[发明专利]金属复合材料对立式爆炸焊接装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种利用炸药爆炸所产生的能量作为能源，使被焊接的两种金属板材形成固相结合界面的一种对立式爆炸焊接装置及其方法。属于金属材料和焊接技术领域。

背景技术

目前爆炸焊接技术及爆炸复合材料已广泛应用于石油、化工、造船、电力、航空、航天、制盐、制碱、冶金、原子能、采掘、运输、及机械制造等各个领域之中。现行的爆炸焊接方法，一般均采用如图1(b)所示平行式爆炸焊接装置，而图1(a)角度法由于其装置与(b)基本相同，而操作略有不便，因此在生产实践中一般不用，只是在理论和试验研究中偶尔采用，因此在分析此方法的机理、过程及缺陷时，只以图1(b)为例。雷管5被起爆后，引起炸药层产生爆轰，炸药爆轰产生几十万个大气压的冲击波向四周传播，其中向下传播的高压冲击波就使得复板产生弯曲变形并与基板发生高速碰撞，从而使复板和基板焊接在一起。缓冲层是为了保护贵重的有色金属复板表面，地基一般采用均匀、一定密实度的沙土，才能使得已焊接好的复合板向下运动的过程中不受不均匀撞击而损坏。平行法爆炸焊接存在的缺陷：能量利用率低，炸药爆轰产生冲击波是向四周传播的，其中向下传播的高压冲击波的能量被复板吸收并形成塑性变形和界面结合所需的能量，而另外大于1/2的炸药爆轰所产生的能量由上方耗散。所以此方法最多只利用了炸药1/2的能量，其余大于1/2的能量都被浪费；冲击波对周围环境影响恶劣，在平行法爆炸焊接中，大于1/2的冲击波能量不仅没被钢板吸收，而且迅速向四周传播。虽然冲击波很快就能衰减成音波，但我国几十个爆炸焊接厂家无数次爆炸焊接生产实践证明，这些冲击波衰减成的音波在离起爆点3公里仍能达到140db而严重影响民房安危和老百姓的日常生活。目前有不少国家已经建立了爆炸洞，但由于爆炸洞的设计和制造涉及到安全问题并投资巨大，推广应用受限；平行法爆炸焊接工艺参数难以稳定和控制，爆炸焊接涉及到的工艺参数主要分四大类：装药参数、材料参数、地基参数、安装参数。由于平行法，其装药参数、地基参数和安装参数都难精确控制，操作者稍有不慎，都会引起上述三类参数的变化而使焊接失效。

发明内容

本发明的目的旨在充分利用炸药的能量，并削减冲击波对周围环境的不利影响，通过理论分析和试验研究成功发明了对立式爆炸焊接方法。

本发明的技术解决方案：对立式爆炸焊接装置，其特征是A复板、B复板垂直对应固定在地基上，A复板、B复板间是炸药和药盒，在A复板与A基板间是A间隙；在B复板与B基板间是B间隙；在A基板和B基板之间不设置炸药。

对立式爆炸焊接方法，其特征是在地基础上对应固定好A复板、A基板、B复板与B基板，并且A复板和B复板间留有间距，则A复板和B复板自动构成了炸药盒的上底和下底，A复板和B复板间距离即为装药层厚度；再用胶带缠绕A基板和B基板，封闭构成药盒的两个侧边，地基则构成了药盒的第三侧边，而和地基相对边即药盒的第四个侧边是开放的；通过漏斗由药盒上方的第四侧边向下布设炸药；点火引爆。

炸药爆轰产生的冲击波使左右两侧的复板均发生弯曲和塑性变形并与两侧基板产生碰撞并焊接。另外与平行式爆炸焊接不同的是焊接后的复合板不是向下运动与地基发生碰撞，而是向两侧运动。

本发明的优点：

1、节约了2/3装药量。

对立式爆炸焊接方法变平行法的开放式爆炸焊接结构为封闭式焊接结构，向周围空气中耗散的能量也得到充分地利用。同样的装药量平行法焊接成功一块复合板，而对立法则成功焊接两块同样大小的复合板。从这点看对立式爆炸焊接方法是平行法1/2的装药量。另外由于炸药在两块复板之间爆炸，由于炸药爆轰波在两刚性壁之间传播存在荷载叠加作用，通过理论计算和试验证明这种叠加作用又节省了1/3炸药。因此对立式爆炸焊接装置实际装药量是平行法的1/3，从而节省了2/3装药量，大大降低了加工成本。

2、削减了大部分冲击波对周围环境的不利影响。

对立法将平行法耗散的能量用于爆炸焊接，所以平行法耗散冲击波的能量被复合板结合界面所吸收，因此消除了冲击波对周围环境的不利影响。所以采用对立法就圆满解决了爆炸焊接爆炸场地问题，也可大大降低加工成本。

3、易于形成标准的工艺流程。