CN100457359C - 复合钢板的爆炸焊接制造方法及其在直线电动机上的应用 - Google Patents

Abstract

一种复合钢板的爆炸焊接制造方法及其在直线电动机上的应用，制造方法包括下述步骤：I.匹配 将良导电体金属板与钢板，按成品求进行组对；II.打磨表面并涂抹保护层 清除钢板与良导电体金属板相互接触面并在与炸药接触面涂抹保护层；III.爆炸焊接 将钢板与良导体金属板用炸药爆炸焊接在一起；IV.精矫平整 将焊接后的复合钢板在矫直机上矫平；V.抛光 将良导电体金属板表面的爆炸冲击坑抛光滑。复合钢板在直线电动机上的应用是将本发明制造的复合钢板安装在地铁线的感应板安装座，制成直线电动机转子的感应板。本发明制造的复合钢板结合率高于99.5%，生产成本低。用本复合钢板制造成直线电动机的感应板，使用寿命长。

Description

复合钢板的爆炸焊接制造方法及其在直线电动机上的应用

技术领域

本发明涉及一种复合钢板的爆炸焊造方法及其在直线电动机上的应用。

背景技术

在轨道交通体系中，采用短定子列车驱动直线感应电动机，当初级线圈通以三相交流电时，由于感应产生磁力，直接驱动车辆前进，改变磁场方向，车辆运动随之改变。直线电动机驱动技术先进，爬坡能力强，转弯半径小，运行平稳，系统安全可靠，工程造价低，运营费用低，环保性能好。我国作为全球第五个国家，首次在广州地铁四、五号线使用该技术，作为直线电动机转子的感应板需两种金属复合钢板，一种金属材料为导体(有色金属铝、铜等电的良导体)，一种为铁心(普通碳钢)。国外采用直接轧制法或铆焊法生产，该方法生产的感应板结合率低，一般为80％-90％，在结点易形成电离腐蚀，必然使用寿命降低。

发明内容

为了克服现有复合钢板的爆炸焊接制造方法的上述不足，本发明提供一种复合钢板的爆炸焊接制造方法，用本方法制造的复合钢板结合率高，使用寿命长。同时提供这种复合钢板在直线电动机上的应用。

本发明的复合钢板的爆炸焊接制造方法包括依次的下述步骤：

1.匹配

将检验符合技术要求的良导电体金属板与钢板，按最终成品要求对良导电体金属板与钢板进行组对。使选择的良导电体金属板的外形尺寸与所要焊接的钢板大小一致；良导电体金属板的长与宽比钢板的长与宽分别大20～50mm与20～50mm。

2.打磨表面并涂抹保护层

清除钢板与良导电体金属板相互接触面的氧化物及杂物(氧化物、铁锈)；然后在良导电体金属板与炸药接触面上涂抹保护层，对良导电体金属板涂抹保护层时采用集中涂抹的方式。保护层为水玻璃或黄油。

3.爆炸焊接

把钢板放在平整的土平台上，用高10-15mm的支点放在钢板上，支点一般用铝皮制成，把良导体金属板放在支点上，良导体金属板与钢板之间有10-15mm的间隔，炸药放在良导体金属板上，点燃引爆。爆炸焊接时，良导体金属板和钢板通过支点支撑起来，形成爆炸复合过程中良导体金属板运动加速区，良导体金属板通过加速与钢板碰撞接触时，良导体金属板运动速度达到爆炸焊接所要求速度。通过高速碰撞，钢板与良导体金属板将两种金属焊接在一块，其结合属于原子间结合。炸药要求爆速稳定在2500-3000m/s之间，密度均匀，不容易结块，安全可靠。金属板焊接在一起，良导体金属板与钢板之间的结合率(面积)大于99.5％；

