CN102240845A - 超长超宽复合板爆炸焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超长超宽复合板爆炸焊接工艺，本发明提供了一种简便、经济、实用的方法:即布药方式为三段式不等爆速布药以及四周边炸药压实法，实现超长超宽TA2/Q345R的爆炸焊接，解决了超长超宽TA2/Q345R复合板在爆炸焊接过程中出现的边部不复或局部结合强度过低等现象，满足了我国装备制造业对超长超宽TA2/Q345R复合板的需求。
Description
技术领域
本发明涉及爆炸焊接金属复合板制造领域，具体涉及一种利用炸药爆炸能量，使超长超宽的TA2、Q345R两种材质形成固相结合的超长超宽复合板爆炸焊接工艺。
背景技术
爆炸焊接技术是利用炸药爆炸所产生的巨大能量，使不同金属在高温、高压和高冲击下产生强烈塑性变形，实现不同金属材料组合的高质量冶金技术。它以组合形式多、结合强度高、成本低廉、焊接效率高等优势，在化工、医药、航空航天、国防工业、核能领域等得到越来越广泛的应用。
然而，随着我国工业装备的迅猛发展，在金属复合板方面的需求发生了巨大的变化，一是对金属复合板质量的要求越来越高、二是对复合板长宽尺寸的要求越来越大。满足这两点需求可大量减少焊缝长度，提高生产效率、降低生产成本和设备制造周期。目前，对于爆炸焊接后能够修复的不锈钢类复合板，能够制造的最大面积为30平方米。但对于贵重或不能使用常规焊接方法修复的金属如钛、锆、钽、镁等，由于受到工艺条件的限制，常常会出现边部，特别是长边边部爆炸不复或局部结合强度降低等现象，造成复合板的报废。究其原因，一是由于受边界效应即稀疏波影响、二是由于随着板面长度和宽度的增大，基复板之间的排气路径增加，少量气体残留于结合界面处，引起复合板局部过溶不复。已公开的专利«局部真空爆炸焊接方法»虽然可以解决超长超宽金属板面的爆炸焊接缺陷问题，但装置结构复杂、生产成本加大、操作不便。因此，研究出一种既结合现有爆炸焊接工艺、又不增加生产成本、操作简便、效率高的新型加工工艺，实现超长超宽TA2、Q345R复合板的有效爆炸焊接，满足装备制造业的需求，势在必行。
发明内容
针对现有技术中超长超宽TA2、Q345R复合板在爆炸焊接过程中出现的边部不复或局部结合强度过低等现象的不足，本发明提供一种结合强度高、焊接紧密、结构稳定、工艺简单、成本低的超长超宽复合板爆炸焊接工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：一种超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其工艺步骤如下：
1）基板处理：将基板退火处理，退火处理后校平基板，校平标准为板面纵横向平度≤8mm，然后将校平后的基板打磨抛光至待结合面粗糙度Ra≤0.0032mm；
2）复板处理：将复板按规定尺寸拼接，拼接完成后退火处理，退火处理后将复板校平，校平标准为板面纵横向平度≤4mm；然后将校平后的复板打磨抛光至待结合面粗糙度Ra≤0.0032mm；
3）基复板安装：将基板水平放置于沙土之上，然后在基板上方固定复板，基板与复板之间间隙为8 mm至10mm，在复板上表面涂刷黄油层；
4）布置木框：将3）中固定后的复板外围安装木框，并沿复板外边缘用胶带密封木框；
5）布置炸药：在4）中木框内的复板上表面均匀布置炸药，布药方式为三段式不等爆速布药，即在距离长边边部1000mm至1500mm范围内选用炸药爆速为2400m/s至2600m/s的炸药，其余部分选用炸药爆速为1800 m/s至2200m/s的炸药，布置完炸药后压实至原炸药高度的1/2处，然后添加同类炸药至原高度；
6）爆炸焊接：用雷管引爆5）中布置好的炸药，完成焊接；
7）再次退火处理：将6）中焊接后的复合板进行退火处理，退火处理温度为530℃至550℃5，保温时间为60分钟至180分钟,升温速度≤120℃/h；
8）再次校平：使用使用校平机或油压机，对焊接后的复合板按要求进行再次校平；
9）切边：按规定尺寸要求，切除8）中校平后的复合板四周边缘；
10）再次抛光：按规定要求，使用砂轮和布轮分别对9）中切边后的复合板上下面进行打磨和抛光。
所述的5）中炸药爆速为2400m/s至2600m/s的炸药为按质量比添加25%的工业粉状盐的膨化铵油炸药，所述的炸药爆速为1800m/s至2200m/s的炸药为按质量比例添加6%至8%的珍珠岩和4%至6%的重柴油的膨化铵油炸药。
