CN101607344A - 一种金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其焊接装置包括有基层金属板，基层金属板上放置有复层金属板，复层金属板上放置有复层衬板，复层衬板上设置有炸药和引爆装置。本发明采用多个点阵、多个局部、任意形状金属同时爆炸复合焊接，来减少铜材或者是其他作为复层的稀有贵重金属(金、银、钛、钽、锆、镍等)的使用量，大大降低了爆炸焊接施工成本，提高了工作效率。

Description

一种金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法

技术领域

本发明涉及本发明主要涉及一种铜铝或者其他金属间采用金属爆炸焊接领域，具体涉及一种金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法领域。

背景技术

对于铜铝过渡连接的需求，存在于各个行业领域中，如：电解、氯碱、石油、化工、电力及输电、变电、电力设备等行业领域。

以电力及电力设备行业需求的铜铝过渡连接材料、配件为例：

传统的电力及电力设备行业中，铜铝过渡连接主要是通过铜铝过渡板、铜铝过渡线夹及铜铝接线端子来实现，铜铝过渡板、铜铝过渡线夹及铜铝接线端子铜和铝本身的连接一般采用闪光焊、摩擦焊、钎焊连接法实现，通常，接合面难以实现完全的冶金结合，废品率高、结合强度低、铜材消耗大，容易出现断裂现象，且会导致设备及输变电线路故障率高。

现有的铜铝过渡电连接方法是：铜铝过渡板及铜铝过渡线夹铜铝板之间采用爆炸焊接结合轧制工艺获得，由于爆炸焊接的界面属原子间冶金结合，因而其界面电阻小到可以忽略不计，这不仅可以节省能耗还可以延长使用寿命，节省了铜材。

但是，以上爆炸焊接方法或制造工艺复杂程度高，存在着浪费原材料、制造成本高、生产效率低下、工业化程度低以及现场施工不便等诸多弊端。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，来减少铜材或者是其他作为复层的稀有贵重金属(金、银、钛、钽、锆、镍等)的使用量，降低爆炸焊接施工成本，提高工作效率。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其特征在于：设置金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接装置：包括有基层金属板，所述基层金属板上放置有复层金属板，所述复层金属板上放置有复层衬板，所述复层衬板上设置有炸药和雷管；

包括以下步骤：

(1)、根据要焊接的基层金属板和复层金属板选用复层衬板；

(2)、对选定好的复层衬板、基层金属板和复层金属板进行表面净化处理；

(3)、对与复层金属板粘接的复层衬板板面做阻止焊接的处理，即在复层衬板板面粘贴胶带或使用不能够与复层金属板实现焊接结合的金属等其他可行手段；再将复层金属板粘接在复层衬板上；

(4)、将基层金属板和复层金属板、复层衬板依次叠放，药框放置在复层衬板的上表面并盖住复层衬板下方的全部需要焊接区域，并在药框内均匀铺上炸药和雷管；

(5)、将所述的基层金属板等整个焊接装置置于沙土基础上，并引爆雷管进行爆炸焊接施工；

(6)、清除现场残留物，并对焊接后的复合金属板的表面进行外观质量检查；

(7)、对复合金属板进行超声波无损检测和力学性能能检测，并对复合金属板进行矫平处理；

(8)、对矫平后的复合金属板进行热处理、切割和冲压成型。

金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接的工艺参数为：

(1)确定爆炸焊接时使用的炸药为2号岩石硝铵炸药，引爆方式采用雷管或导爆索端部宽边引爆；

(2)确定基层金属板与复层衬板的间距h₀-为3.0mm

(3)确定复层衬板上表面的单位面积的炸药用药量W_g-为2.76g/cm²。

(4)K_g与炸药性质及材料有关的常数为：1.2

所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，可以在单个较大面积金属上同时实现多个局部不同或相同的矩形形状的爆炸复合焊接，也可以在单个较大面积金属上同时实现多种局部不同复层金属板材质的爆炸复合焊接，还可以在单个较大面积金属上实现更薄复层金属板与基层金属多个局部矩形或相同形状的爆炸复合焊接。

