實施例9
本實施例與實施例7相同，其中不同之處在于松襯復層母材的厚度為5mm，鋼板母材的厚度為IOmm ；釬料箔材的厚度為0. 2mm ；相鄰兩個焊點之間的距離為250mm，焊點直徑為2mm ；銀箔的厚度為0. 5mm。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明做任何限制，凡是根據發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
權利要求
1.一種異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、對鋼板母材O)的焊縫區進行機械打磨拋光，除去氧化膜；步驟二、采用拋光或酸洗方法對松襯復層母材(1)焊縫區進行處理；步驟三、將步驟二中處理后的松襯復層母材(1)的焊縫區和步驟一中機械打磨拋光后的鋼板母材O)的焊縫區對齊，并采用定位件將松襯復層母材(1)和鋼板母材O)固定在一起；步驟四、將步驟三中固定在一起的松襯復層母材(1)和鋼板母材(2)置于電阻縫焊機的上滾輪(4)和下滾輪( 之間，采用電阻縫焊對松襯復層母材(1)和鋼板母材( 進行間隔焊接，焊接時控制相鄰兩條焊縫C3)之間的距離為80mm 200mm，得到異種金屬板材松襯。
2.根據權利要求1所述的異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，步驟一中所述鋼板母材O)的厚度為3mm 20mm。
3.根據權利要求1所述的異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，步驟二中所述松襯復層母材(1)的厚度為0. 8mm 6mm。
4.根據權利要求1所述的異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，步驟三中所述定位件為卡具或螺柱。
5.根據權利要求1所述的異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，步驟三中所述松襯復層母材(1)和鋼板母材( 之間設置有釬料箔材(6)。
6.根據權利要求5所述的異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，所述釬料箔材 (6)的厚度為0. 05mm 0. 5mm。
7.根據權利要求5所述的異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，所述釬料箔材(6)通過點焊方式焊接于松襯復層母材⑴上，所述點焊的兩個相鄰焊點之間的距離為 150mm 250mm，焊點的直徑為2mm 5mm。
8.根據權利要求1所述的異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，步驟四中所述上滾輪(4)與松襯復層母材(1)之間設置有銀箔(7)。
9.根據權利要求8所述的異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，所述銀箔(7)的厚度為0. 05mm 1mm。
10.根據權利要求1所述的異種金屬板材松襯的制備方法，其特征在于，步驟四中所述焊接過程中采用質量純度不小于99. 99%的氬氣對上滾輪(4)與松襯復層母材(1)的接觸區域進行保護。
全文摘要
本發明公開了一種異種金屬板材松襯的制備方法，該方法為一、對鋼板母材的焊縫區進行機械打磨拋光，除去氧化膜；二、采用拋光或酸洗方法對松襯復層母材焊縫區進行處理；三、將處理后的松襯復層母材的焊縫區和機械打磨拋光后的鋼板母材的焊縫區對齊，并采用定位件將松襯復層母材和鋼板母材固定在一起；四、將松襯復層母材和鋼板母材置于電阻縫焊機的上滾輪和下滾輪之間，采用電阻縫焊對松襯復層母材和鋼板母材進行焊接。本發明工序步驟簡單，制造成本較低，機械化程度高，操作方便，易于獲得高強度的焊縫，在某些工況下可以替代爆炸復合板應用于石油化工、制藥、冶金及電力中鎳、銅、鈦、鋯、鉭、鈮與鋼復合板設備的制造。
文檔編號B23K11/06GK102500900SQ20111037476
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月22日 優先權日2011年11月22日
發明者葉建林, 孫萬倉, 巨建輝, 楊永福, 毛輝, 董斌, 袁敏哲, 袁曉鵬, 賀旭明, 趙斌 申請人:西安優耐特容器制造有限公司