本发明涉及复合板轧制，更具体地说，特别是涉及一种梯度加热制备复合板的装置和方法。
背景技术：
1、传统热轧大多使用加热炉将板材加热至统一的温度，然后进行轧制复合。然而相同温度下异种金属材料的变形抗力差异大，难以实现变形协调，这时研究人员提出异温加热，即在不同温度下加热异种板材，这种方法有效提高了变形的协调性，但是对于板材整体加热依然存在效率低下的问题。
2、相关研究表明，脉冲电流能够使板材迅速加热，更加高效地生产复合板，加热过程电流在板材中均匀分布，板材整体温度一致。在使用交变脉冲电流的过程中，发现由于磁场的存在会改变电流分布，通过调整磁场大小以及电流方向使电流向板材待结合界面聚集，最终导致材料待结合表面温度处于较高水平。将此效应应用到复合板材加热过程，提高待复合表面电流密度，降低远离待复合表面的温度，使异种金属处于容易变形协调的温度，提升界面附近元素扩散能力，将是一种高效而新颖的工艺。同时由于脉冲电流效应，在轧制过程中施加脉冲电流能够有效降低材料变形抗力，利用脉冲电流尖端聚集作用进一步提界面升元素扩散能力，将有效提高复合板结合强度，目前在板带轧制领域内，相关学者多将脉冲电流用于薄带冷轧，电流直接在带材两端简单加载，施加方式简易，且将电流直接作用于轧辊会导致轧机整体带电，造成安全隐患，此外，现有复合板轧制方法均是轧前组坯，之后进行加热处理，本发明提出的工艺需要分别加热后进行组坯，现有装置无法完成本发明工艺所需加热后组坯的操作流程。
3、因此，需要一种梯度加热制备复合板的装置利用脉冲电流在复合板轧制过程中进行梯度加热，且在完成组坯的同时能够避免机体带电提高安全性能，同时还能解决复合板的运送问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种梯度加热制备复合板的装置和方法，以解决现有技术存在的问题，通过在第二机架一侧设置电流施加组件以及第二机架上设置电磁铁，能够实现在复合板加热阶段利用脉冲电流进行梯度加热，在轧机进料侧和出料侧分别设置有第一导电夹具和第二导电夹具，在复合板轧制过程中施加脉冲电流，能够降低金属变形抗力。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种梯度加热制备复合板的装置，包括：第一导电夹具和第二导电夹具，所述第一导电夹具和第二导电夹具分别固接于轧机的进料侧和出料侧，所述第一导电夹具和第二导电夹具用于与板材构成电流的闭合回路，所述第一导电夹具的结构与所述第二导电夹具的结构相同；第一机架，所述第一机架位于所述轧机的进料侧，所述第一机架包括第一架体、第一挡板以及焊接臂，所述第一架体上设置有所述第一挡板和陶瓷辊，所述第一挡板位于所述陶瓷辊两侧，所述第一挡板连接有夹持组件，通过夹持组件控制两所述第一挡板向内靠拢夹持固定板材使板材对中，所述焊接臂通过第三直线模组与所述第一架体滑动连接；第二机架，所述第二机架设置有两个，两所述第二机架设置在所述第一架体两侧，所述第二机架包括第二架体，所述第二架体上设置有电磁铁；电流施加组件，所述电流施加组件设置所述第二架体一侧，所述电流施加组件用于对所述第二架体上的板材施加电流；真空吸盘组件，所述真空吸盘组件架设在所述第一机架和第二机架顶部，用于将两所述第二架体上的板材转运至所述第一架体上。
3、进一步的，所述电流施加组件包括支架、固接在支架两端的第一直线模组和第二直线模组以及电极，所述第一直线模组垂直于地面设置，所述第一直线模组底部设置有地轨滑块，所述第二直线模组水平于地面设置，所述第二直线模组下方通过第一弹簧连接有所述电极，所述电极位于所述第二架体顶部。
4、进一步的，所述夹持组件包括第三支撑板和第二连接板以及第一电动缸，所述第三支撑板位于陶瓷辊两侧，所述陶瓷辊通过带轮转动连接于所述第一架体上，所述第三支撑板与所述第一挡板之间设置有第二弹簧，所述第一挡板底部连接有第二连接板，所述第二连接板连接于第一电动缸。
5、进一步的，所述陶瓷辊下方设置有顶升架，所述顶升架连接于第二电动缸，所述顶升架两侧贯穿设置有第一导向杆。
6、进一步的，所述第一架体顶部设置有滑台和与所述滑台配合使用的第三直线模组，所述第三直线模组沿所述滑台滑动带动所述焊接臂在所述第一架体上滑动；所述第一架体上还设置有第二挡板，所述第二挡板连接有第三电动缸。
7、进一步的，所述真空吸盘组件包括第三架体，所述第三架体上通过第一液压缸连接有推板，所述推板上连接有第三连接板，所述第三连接板一侧连接有第二液压缸，所述第二液压缸底部连接有旋转电机，所述旋转电机输出端连接吸盘。
8、进一步的，所述第一导电夹具包括通电导轮、第一连接板和第一主体、电流施加机构以及过渡连接板，所述过渡连接板上设置有通电导轮，所述第一主体通过所述第一连接板连接于所述轧机，所述第一主体与所述第一连接板之间设置有第一支撑板，所述电流施加机构固定连接在过渡连接板上，所述第一连接板上还设置有绝缘片。
9、一种梯度加热制备复合板的方法，包括以下步骤：准备待复合板材，并对其表面进行打磨；将不同材质的板材分别放置于两第二机架上，调整电流施加组件位置对第二机架上的板材施加电流并通过电磁铁施加电磁场进行梯度加热；调整真空吸盘组件，将两第二机架上的板材吸附转运至第一机架上叠放，完成组坯；调整第一机架和第二机架对板材进行夹持固定及抬升，将板材输送至轧机，板材与第一导电夹具、第二导电夹具构成回路，然后进行脉冲电流轧制，形成金属复合材料。
