[发明专利]一种焊接大尺寸阴极辊钛筒的制备方法

说明书

本发明公开了一种焊接大尺寸阴极辊钛筒的制备方法，包括以下步骤：①选取钛板并卷制呈圆筒；②将待焊接的两端面贴合，并清洗表面及开设预制孔；③通过工装夹具固定钛板，设置搅拌针与搅拌头位置，同时打开气体保护；④设定焊接参数进行焊接；⑤拆除焊接工装，并对合格的圆筒进行加热及锻打处理；⑥继续对焊接局部变形和热处理；⑦校型处理；⑧机加工处理后，即得到阴极辊钛筒。本发明采取将钛板卷圆焊接的方式制备钛筒，采用搅拌摩擦焊的方法对钛板进行卷圆对焊，避免熔化焊可能会引入的杂质对生箔产生影响，并设置了相配套的工艺参数，大幅度的提升了阴极辊钛筒加工成型的效率和精度，特别适用于制备大型阴极辊钛筒。

技术领域

本发明属于制备大型阴极辊钛筒技术领域，具体涉及一种焊接大尺寸（直径2000～3000mm，幅宽1400～2000mm）阴极辊钛筒的制备方法。

背景技术

近年来随着5G通信、新能源等行业的快速发展，极大提高了对电解铜箔的产量和质量的要求。而电解铜箔的质量除了与其生产过程的电化学工艺有关外，其装备制造也是不容忽视的重要方面。众所周知，阴极辊是电解铜箔成套装备的关键部件，而钛筒又是阴极辊的核心零件，电解铜箔直接在其表面形核生长，铜箔的性能与钛筒表面晶粒的微观尺寸和均匀性息息相关，因此如何节约、高效的制备出高性能的钛筒是难点问题。

目前行业比较成熟的工艺是采用环形件旋压的方式制备钛筒，这种方式需经过铸造→定型锻造→定型环轧→旋压等工序流程，具体用旋压技术制备钛筒，需要先用环扎技术制备与成品钛筒内径相同的旋压坯料钛环，再将该钛环进行强力旋压制备成钛筒。由于钛筒的固定端为不参与变形区域、钛筒的自由端在变形时缺少约束易发生翻边，所有旋压出来的钛筒需切去尾部未变形区域以及头部自由变形区域，只取中间段变形均匀的部分使用。导致旋压法制备阴极辊钛筒的周期长且材料利用率低，需要大型专用旋压设备，同时钛阴极辊筒的直径和幅宽受到轧制的环形件和旋压模具的限制，不利于阴极辊形制的自由变化，不利于工业化推广使用；加之受市场成本及环境等各种因素的影响，使生产电解铜箔的关键设备-大型钛筒需求量也大幅增长，特别是电解效率高的大规格（≥φ2000mm）钛阴极辊筒需求量更大。因此，开发成本低廉、制造简单、钛筒直径和幅宽不受模具限制的阴极辊钛筒制备方法是十分必要和迫切的。

有鉴于此，本发明人提出一种焊接大尺寸阴极辊钛筒的制备方法，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种焊接大尺寸阴极辊钛筒的制备方法，该制备方法采用搅拌摩擦焊的方法对热轧钛板进行卷圆对焊，避免熔化焊可能会引入的杂质对生箔产生影响，提升了阴极辊钛筒加工成型的效率和精度。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种焊接大尺寸阴极辊钛筒的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、选取退火态的钛板，然后使用卷板机将所述钛板卷制成圆筒；

步骤二、将待焊接的两端面紧密贴合，并清洗圆筒的表面，确保不存在油污，然后在位于圆筒外壁、待焊接的对接缝上靠任意一端面4～6mm位置处开设预制孔，预制孔深度为1～3mm；

步骤三、在待焊对接缝的背面使用工装夹具将钛板固定，然后将旋转的搅拌针垂直于待焊对接缝，搅拌头的中心线位置正好处于待焊对接缝中心线上，将搅拌针缓慢压入圆筒外表面，直至搅拌头的轴肩与钛板上表面相接触并产生一定的压力，同时打开气体保护；

步骤四、开始焊接，让旋转的搅拌针沿着钛板的待焊对接缝进行前进焊接，直至待焊对接缝末端剩余1～3mm未焊长度时停止前进，结束焊接并抽出搅拌针；

步骤五、拆除焊接工装，将焊好的圆筒竖起对焊缝进行检查，并对合格的筒体内外、以焊缝为中心、焊缝左右各1cm以内的范围进行加热，将该区域加热至500℃并锻打焊缝；

步骤六、对经过锻打的焊缝无需降温，继续加热至600℃并保持8～10min，然后撤掉加热，将焊缝冷却至室温；

步骤七、使用卷板机对经步骤六处理后的圆筒进行校型处理，将圆筒的直线度偏差和圆度偏差均控制在1mm以内；