所述的5）中压实是采用木板将四周边30mm内将炸药压实至原炸药高度的1/2处。
所述的1）中基板为Q345R低合金钢板，厚度为40mm，宽度为4060mm，长度为8060mm。
所述的2）中复板为TA2板材，厚度为6 mm 至8mm，宽度为4100mm，长度为8100mm。
所述的的1）中退火处理中退火温度为670℃至690℃，保温时间为80分钟至100分钟。
所述的的2）复板退火处理的610℃至630℃，保温时间为80分钟至100分钟。
所述的3）中黄油层的厚度为0.1mm至0.15mm。
所述的4）中木框厚度4 mm 至6mm、高度为55mm。
本发明具有如下的积极效果：其一，复层TA2钛板具有优秀的耐腐蚀性能，是众多化学腐蚀环境的首选材料，尤其是在中性及氧化性介质中的耐蚀性更强。基板材料为普通合金钢板Q345R，成本低且具有良好的综合力学性能。通过爆炸焊接技术，可实现这两种性能材料的完美统一，充分发挥了单一材料的性能优势；其二，采用边缘布药压实法，消除了由于边界效应即稀疏波所引起的复合板边缘不复现象；其三，采用整板面布药爆速差异法，预防由于超长超宽板面排气不畅所引起的局部不复或局部结合强度降低等缺陷，提高了界面结合强度。打磨和抛光工艺实现了两金属待结合界面的平、光、净，使其露出新鲜的金属表面，经炸药爆轰实现两金属的强固冶金结合。经热处理后的金属复合材料产品，不仅具备很高的界面结合强度，而且复层和基层的物理、化学性能保持不变。在后续的切削、弯曲、钻孔等机加工中，不会出现界面开裂或分层现象。
附图说明
图1为本发明基复板安装示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其工艺步骤如下：
1）基板处理：选用基板5为Q345R低合金钢板，厚度为40mm，宽度为4060mm，长度为8060mm。将基板退火处理，以消除其内应力，提高其塑形，退火温度为670℃至690℃，保温时间为80分钟至100分钟。退火处理后校平基板，校平标准为板面纵横向平度≤8mm，然后将校平后的基板打磨抛光至待结合面粗糙度Ra≤0.0032mm；
2）复板处理：选用复板4为TA2板材，厚度为6 mm 至8mm，宽度为4100mm，长度为8100mm。将复板按规定尺寸拼接，拼接完成后退火处理，复板退火处理的610℃至630℃，保温时间为80分钟至100分钟。退火处理后将复板校平，校平标准为板面纵横向平度≤4mm；然后将校平后的复板打磨抛光至待结合面粗糙度Ra≤0.0032mm；
3）基复板安装：将基板水平放置于沙土之上，然后在基板上方固定复板，基板与复板之间间隙6为8 mm至10mm，在复板上表面涂刷黄油层，黄油层的厚度为0.1mm至0.15mm；
4）布置木框：将3）中固定后的复板外围安装木框3，木框厚度4 mm 至6mm、高度为55mm。然后沿复板外边缘用胶带密封木框，防止木框内边缘炸药泄露；
5）布置炸药：在4）中木框内的复板上表面均匀布置炸药，布药方式为三段式不等爆速布药，即在距离长边边部1000mm至1500mm范围内选用炸药爆速为2400m/s至2600m/s的高速炸药2，其余部分选用炸药爆速为1800 m/s至2200m/s的低速炸药1，布置完炸药后压实至原炸药高度的1/2处，然后添加同类炸药至原高度；
6）爆炸焊接：用雷管引爆5）中布置好的炸药，利用爆炸的轰炸特性完成焊接；
7）再次退火处理：将6）中焊接后的复合板进行退火处理，退火处理温度为530℃至550℃5，保温时间为60分钟至180分钟,升温速度≤120℃/h；
8）再次校平：使用使用校平机或油压机，对焊接后的复合板按要求进行再次校平；使用校平机对爆炸焊接超长超宽TA2/Q345R复合板进行校平。校平时复合板的复层向上，并在复层板上铺垫纤维板，以防损坏复板表面；
9）切边：按规定尺寸要求，切除8）中校平后的复合板四周边缘；复合板平度达到要求后，按4000mm×8000mm尺寸划线。划线时，应保证复合板的四角为直角，复合板长度和宽度的偏差为0 mm 至3mm，对角线误差为2mm。用等离子切割机沿线切割。
10）再次抛光：按规定要求，使用砂轮和布轮分别对9）中切边后的复合板上下面进行打磨和抛光。使用叶轮和布轮分别对基板和复板抛光，抛光后使用机油对基复板面涂刷，然后用油纸包装。
