一种摩擦焊接制备复合板坯的方法及装置制造方法及图纸

一种摩擦焊接制备复合板坯的方法及装置，方法包括上料；固定金属坯料；摩擦焊接；卸料；复合板坯的重复摩擦焊接。装置包括机架、支撑辊道、底部料槽、顶部料槽、导槽、主液压缸、摩擦驱动装置、推进器、推出器，机架底部设置支撑辊道，底部料槽置于支撑辊道上方；机架上端设有导槽，顶部料槽在主液压缸驱动下，在导槽中上下往复动作；底部料槽连接摩擦驱动装置；机架一侧设置机前辊道和推进器，机架另一侧设置推出器，本发明专利技术可以将两块或多块相同材质的连铸板坯摩擦焊接在一起，也可以将两块或多块不同厚度、不同材质的金属板坯摩擦焊接在一起，因此可以直接获得内部组织致密、界面呈完全呈冶金结合状态的各种吨位的大型复合板坯。

A method and device for preparing composite slab by friction welding

A method and device for preparing composite slabs by friction welding, including charging, fixed metal billets, friction welding, unloading, repeated friction welding of composite slabs. The supporting device comprises a frame, a roller, bottom trough, trough, top guide groove, a main hydraulic cylinder, a friction driving device, propeller, ejector, the frame is arranged at the bottom of the support roller, the bottom of the trough is arranged on the supporting roller above; the upper end of the frame is provided with a guide slot at the top of the trough in the main driving liquid pressure cylinder, upper and lower the reciprocating movement in the guide groove; the bottom trough is connected with the friction driving device; one side of the frame is arranged before the roller machine and propeller, the other side frame is equipped with ejector, the invention can be slab friction of two or more of the same material can also be welded together, the metal slab friction of two or more different thickness, different materials are welded together, thus directly obtain compact microstructure, a large composite slab interface was completely metallurgical combination of various tonnage state can.

【技术实现步骤摘要】
一种摩擦焊接制备复合板坯的方法及装置
本专利技术涉及金属复合板坯的生产方法
，尤其涉及一种摩擦焊接制备复合板坯的方法及装置。
技术介绍