所述的复层金属板的外形形状可以是条形、块状、板状、环形、圆形或矩形等形状。

所述的复层衬板为金属板；所述的基层金属板和复层金属板分别为铜板与银板时，复板衬板为1mm钢板时，设定的Kg常数范围是1.2-1.5之间。

实现金属爆炸焊接的主要条件有以下几方面：“炸药品种、单位面积药量、基板与覆板的安装间隙和安装角、基板与覆板的尺寸参数(主要有板材的厚度、基覆比)以及表面状态”等。

1、炸药品种

炸药是爆炸焊的能源，其种类和密度决定爆炸速度。爆速过高，会使撞击角度变小和作用力过大，容易撕裂结合部位；爆速过低，不能维持足够的爆炸角，也不能产生良好结合。

由于爆炸焊接工程中广泛使用2^#岩石炸药，为了与实际生产相结合，本项目中炸药也采用粉状铵盐炸药(2^#岩石炸药)，其密度ρ＝0.53～0.6g/cm³，爆速2200m/s～2600m/s。

2、单位面积药量

炸药的数量以覆板单位面积上布放的炸药数量或炸药厚度来计算，以Wg(g/cm²)表示。

药量的计算目前尚无理论公式，可采用如下经验公式来计算。

$W_g=K_g\sqrt{{\mathrm{\δ}}_1{\mathrm{\ρ}}_1}$

式中：

■h₀——均匀间隙值(mm)

■W_g——单位面积药量(g/cm²)

■ρ₁——覆板密度(g/cm³)

■δ₁——覆板厚度(mm)

■δ₀——药包厚度(mm)

■K_g——金属爆炸焊接经验系数

3、安装间隙和安装角

爆炸焊的能量传递、吸收、转换和分配，是通过间隙借助覆板与基板的高速冲击碰撞来完成和实现的。安装间隙和安装角是影响爆炸角的主要因素之一，在爆炸焊中，如果爆炸角过小，不论撞击速度有多大，也不会产生射流现象，反而容易引起结合面的严重熔化，接头强度低。平行法爆炸焊时采用均匀间隙值，以ho表示，一般为覆板厚度的0.5～1.0倍，一般用如下经验公司来计算：

h₀＝0.2(δ₁+δ₀)

4、表面状态

要实现金属间的冶金结合，必须有效清除金属板表面为氧化物、氮化物以及吸附气体薄膜的覆盖层，为使金属板之间达到紧密接触，以致产生原子间的结合力，奠定实现基础。

表面状态与形成物理接触面积有关，对焊接质量有非常重要的影响，焊前一定要进行表面清理以保持金属表面尽可能的清洁和具有一定的表面粗糙度。实验结果表明，粗糙的表面既难于形成波形界面，又易于熔化而形成金属间化合物的中间层。

5、工艺流程

由于企业在以往所研究爆炸焊接的基础上，积累了大量的经验与数据，为此项目的顺利实施与实现打下了工艺基础。在试验中，只需通过改变炸药的品种、密度，以及单位面积的用药量来检测复合后的产品质量与这些参数之间变化规律。另一内容就是当复板的初始安装角度发生了变化，基、复板间距发生了变化，对复合后产品性能指标的影响，找出其中参数与性能变化规律，即可成功制造出所需母板。

所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其特征在于：所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，可以在单个较大面积金属上同时实现多个局部不同或相同的矩形形状的爆炸复合焊接，也可以在单个较大面积金属上同时实现多种局部不同复层金属板材质的爆炸复合焊接，还可以在单个较大面积金属上实现更薄复层金属板与基层金属多个局部矩形或相同形状的爆炸复合焊接。

所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其特征在于：所述的复层金属板的外形形状可以是条形、块状、板状、环形、圆形或矩形等形状。

所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其特征在于：所述的复层衬板为金属板；所述的基层金属板和复层金属板分别为铜板与银板时，复板衬板为1mm钢板时，设定的W_g——单位面积药量为2.76(g/cm²)

本发明的有益效果：

(1)、使用更少的作为爆炸焊接复层的稀贵金属材料，实现最终材料产品必要联接过渡处的局部爆炸焊接复合，有效避免了非需要过渡联接处多余爆炸焊接复合现象的存在，大大降低了原材料的使用量，节约了成本；