所述的5）中炸药爆速为2400m/s至2600m/s的高速炸药2为按质量比添加25%的工业粉状盐的膨化铵油炸药，所述的炸药爆速为1800m/s至2200m/s的低速炸药1为按质量比例添加6%至8%的珍珠岩和4%至6%的重柴油的膨化铵油炸药。
所述的5）中压实是采用木板将四周边30mm内将炸药压实至原炸药高度的1/2处。
本发明结合强度高、焊接紧密、结构稳定、工艺简单、成本低。
Claims (9)
1.一种超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其特征在于，其工艺步骤如下：
1）基板处理：将基板退火处理，退火处理后校平基板，校平标准为板面纵横向平度≤8mm，然后将校平后的基板打磨抛光至待结合面粗糙度Ra≤0.0032mm；
2）复板处理：将复板按规定尺寸拼接，拼接完成后退火处理，退火处理后将复板校平，校平标准为板面纵横向平度≤4mm；然后将校平后的复板打磨抛光至待结合面粗糙度Ra≤0.0032mm；
3）基复板安装：将基板水平放置于沙土之上，然后在基板上方固定复板，基板与复板之间间隙为8 mm至10mm，在复板上表面涂刷黄油层；
4）布置木框：将3）中固定后的复板外围安装木框，并沿复板外边缘用胶带密封木框；
5）布置炸药：在4）中木框内的复板上表面均匀布置炸药，布药方式为三段式不等爆速布药，即在距离长边边部1000mm至1500mm范围内选用炸药爆速为2400m/s至2600m/s的炸药，其余部分选用炸药爆速为1800 m/s至2200m/s的炸药，布置完炸药后压实至原炸药高度的1/2处，然后添加同类炸药至原高度；
6）爆炸焊接：用雷管引爆5）中布置好的炸药，完成焊接；
7）再次退火处理：将6）中焊接后的复合板进行退火处理，退火处理温度为530℃至550℃5，保温时间为60分钟至180分钟,升温速度≤120℃/h；
8）再次校平：使用使用校平机或油压机，对焊接后的复合板按要求进行再次校平；
9）切边：按规定尺寸要求，切除8）中校平后的复合板四周边缘；
10）再次抛光：按规定要求，使用砂轮和布轮分别对9）中切边后的复合板上下面进行打磨和抛光。
2.根据权利要求1所述的超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其特征在于：所述的5）中炸药爆速为2400m/s至2600m/s的炸药为按质量比添加25%的工业粉状盐的膨化铵油炸药，所述的炸药爆速为1800m/s至2200m/s的炸药为按质量比例添加6%至8%的珍珠岩和4%至6%的重柴油的膨化铵油炸药。
3.根据权利要求1所述的超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其特征在于：所述的5）中压实是采用木板将四周边30mm内将炸药压实至原炸药高度的1/2处。
4.根据权利要求1所述的超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其特征在于：所述的1）中基板为Q345R低合金钢板，厚度为40mm，宽度为4060mm，长度为8060mm。
5.根据权利要求1所述的超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其特征在于：所述的2）中复板为TA2板材，厚度为6 mm 至8mm，宽度为4100mm，长度为8100mm。
6.根据权利要求1所述的超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其特征在于：所述的的1）中退火处理中退火温度为670℃至690℃，保温时间为80分钟至100分钟。
7.根据权利要求1所述的超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其特征在于：所述的的2）复板退火处理的610℃至630℃，保温时间为80分钟至100分钟。
8.根据权利要求1所述的超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其特征在于：所述的3）中黄油层的厚度为0.1mm至0.15mm。
9.根据权利要求1所述的超长超宽复合板爆炸焊接工艺，其特征在于：所述的4）中木框厚度4 mm 至6mm、高度为55mm。
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