目前，随着核电事业、桥梁工程、高层建筑以及海洋工程的发展，工程装备越来越大型化，所需钢材内部质量要求越来越严，所需钢材尺寸越来越大。大型锻件、厚板及特厚板的生产主要采用模铸或电渣熔铸大型铸锭或特厚连铸板坯做原料。模铸或电渣熔铸大型铸锭生产效率太低，成本较高，同时内部质量难以保证，特别是内部疏松、缩孔及偏析严重，夹渣物尺度较大，成材率太低，生产上难以解决。厚度超过400mm的连铸板坯虽然已有少数企业能够生产，但投资过大，而且由于板坯厚度加大，依然存在偏析、疏松及夹渣物等问题，生产特厚板时压缩后仍然不够。近几年来，出现了将连铸薄板坯进行组合后真空焊接再轧制制坯的方法。专利文献200910016603.X公布了一种累积叠轧焊工艺制造特厚板坯的方法，该方法在将连铸坯表面进行除鳞处理后，将连铸坯叠合在一起，然后在真空室中将组合坯四周缝隙焊接，再进行常规加热轧制制得厚板。专利文献201110029651.X公布了一种不锈钢-碳钢复合板的制备方法，该方法将表面处理之后的不锈钢和碳钢坯料交替叠放在一起，采用两个金属平板夹紧之后电焊将四周焊接密封，构成复合坯料-阻隔剂-复合坯料的组合结构，再经过常规的加热轧制之后制成复合板材。专利文献200910248877.1、201310707559.3及JP2016-150341都公布了一种真空复合轧制特厚板的方法，该方法将表面处理之后的板坯叠放在一起，在真空状态下采用离子束焊接四周后在轧制成坯。上述专利方法均为组坯焊接制坯后热轧复合或组坯后在真空状态下焊接制坯再热轧复合的方法。与模铸、电渣熔铸钢锭和连铸厚板坯相比，这些方法利用普通的连铸坯经过真空焊接即可制备厚板坯，板坯内部质量好，制坯成本低，但共同缺点是需要采用真空焊接制坯，降低了生产效率，同时，所制板坯必须经过轧制才能复合在一起。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种摩擦焊接制备复合板坯的方法及装置，利用该方法及其装置可以将两块或多块相同材质的连铸板坯摩擦焊接在一起，也可以将两块或多块不同厚度、不同材质的金属板坯摩擦焊接在一起，因此可以直接获得内部组织致密、界面呈完全呈冶金结合状态的各种吨位的大型复合板坯。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种摩擦焊接制备复合板坯的方法，该方法包括以下步骤：1)上料：将金属坯料依次吊放在机前辊道上，并将金属坯料上下叠放在一起，位于上面的金属坯料为上部金属坯料，位于下面的金属坯料为下部金属坯料，开动推进器将叠放好的上部金属坯料和下部金属坯料推进底部料槽中；2)固定金属坯料：退回推进器，开动主液压缸，推动顶部料槽向下运动，压在上部金属坯料上面，开动下夹紧液压缸，推动下压板，调整下部金属坯料的位置，然后压住下部金属坯料，利用紧固螺栓将下夹板固定在底部料槽的金属坯料推进侧，夹住下部金属坯料，然后开动上夹紧液压缸，推动上压板，调整上部金属坯料的位置，使上部金属坯料与下部金属坯料对齐，然后压住上部金属坯料，利用紧固螺栓将上夹板固定在顶部料槽的金属坯料推进侧，夹住上部金属坯料；3)摩擦焊接：利用电动机及其传动系统带动偏心轴旋转，推动连杆做往复直线运动，连杆带动底部料槽在支撑辊道上做往复直线运动，被固定在底部料槽内的下部金属坯料在底部料槽的带动下，相对于被固定在顶部料槽内的上部金属坯料做往复摩擦运动，开动主液压缸，推动顶部料槽沿导槽向下滑动，带动顶部料槽内的上部金属坯料向下部金属坯料施加压力，当上部金属坯料与下部金属坯料相互接触的摩擦面温度升高到规定温度时，并当下部金属坯料边部运动到与上部金属坯料边部对齐时刻停止偏心轴旋转，连杆停止往复直线运动，此时，加大主液压缸推力，使上部金属坯料向下部金属坯料施加足够的压力，并保持压力；4)卸料：当上部金属坯料与下部金属坯料之间的摩擦面温度下降到较低温度时，上部金属坯料与下部金属坯料粘结成一体，形成复合板坯，此时，打开底部料槽上的紧固螺栓，取下下夹板，打开顶部料槽上的紧固螺栓，取下上夹板，退回下夹紧液压缸和下压板以及上夹紧液压缸和上压板，撤去主液压缸压力，启动推出器，将复合板坯推出底部料槽，送至机前辊道上面运走；5)复合板坯的重复摩擦焊接：当需要将三块或三块以上的金属坯料摩擦焊接在一起时，在步骤1)至步骤3)完成后，获得由两块金属坯料构成的复合板坯，此时，打开底部料槽上的紧固螺栓，取下下夹板，然后撤去主液压缸压力，主液压缸带动顶部料槽和复合板坯向上运动，当复合板坯下表面与底部料槽上表面之间的距离超过待复合的第三块金属坯料的厚度时，利用推进器将准备好的第三块金属坯料推至底部料槽上面，置于复合板坯的正下方，然后在底部料槽的金属坯料推进侧装好下夹板，并用紧固螺栓锁紧，夹住下部第三块金属坯料，然后重复步骤3)，当需要将三块以上的金属坯料摩擦焊接在一起时，可多次重复步骤3)与步骤5)，直到复合板坯的厚度达到主液压缸的最大行程为止，此时，执行步骤4)进行卸料，获得由三块或三块以上的金属坯料摩擦焊接在一起的复合板坯。所述待复合的金属坯料为同种材质的金属坯料或为不同材质的金属坯料，当待复合的金属坯料为同种材质的金属坯料时，能利用连铸坯或轧制坯制备特厚复合板坯，当待复合的金属坯料为不同材质的金属坯料时，能利用连铸坯或轧制板材制备双金属或多金属复合板坯。