[发明专利]具有形状保护功能的复合金属材料爆炸焊接技术

说明书

技术领域

本发明属于爆炸焊接技术领域，特别涉及到具有鳍片或其他形状保护功能的爆炸焊接技术。

背景技术

目前随着计算机的更新换代，CPU散热问题日益突出，现在使用的铝散热器的散热效率已不能满足需要。铜的散热性高于铝，但纯铜散热器重量大，而且形状复杂的鳍片制造困难，成本高。由于铝的材质软，挤朔成型的生产效率高，且纯铝散热器重量轻，材料费低，如能把一定厚度的铜板与铝散热器的底平面实现焊接，利用铜的快速传热性能就可以大大提高散热器的散热效果。现在已经有采用粘接的方法把铜板粘贴在铝散热器底面上的铝铜复合底散热器，使散热器的散热效果有所提高，但所用的粘贴介质是非金属材料，由于这层介质的存在，降低了铜铝间的传热性能。爆炸焊接技术可以实现铜铝间的无介质连接，而且有结合强度高，在热处理、机加工等条件下能确保复合层不分离的突出优点。在爆炸焊接过程中，炸药爆轰产生巨大的压力，推动复板以几百米/秒的飞行速度与基板倾斜碰撞，实现焊接后，由于焊接件还有剩余动能，当它与基础接触时，会受到很大的冲击、挤压作用，这些因素都造成焊接件不同程度的变形。对于平板状工件，可以通过机械加工的方法实现整形，如果基板是带有鳍片等具有复杂形状特征的工件(如附图1所示)，很难用常规机械加工的方法将焊接件的变形恢复原状。本发明设计了一种特殊的爆炸焊接技术，使之在实现焊接以后，能保持焊接件的整体形状不变。

发明内容

本发明的目的：提供一种具有形状保护功能的爆炸焊接技术，爆炸焊接后，焊接件不变形，且焊接强度高，在机加工、热处理等工艺过程中，复合界面不发生开裂。

实现本发明的设想：

目前应用爆炸焊接技术，已经成功的制造出平板状或圆管状复合材料。对于带有鳍片等复杂形状的散热器或其他异型材，在爆炸焊接过程中会破坏其原来的形状。焊接件(由焊接复板和焊接基板组成)的弯曲和变形主要是由于在爆炸焊接时，焊接复板对焊接基板的高速碰撞，以及焊接件剩余能量的存在，使得它继续向下运动，并与基础作用产生的。因此，可以设计一种特殊的爆炸焊接技术，减少焊接件的剩余动能，对焊接件实施保护措施，同时设置吸能基础，缓冲地面对焊接件的冲击，达到防止焊接件变形的目的。

实现本发明的技术方案：

首先，在实现良好焊接的前提下，应减少焊接复板对焊接基板的碰撞速度，从而能减少焊接件的冲击变形，碰撞速度应控制在320～350米/秒，还应减少装药的质量比(单位面积上炸药的质量与复板质量的比值)，这样能减少焊接件的剩余能量，质量比控制在0.5～0.7，同时，对焊接件要采取保护措施，如附图2所示，将焊接件置于保护模具中，保护模具由钢性金属围箍和填充物组成，填充物可以采用金属材料，也可以采用非金属材料或两种材料的混合物。金属围箍和填充物的作用是限制焊接件的变形，金属填充物可以采用铁、铜、铝、铅等材料(金属粉或板)，非金属填充物可以采用石膏、水泥、石蜡、聚氯乙烯等材料，根据焊接件的形态选择填充物的组份，用填充物填满焊接件的空隙。为了减少地面对焊接件的冲击变形作用，应将爆炸焊接装置(包括炸药、焊接件、保护模具)安放在“吸能基础”上。吸能基础采用疏松、粉末状材料，如细矿石粉、细沙等，根据爆炸焊接的装药量，调整吸能基础的深度，利用吸能基础的缓冲作用把焊接件的剩余能量吸收掉。

本发明的效果和益处：

使用本发明主要是可以实现在爆炸焊接后，焊接件的形状保持不变。如爆炸铝铜复合底散热器，是应用爆炸焊接技术将铜板焊接在铝散热器上制成的，它适用于计算机、电子元件及各种发热体上，具有高效的散热性能，是一种新型的、铜铝间无任何粘接物的复合金属散热器，可以满足计算机市场急需提高CPU散热能力的需要。本发明适用于各种材质的散热器与高导热性能金属材料的爆炸焊接，也适用于各种异型材及需要形状保护的非平板工件与碳钢、合金钢、有色金属板的爆炸焊接。

附图说明

附图1是一种铝散热器的结构示意图，图中：(1)散热器底，(2)散热器鳍片。

附图2是实现本发明的爆炸焊接结构示意图，图中：(3)炸药，(4)木板围框，(5)焊接复板，(6)安装间隙，(7)支撑环，(8)焊接基板，(9)金属围箍，(10)填充物，(11)吸能基础。

具体实施方式：

以下结合附图，详细叙述本发明的实施例。焊接基板(8)为长条形铝散热器，焊接复板(5)为4mm厚的铜板，焊接基板(8)的鳍片高度为30mm，炸药(3)为粉状硝酸铵与黑索今混合炸药，重量比为，硝酸铵∶黑索今＝95∶5。炸药(3)均匀布满在焊接复板(5)上，炸药四周为木板围框(4)，炸药厚度为30mm，炸药的爆速为2100米/秒。焊接基板(8)与焊接复板(5)的安装间隙(6)为5mm，支撑环(7)安放在焊接基板(8)上，它的作用是支撑焊接复板(5)与焊接基板(8)保持一定的间隙，支撑环(7)材料为铝，由厚度为1mm的铝片卷成直径约为4mm的圆环形，支撑环(7)的高度为5mm。填充物(10)为石膏加铁粉，重量比为，石膏∶铁粉＝50∶50，铁粉为普通工业铁粉，加入适量的水，搅拌均匀后，将填充物充满焊接基板(8)的所有空隙及焊接基板(8)与金属围箍(9)之间，填充物比鳍片高出50mm(如图2所示)，填充物固结硬化后进行爆炸焊接。金属围箍(9)用厚度为20mm的普通钢板制成，吸能基础(11)为普通细矿石粉，基础厚度为300mm。爆炸焊接后，焊接件的形状保持不变。