4.精矫平整

先清理矫直机辊面及良导电体金属板表面上杂物，将爆炸焊接后的复合钢板放在矫直机上进行矫平。矫平后在检验平台检测其不平度，使其不平度＜1mm/m²；

5.抛光

用带式抛光机，将良导电体金属板表面的爆炸冲击坑抛光滑，粗糙度R_a小于50um。

6.包装

包装时(最好用专用包装架)钢板竖放，良导电体金属板面相对。复合钢板间垫塑料。最后用螺丝紧固。并随箱带包装清单，内容包括：板号、规格、重量。

本申请文件所说的良导体金属板是指铜板或铝板。

为了保证产品质量减少工序，在步骤3爆炸焊接后步骤4精矫平整前对复合钢板按照技术要求进行超声探伤，超标缺陷用标号笔在钢板上注明，并且在探伤记录上标好坐标。

上述的复合钢板的爆炸焊造方法，其特征是：在步骤4精矫平整后步骤5抛光前，用三枪数控等离子切割机进行切割，切割时良导体金属板的表面向上，切割公差按照使用技术要求，一般长度5005+5mm，宽度370+5mm，对角线差小于2mm，切割时避开缺陷；然后刨边，刨边时良导电体金属板表面垫包装布，避免油污染。千斤顶下垫胶皮，避免压伤损坏良导体金属板表面。刨边成品公差：长度4994(-4～+0mm)，宽度360(+0～+3)mm，对角线差小于1mm，四边垂直，长边直线度小于1mm。

上述的复合钢板的爆炸焊造方法在爆炸复合时，采用下述重量份配比的炸药较佳：

膨化处理硝酸铵：95     复合油：4-6

增水珍珠岩：3-10。

在爆炸复合时，采用下述重量份配比的炸药最佳：

膨化处理硝酸铵：95    复合油：5     增水珍珠岩：6.5。

其中增水珍珠岩的化学成分的(重量份)配比为：

二氧化硅：74.43        三氧化二铁：1.9

三氧化二铝：14.02      氧化钙：0.71

氧化镁：0.42           氧化纳：2.45。

简单汇总，本复合钢板的制造方法的步骤如下：

选配→打磨清除表面涂保护层→爆炸复合→精矫平整→探伤→切割→抛光→包装。

复合钢板生产工艺流程

本复合钢板制成的铁心导电体物理性能见表1

表1：

本复合钢板制成的铁心的机械性能见表2

表2

本复合钢板制成的铁心的力学性能见表3

表3

项目	屈服强度	抗拉强度	伸长率	粘结强度	剪切强度
						铝钢	198MPa	332MPa	21％	120MPa	≥60MPa
铜钢	284MPa	402MPa	29％	--	≥60MPa

探伤：结合率＞98.5％。

外观尺寸：宽度：300-400；

厚度：(3-10)+(16-35)；

长度：1000-8000

不平度：小于1mm/m；

直角度：小于1.5mm；

表面粗糙度R_a：小于50μm。

本发明的复合钢板的结合率高于99.5％，用于制造直线电动机转子的感应板效果非常好。把本复合钢板切成长4994mm，宽度360mm的长方形板，制成用于直线电动机转子的感应板。

采用本发明制造的复合钢板结合率高于99.5％，结合强度达到100MPa，提高了产品质量，明显降低了生产成本，满足用户的使用要求，同时提高生产效率，易于实现工业化大生产。用本方法制造的复合钢板制造成直线电动机的感应板，由于感应板结合率高，在结点难以形成电离腐蚀，使用寿命长。

附图说明

图1是本复合钢板主视图。

图2是与图1相对应的俯视图。

图3是本复合钢板安装在铁路线上的俯视图。

图4是沿图3中A-A线的剖视图，图中旋转90°。

上述图中：

1、钢板  2、铝板  3、轨枕  4、碎石  5、钢轨6、复合钢板  7、感应板安装座

具体实施方式

下面结合实施例及其附图说明本复合钢板的爆炸制造方法及其在直线电动机应用的具体实施方式，但本复合钢板的爆炸制造方法及其在直线电动机的应用的具体实施方式下局限于下述的实施例。

复合钢板制造方法实施例一

本复合钢板的爆炸焊接制造方法实施例为依次的下述步骤：

1、匹配：对需要爆炸复合的铝板、钢板进行检验，符合相应国家标准及使用技术要求的，按照最终成品要求对铝板和钢板进行组对匹配，铝板的外形尺寸为长5160mm，宽830mm，钢板的外形尺寸为长5140mm，宽810mm，铝板厚7mm，钢板厚25mm；

2、打磨、涂抹保护层：用专用打磨机(如重庆市生产的大型砂带磨床)清除结合面的氧化物等杂物，在铝板上表面上涂抹水玻璃保护层。

3、爆炸复合

把钢板放在平整的土平台上，用铝皮做成高12mm的支点，把铝板放在支点上，铝板与钢板之间有12mm的间隔，炸药放在铝板上，点燃引爆。利用爆速稳定在2500-3000m/s之间，密度均匀，不易结块的炸药，将钢板与铝板焊接在一块。

