[发明专利]一种激光加热异种材料微细辊压复合装置及其复合方法

说明书

本发明公开了一种激光加热异种材料微细辊压复合装置，涉及异种材料辊压复合制造装备技术领域，包括机架、机架上依次设置的放卷模块、表面预处理模块、导向模块、激光加热微细辊压压印模块、激光加热微细辊压复合模块和收卷模块，本发明采用激光非接触加热进行微细辊压压印和复合，具有结构和工艺简单、高效、节能环保、低成本等优点。

技术领域

本发明涉及异种材料辊压复合制造装备技术领域，具体涉及一种激光加热异种材料微细辊压复合装置及其复合方法。

背景技术

科学技术的不断发展和各种新兴技术、新产业的出现，对材料性能的要求越来越高，单一组元材料的性能很难胜任这些需求。与单组元材料相比，经过合理设计组合，由几种不同性能的材料复合而成的复合材料，综合了各组元的性能优势，弥补了各自的不足，能够改善材料的力学性能、热电性能、磁性、成形性、焊接性、耐腐蚀性等诸多性能，具有优异的综合性能，可应用于特殊要求的工作环境。它是目前世界各国竞相研制的新型材料，应用前景看好。到目前为止，这类复合材料已经在宇航、石油、机械、化工、轻工、汽车、造船、建筑、电力、电子、核能及日用品等领域得到了应用。

辊压复合是异种材料复合制造的主要方法之一，主要是常温下，通过外界压力作用下，使待复合的异种材料在结合面上通过塑性变形发生界面结合进行复合。而微细辊压复合主要是在微细尺度下对异种材料进行辊压复合。通常被复合的材料厚向特征尺寸在几十个微米到几百个微米不等，处于微观尺度和宏观尺度之间，因此，这种尺度下的辊压复合，也称为微细辊压复合。

在冷态下进行辊压复合，由于材料变形抗力较大大，需要很大的辊压力，对整个辊压复合系统的强度和刚度要求高，压辊容易磨损，降低复合精度。同时，由于尺度效应的存在，材料种类、晶粒尺寸和取向等的影响会导致材料在微细辊压复合过程中流动不均匀、工艺参数不稳定、材料结合性差，材料间主要是界面结合，导致复合质量不高。

为了提高辊压复合质量，降低材料复合辊压力，现有技术多采用复合前进行加热或通过加热辊进行加热。复合前进行加热，为了保证材料加热温度，需要大面积加热，能耗高，热量容易散失；通过加热辊进行加热，辊筒需要内置加热电阻丝或通入导热油，结构复杂，热量不集中，能耗高，热量也易于散失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光加热异种材料微细辊压复合装置，以解决现有技术存在的上述缺陷。

一种激光加热异种材料微细辊压复合装置，包括机架，所述机架上依次设置有放卷模块、表面预处理模块、导向模块、激光加热微细辊压压印模块、激光加热微细辊压复合模块以及收卷模块；

所述放卷模块包括第一放卷辊和第二放卷辊，其用于实现材料的放卷送料；

所述表面预处理模块包括第一表面预处理器和第二表面预处理器，其用于实现材料的表面清理；

所述导向模块包括第一导向辊和第二导向辊，其用于实现将材料支撑、牵引以及传送；

所述激光加热微细辊压复合模块用于实现异种材料的复合，其包括自上而下依次设置的第一激光器、透光光辊和第一支撑辊，所述透光光辊和所述第一支撑辊之间形成有复合辊压间隙，所述第一激光器用于材料表面的加热；

所述激光加热微细辊压压印模块包括自上而下依次设置的第二激光器、透光模具辊和第二支撑辊，所述透光光辊和所述第二支撑辊之间形成有压印辊压间隙，所述第二激光器用于材料表面的加热；

所述收卷模块包括牵引辊和收卷辊，所述牵引辊和收卷辊并列设置并对复合后的材料进行牵引卷取。

优选的，所述第一激光器和第二激光器均采用大功率、连续式或脉冲式的高能激光器，所述高能激光器的功率、焦距和光斑均可调节。

优选的，所述高能激光器具体为准分子激光器。