(2)、由传统“单一点阵、单一局部”的爆炸焊接复合工艺，改变为“单个板面、多个局部”爆炸焊接复合，提高了爆炸焊接施工效率；

(3)、非过渡联接处多余爆炸焊接复合现象的避免，杜绝了后期此多余爆炸焊接复合处的处理、加工工序。

(4)、复层金属板衬板的使用对更薄金属复层的金属爆炸焊接复合提供了更大的空间，同时，复层金属板衬板的使用对复层金属板表面焊接质量得到了有效提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，一种金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其焊接装置包括有基层铜金属板1，基层铜金属板1上放置有复层银金属板2，复层银金属板2的外形形状可以是条形、块状、板状、环形、圆形或矩形等形状，复层银金属板2上通过胶带粘接有钢复层衬板3且相互之间作阻止焊接处理，钢复层衬板上设置药框，药框内均匀铺满有炸药4和雷管5。

将整个焊接装置置于沙土基础上，并引爆雷管进行爆炸焊接施工；然后清除现场残留物，并对焊接后的复合金属板的表面进行外观质量检查；对复合金属板进行超声波无损检测和力学性能能检测，并对复合金属板进行矫平处理；对矫平后的复合金属板进行热处理、切割和冲压成型。

金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接的工艺参数为：

(1)确定爆炸焊接时使用的炸药为2号岩石硝铵炸药，引爆方式采用雷管或导爆索端部宽边引爆；

(2)确定基层金属板与复层衬板的间距h₀-为3.0(mm)

(3)确定复层衬板上表面的单位面积的炸药用药量W_g-为2.76(g/cm²)

(4)K_g与炸药性质及材料有关的常数为：1.2

金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，可以在单个较大面积金属上同时实现多个局部不同或相同的矩形形状的爆炸复合焊接，也可以在单个较大面积金属上同时实现多种局部不同复层金属板材质的爆炸复合焊接，还可以在单个较大面积金属上实现更薄复层金属板与基层金属多个局部矩形或相同形状的爆炸复合焊接。

Claims (5)

1、一种金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其特征在于：设置金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接装置：包括有基层金属板，所述基层金属板上放置有复层金属板，所述复层金属板上放置有复层衬板，所述复层衬板上设置有炸药和雷管；

包括以下步骤：

(1)、根据要焊接的基层金属板和复层金属板选用复层衬板；

(2)、对选定好的复层衬板、基层金属板和复层金属板进行表面净化处理；

(3)、对与复层金属板粘接的复层衬板板面做阻止焊接的处理，即在复层衬板板面粘贴胶带或使用不能够与复层金属板实现焊接结合的金属等其他可行手段；再将复层金属板粘接在复层衬板上；

(4)、将基层金属板和复层金属板、复层衬板依次叠放，药框放置在复层衬板的上表面并盖住复层衬板下方的全部需要焊接区域，并在药框内均匀铺上炸药和雷管；

(5)、将所述的基层金属板等整个焊接装置置于沙土基础上，并引爆雷管进行爆炸焊接施工；

(6)、清除现场残留物，并对焊接后的复合金属板的表面进行外观质量检查；

(7)、对复合金属板进行超声波无损检测和力学性能能检测，并对复合金属板进行矫平处理；

(8)、对矫平后的复合金属板进行热处理、切割和冲压成型。

2、根据权利要求1所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其特征在于：所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接的工艺参数为：

(1)确定爆炸焊接时使用的炸药为2号岩石硝铵炸药，引爆方式采用雷管或导爆索端部宽边引爆；

(2)确定基层金属板与复层衬板的间距h₀-为3.0mm

(3)确定复层衬板上表面的单位面积的炸药用药量w₉-为2.76g/cm²。

3、根据权利要求1所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其特征在于：所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，可以在单个较大面积金属上同时实现多个局部不同或相同的矩形形状的爆炸复合焊接，也可以在单个较大面积金属上同时实现多种局部不同复层金属板材质的爆炸复合焊接，还可以在单个较大面积金属上实现更薄复层金属板与基层金属多个局部矩形或相同形状的爆炸复合焊接。

4、根据权利要求1所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其特征在于：所述的复层金属板的外形形状可以是条形、块状、板状、环形、圆形或矩形等形状。

5、根据权利要求1所述的金属爆炸焊接多个局部同时爆炸焊接复合焊接方法，其特征在于：所述的复层衬板为金属板；所述的基层金属板和复层金属板分别为铜板与银板时，复板衬板为1mm钢板时，设定的Kg常数范围是1.2-1.5之间。

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