10、进一步的，所述电流施加组件对板材施加的脉冲电流的电流密度：10-2000a/mm2，占空比10％-60％，频率25-5000hz，电磁铁产生的磁感应强度b的范围为102-104wb/m2。
11、本发明公开了以下技术效果：
12、本装置中在第二机架一侧设置有电流施加组件，用于对第二机架上的复合板施加电流，在第二机架上还设置有电磁铁，电磁铁与电流施加组件共同作用产生脉冲电流对复合板进行梯度加热，复合板材料中的载流子在外加磁场中运动时，因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移，并在材料一侧产生电荷积累，因此通过调整磁场改变变电流分布，使电流向着板材待复合表面聚集，该处形成较高温度，远离表面处温度较低，由此形成温度梯度，不同待复合材料可以通过调整电流参数与磁场大小实现不同温度，在后续轧制过程增强界面变形的同时实现协调变形，加速界面元素扩散能力；
13、第一机架上设置有第一挡板、夹持组件和顶升架，用于对第一机架上叠放的复合板进行夹持固定以及抬升，便于对复合板的运送；
14、在轧机的进料侧和出料侧分别设置有第一导电夹具和第二导电夹具，在进行轧制时，复合板进入轧机，与第一导电夹具和第二导电夹具构成电流回路，再次施加脉冲电流，在轧制过程中降低金属变形抗力，提高原子迁移速率，增强元素扩散，实现钛/钢复合板高强度结合，解决了传统轧制易产生金属间化合物、降低结合强度的问题。
1.一种梯度加热制备复合板的装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的梯度加热制备复合板的装置，其特征在于：所述电流施加组件(3)包括支架(301)、固接在支架(301)两端的第一直线模组(302)和第二直线模组(304)以及电极(306)，所述第一直线模组(302)垂直于地面设置，所述第一直线模组(302)底部设置有地轨滑块(303)，所述第二直线模组(304)水平于地面设置，所述第二直线模组(304)下方通过第一弹簧(305)连接有所述电极(306)，所述电极(306)位于所述第二架体(402)顶部。
3.根据权利要求1所述的梯度加热制备复合板的装置，其特征在于：所述夹持组件包括第三支撑板(506)和第二连接板(518)以及第一电动缸(513)，所述第三支撑板(506)位于陶瓷辊(507)两侧，所述陶瓷辊(507)通过带轮(510)转动连接于所述第一架体(501)上，所述第三支撑板(506)与所述第一挡板(509)之间设置有第二弹簧(508)，所述第一挡板(509)底部连接有第二连接板(518)，所述第二连接板(518)连接于第一电动缸(513)。
4.根据权利要求1所述的梯度加热制备复合板的装置，其特征在于：所述陶瓷辊(507)下方设置有顶升架(517)，所述顶升架(517)连接于第二电动缸(515)，所述顶升架(517)两侧贯穿设置有第一导向杆(516)。
5.根据权利要求1所述的梯度加热制备复合板的装置，其特征在于：所述第一架体(501)顶部设置有滑台(504)和与所述滑台(504)配合使用的第三直线模组(502)，所述第三直线模组(502)沿所述滑台(504)滑动带动所述焊接臂(503)在所述第一架体(501)上滑动；所述第一架体(501)上还设置有第二挡板(514)，所述第二挡板(514)连接有第三电动缸。
6.根据权利要求1所述的梯度加热制备复合板的装置，其特征在于：所述真空吸盘组件(6)包括第三架体(602)，所述第三架体(602)上通过第一液压缸(601)连接有推板(603)，所述推板(603)上连接有第三连接板(604)，所述第三连接板(604)一侧连接有第二液压缸(606)，所述第二液压缸(606)底部连接有旋转电机(608)，所述旋转电机(608)输出端连接吸盘(610)。
7.根据权利要求1所述的梯度加热制备复合板的装置，其特征在于：所述第一导电夹具(2)包括通电导轮(201)、第一连接板(202)和第一主体(203)、电流施加机构(204)以及过渡连接板(207)，所述过渡连接板(207)上设置有通电导轮(201)，所述第一主体(203)通过所述第一连接板(202)连接于所述轧机(1)，所述第一主体(203)与所述第一连接板(202)之间设置有第一支撑板(205)，所述电流施加机构(204)固定连接在过渡连接板(207)上，所述第一连接板(202)上还设置有第一绝缘片(206)。
8.一种梯度加热制备复合板的方法，其特征在于：基于权利要求1-7任一项所述的梯度加热制备复合板的装置，包括以下步骤：准备待复合板材，并对其表面进行打磨；将不同材质的板材分别放置于两第二机架(4)上，调整电流施加组件(3)位置对第二机架(4)上的板材施加电流并通过电磁铁(401)施加电磁场进行梯度加热；调整真空吸盘组件(6)，将两第二机架(4)上的板材吸附转运至第一机架(5)上叠放，完成组坯；调整第一机架(5)和第二机架(4)对板材进行夹持固定及抬升，将板材输送至轧机(1)，板材与第一导电夹具(2)、第二导电夹具(7)构成回路，然后进行脉冲电流轧制，形成金属复合材料。
9.根据权利要求8所述的梯度加热制备复合板的方法，其特征在于：所述电流施加组件(3)对板材施加的脉冲电流的电流密度：10-2000a/mm2，占空比10％-60％，频率25-5000hz，电磁铁(401)产生的磁感应强度b的范围为102-104wb/m2。