一种摩擦焊接制备复合板坯的装置，包括机架、支撑辊道、底部料槽、顶部料槽、导槽、主液压缸、摩擦驱动装置、推进器、推出器；在机架的底部设置有多个支撑辊道，底部料槽置于支撑辊道的上方；在机架的上端设有导槽，顶部料槽在主液压缸的驱动下，在导槽中上下往复动作；底部料槽连接机架外部的摩擦驱动装置；在机架的一侧设置有机前辊道和推进器，在机架的另一侧设置有推出器。所述摩擦驱动装置包括连杆、空心套筒、偏心轴、导轮；连杆的一端连接底部料槽，连杆的另一端连接空心套筒，偏心轴设置于空心套筒内，偏心轴通过电动机驱动旋转，导轮设置于连杆的两侧，对连杆周向定位。所述偏心轴的偏心距离设置在2mm-20mm。所述机架是由立柱、顶盖和底座焊接在一起构成，或采用ZG35钢铸成一体。所述顶部料槽的槽口朝下，槽口相对推进器的一侧边开放，相对推出器的一侧边上固定有上挡板，槽口的两端设置立板，立板的高度小于待复合的金属坯料的厚度，在一端立板的内壁上安装有上夹紧液压缸，上夹紧液压缸驱动上压板从侧面顶紧上部金属坯料。所述底部料槽的槽口朝上，槽口相对推进器的一侧边开放，相对推出器的一侧边上固定有下挡板，槽口的两端设置立板，立板的高度小于待复合的金属坯料的厚度，在一端立板的内壁上安装有下夹紧液压缸，下夹紧液压缸驱动下压板从侧面顶紧下部金属坯料。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术以连铸坯、轧制坯或轧制板材作为待复合的金属坯料，坯料的内部质量好、生产成本低，可以获得高质量的复合板坯或特厚板坯，该复合板坯可作为轧制特厚板的原料，也可作为锻造大型锻件的原料；(2)本专利技术通过在两块金属坯料之间施加压力，并使两块金属坯料产生相对高速摩擦运动，使得两块金属坯料之间的界面发热，甚至产生界面熔化，从而使两块金属坯料复合在一起，故不必经过爆炸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦焊接制备复合板坯的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)上料：将金属坯料依次吊放在机前辊道上，并将金属坯料上下叠放在一起，位于上面的金属坯料为上部金属坯料，位于下面的金属坯料为下部金属坯料，开动推进器将叠放好的上部金属坯料和下部金属坯料推进底部料槽中；2)固定金属坯料：退回推进器，开动主液压缸，推动顶部料槽向下运动，压在上部金属坯料上面，开动下夹紧液压缸，推动下压板，调整下部金属坯料的位置，然后压住下部金属坯料，利用紧固螺栓将下夹板固定在底部料槽的金属坯料推进侧，夹住下部金属坯料，然后开动上夹紧液压缸，推动上压板，调整上部金属坯料的位置，使上部金属坯料与下部金属坯料对齐，然后压住上部金属坯料，利用紧固螺栓将上夹板固定在顶部料槽的金属坯料推进侧，夹住上部金属坯料；3)摩擦焊接：利用电动机及其传动系统带动偏心轴旋转，推动连杆做往复直线运动，连杆带动底部料槽在支撑辊道上做往复直线运动，被固定在底部料槽内的下部金属坯料在底部料槽的带动下，相对于被固定在顶部料槽内的上部金属坯料做往复摩擦运动，开动主液压缸，推动顶部料槽沿导槽向下滑动，带动顶部料槽内的上部金属坯料向下部金属坯料施加压力，当上部金属坯料与下部金属坯料相互接触的摩擦面温度升高到规定温度时，并当下部金属坯料边部运动到与上部金属坯料边部对齐时刻停止偏心轴旋转，连杆停止往复直线运动，此时，加大主液压缸推力，使上部金属坯料向下部金属坯料施加足够的压力，并保持压力；4)卸料：当上部金属坯料与下部金属坯料之间的摩擦面温度下降到较低温度时，上部金属坯料与下部金属坯料粘结成一体，形成复合板坯，此时，打开底部料槽上的紧固螺栓，取下下夹板，打开顶部料槽上的紧固螺栓，取下上夹板，退回下夹紧液压缸和下压板以及上夹紧液压缸和上压板，撤去主液压缸压力，启动推出器，将复合板坯推出底部料槽，送至机前辊道上面运走；5)复合板坯的重复摩擦焊接：当需要将三块或三块以上的金属坯料摩擦焊接在一起时，在步骤1)至步骤3)完成后，获得由两块金属坯料构成的复合板坯，此时，打开底部料槽上的紧固螺栓，取下下夹板，然后撤去主液压缸压力，主液压缸带动顶部料槽和复合板坯向上运动，当复合板坯下表面与底部料槽上表面之间的距离超过待复合的第三块金属坯料的厚度时，利用推进器将准备好的第三块金属坯料推至底部料槽上面，置于复合板坯的正下方，然后在底部料槽的金属坯料推进侧装好下夹板，并用紧固螺栓锁紧，夹住下部第三块金属坯料，然后重复步骤3)，当需要将三块以上的金属坯料摩擦焊接在一起时，可多次重复步骤3)与步骤5)，直到复合板坯的厚度达到主液压缸的最大行程为止，此时，执行步骤4)进行卸料，获得由三块或三块以上的金属坯料摩擦焊接在一起的复合板坯。...