4、探伤

对复合钢板按照日本标准JIS Z 2344(使用脉冲的金属超声波探测规则)以及JIS G3604(铜及其铜合金复合钢)的技术要求，利用超声波探伤仪进行探伤。超标缺陷用标号笔在钢板上注明，并且在探伤记录上标好座标，铝板与钢板之间的结合率(面积)达99.6％。

5、精矫

精矫前先清理七辊矫直机辊面及铝复层表面，确保铝复层表面不产生压坑。将爆炸焊接厚的复合钢板利用矫直机进行精矫两次，在检验平台检测其不平度＜1mm/m²。

6、切割利用三枪数控等离子切割机进行切割，切割时铝表面向上，切割公差按照用户要求：长度5005+5mm，宽度370+5mm，对角线差小于2mm。切割时避开缺陷。

7、刨边

用刨边机对复合钢板侧面进行刨边。刨边时铝板表面垫包装布，避免油污染。千斤顶下垫胶皮。刨边成品公差：长度4994(-4～+0mm)，宽度360(+0～+3)mm，对角线差小于1mm。四边垂直，长边直线度小于1mm。

8、抛光

用带式抛光机，将铝材表面的爆炸冲击坑抛光滑，粗糙度Ra小于50um。

9、包装

把钢板竖放，铝面相对。板间垫塑料。最后用螺丝紧固。并随箱带包装清单，内容包括：板号、规格、重量。

本实施例爆炸复合时，采用下述重量份配比的炸药：

膨化处理硝酸铵：95        复合油：5

增水珍珠岩：6.5。

其中增水珍珠岩的化学成分的重量份配比为：

二氧化硅：74.43           三氧化二铁：1.9

三氧化二铝：14.02         氧化钙：0.71

氧化镁：0.42              氧化纳：2.45。

复合钢板制造方法实施例二

本实施例的方法步骤与复合钢板制造方法实施例一的不同之处只是良导电体金属板是铜板，其它步骤与复合钢板制造方法实施例一相同。铜板与钢板之间的结合率(面积)达99.7％。

上述两个实施例中的保护层也可用黄油。

复合钢板应用实施例一

把上述两个实施例的任一实施例的复合钢板6，铝板2在上钢板1在下用固定螺栓等紧固件安装在地铁线的感应板安装座7，制成直线电动机转子的感应板。

Claims (2)

1、一种复合钢板的爆炸焊接制造方法，它包括依次的下述步骤：

I.匹配

将检验符合技术要求的良导电体金属板与钢板，按最终成品要求对良导电体金属板与钢板进行组对；使选择的良导电体金属板的外形尺寸与所要焊接的钢板大小一致；良导电体金属板的长与宽比钢板的长与宽分别大20～50mm与20～50mm；

II.打磨表面并涂抹保护层

清除钢板与良导电体金属板相互接触面的氧化物及杂物；然后在良导电体金属板与炸药接触面上涂抹保护层，对良导电体金属板涂抹保护层时采用集中涂抹的方式；保护层为水玻璃或黄油；

III.爆炸焊接

把钢板放在平整的土平台上，用高10-15mm的支点放在钢板上，把良导体金属板放在支点上，良导体金属板与钢板之间有10-15mm的间隔，炸药放在良导体金属板上，将两种金属焊接在一起，其结合属于原子间结合；炸药要求爆速稳定在2500——3000m/s之间，密度均匀，不容易结块，炸药的(重量份)配比是

膨化处理硝酸铵：95     复合油：5

增水珍珠岩：6.5；

其中增水珍珠岩的化学成分的(重量份)配比为：

二氧化硅：74.43        三氧化二铁：1.9

三氧化二铝：14.02      氧化钙：0.71

氧化镁：0.42           氧化纳：2.45；

IV.精矫平整

先清理矫直机辊面及良导电体金属板表面上杂物，将爆炸焊接后的复合钢板放在矫直机上进行矫平；矫平后在检验平台检测其不平度，使其不平度＜1mm/m²；

V.抛光

用带式抛光机，将良导电体金属板表面的爆炸冲击坑抛光滑，粗糙度R_a小于50um。

2、一种复合钢板在直线电动机上的应用，其特征是：将权利要求1制成的结合率高于99.5％的复合钢板，用紧固件安装在地铁线的感应板安装座上，制成直线电动机转子的感应板。

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