【技术特征摘要】
1.一种摩擦焊接制备复合板坯的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)上料：将金属坯料依次吊放在机前辊道上，并将金属坯料上下叠放在一起，位于上面的金属坯料为上部金属坯料，位于下面的金属坯料为下部金属坯料，开动推进器将叠放好的上部金属坯料和下部金属坯料推进底部料槽中；2)固定金属坯料：退回推进器，开动主液压缸，推动顶部料槽向下运动，压在上部金属坯料上面，开动下夹紧液压缸，推动下压板，调整下部金属坯料的位置，然后压住下部金属坯料，利用紧固螺栓将下夹板固定在底部料槽的金属坯料推进侧，夹住下部金属坯料，然后开动上夹紧液压缸，推动上压板，调整上部金属坯料的位置，使上部金属坯料与下部金属坯料对齐，然后压住上部金属坯料，利用紧固螺栓将上夹板固定在顶部料槽的金属坯料推进侧，夹住上部金属坯料；3)摩擦焊接：利用电动机及其传动系统带动偏心轴旋转，推动连杆做往复直线运动，连杆带动底部料槽在支撑辊道上做往复直线运动，被固定在底部料槽内的下部金属坯料在底部料槽的带动下，相对于被固定在顶部料槽内的上部金属坯料做往复摩擦运动，开动主液压缸，推动顶部料槽沿导槽向下滑动，带动顶部料槽内的上部金属坯料向下部金属坯料施加压力，当上部金属坯料与下部金属坯料相互接触的摩擦面温度升高到规定温度时，并当下部金属坯料边部运动到与上部金属坯料边部对齐时刻停止偏心轴旋转，连杆停止往复直线运动，此时，加大主液压缸推力，使上部金属坯料向下部金属坯料施加足够的压力，并保持压力；4)卸料：当上部金属坯料与下部金属坯料之间的摩擦面温度下降到较低温度时，上部金属坯料与下部金属坯料粘结成一体，形成复合板坯，此时，打开底部料槽上的紧固螺栓，取下下夹板，打开顶部料槽上的紧固螺栓，取下上夹板，退回下夹紧液压缸和下压板以及上夹紧液压缸和上压板，撤去主液压缸压力，启动推出器，将复合板坯推出底部料槽，送至机前辊道上面运走；5)复合板坯的重复摩擦焊接：当需要将三块或三块以上的金属坯料摩擦焊接在一起时，在步骤1)至步骤3)完成后，获得由两块金属坯料构成的复合板坯，此时，打开底部料槽上的紧固螺栓，取下下夹板，然后撤去主液压缸压力，主液压缸带动顶部料槽和复合板坯向上运动，当复合板坯下表面与底部料槽上表面之间的距离超过待复合的第三块金属坯料的厚度时，利用推进器将准备好的第三块金属坯料推至底部料槽上面，置于复合板坯的正下方，然后在底部料槽的金属坯料推进侧装好下夹板，并用紧固螺栓锁紧，夹住...

【专利技术属性】
技术研发人员：井玉安，于涛，于伟达，张亚樵，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21