CN103586574B - 一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法 - Google Patents

一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法，是针对镁合金板、铝合金板的性能要求而进行的爆炸成型焊接，采用铵油炸药，在地面砂粒基座上进行远距离瞬时爆炸成型，此焊接方法成型速度快，焊缝牢固，焊缝金相组织致密性好，结合率达99.5%，界面剪切强度达到120MPa，只要严格操作，焊接过程安全可靠，是制备镁铝合金复合板的可靠有效方法。

Description

一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法
技术领域
本发明涉及一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法，属于有色金属板型材料加工与制造的技术领域。
背景技术
镁合金AZ31B是应用广泛的变形镁合金，在汽车、航空航天、电子等领域有着潜在的应用价值，但镁合金的耐蚀性差，强度、硬度低，使镁合金的应用受到了很大的局限性。
目前，提高镁合金耐蚀性及力学性能的方法有很多种形式，例如晶粒细化、成分纯净化、表面镀膜、挤压成型、冶金掺杂碳化硼等；但是对于较大面积的镁合金板材的加工均不够理想，达不到金属制品对零部件的要求，强度、硬度、耐腐蚀性均处于较低级的水平，挤压成型的板材易开裂、脱落，成了加工过程的一大弊端。
发明内容
发明目的
本发明的目的是针对背景技术的状况，对较大面积的镁铝合金复合板进行爆炸成型，以使镁铝合金复合板在爆炸冲击波的作用下叠加成型，使成型结合部更加牢固，使镁铝合金复合板表面力学性能得以提高。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为：镁合金板、铝合金板、铵油炸药、雷管、引线、镁片、黄油、砂纸、砂粒、无水乙醇。其组合准备用量如下：以克、毫米、毫升为计量单位
镁铝合金复合板爆炸焊接成型方法如下：
（1）打磨基板、复板的待焊接表面
确认镁合金板为基板，铝合金板为复板；
①将镁合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正、反面及周边，使表面光洁、平整，使表面粗糙度Ra1.25～2.5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面，使表面洁净；
②将铝合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正、反面及周边，使表面光洁、平整，使表面粗糙度Ra1.25～2.5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面，使表面洁净；
（2）确认铵油炸药性能
铵油炸药由硝酸铵90%、柴油7%、木粉3%混合而成，其爆炸速度为2300～2800m/s,密度为0.89g/cm3,爆炸力为2000～2300MPa；
（3）工艺配置安装
①平整土质地面
在空旷处土质地面上进行平整，地面呈方形，尺寸为2000mm×2000mm，周边5m处不得有物体；
②堆积砂粒
在平整的土质地面中间位置堆积砂粒，底部尺寸为600mm×600mm，砂粒高度为200～300mm，顶部尺寸为300mm×300mm；
③置放基板—镁合金板
将基板—镁合金板平整置于砂粒顶部，并与砂粒、地面平行；
④置放间隙柱—镁片
将两块间隙柱—镁片垂直置于基板的两侧端部，与基板平行；
⑤置放复板—铝合金板
将复板—铝合金板平行置于间隙柱镁片上，并与基板平行；
⑥在复板上部涂覆缓冲保护层—黄油
将缓冲保护层—黄油用毛刷均匀涂覆在复板上部，黄油厚度为1mm；
⑦置放药框及铵油炸药
将预制的药框平行置放在缓冲保护层—黄油层上，并与黄油粘连；将铵油炸药均匀置于药框内，在布药过程中用钢板尺测量炸药厚度，保证药层厚度均匀；
⑧安装雷管及引线
在药框内铵油炸药角部安装雷管，并固牢；将雷管引线接出爆炸现场30m处，为爆炸安全距离；
⑨爆炸现场及周边保持干燥，相对湿度≤10%；
（4）爆炸成型
①点燃引线及雷管，铵油炸药瞬时1s发生爆炸；
②炸药爆炸产生的爆炸冲击波冲击复板，复板向基板高速运动，使间隙柱向周边飞出，复板与基板发生强烈碰撞接触，使复板与基板完成焊接；
（5）清理爆炸成型现场
将爆炸焊接后的现场进行清理，清除砂粒，保存爆炸成型的镁铝合金复合板；
（6）机械切割打磨镁铝合金复合板
将爆炸成型后的镁铝合金复合板置于钢基平板上，用机械切割周边，成方形；
将切割后的方形镁铝合金复合板用砂纸打磨正反面及周边，使正反表面及周边光洁；
（7）中温回火
将打磨后的镁铝合金复合板置于回火炉中，回火温度150℃，回火时间120min，以消除内应力及结合表面缺陷；中温回火后关闭回火炉，然后随炉冷却至25℃；
（8）清理
将回火后的镁铝合金复合板用砂纸打磨表面及周边各部氧化层，然后用无水乙醇擦洗表面及周边各部，使其洁净；
（9）检测、分析、表征
对爆炸成型后的镁铝合金复合板的形貌、焊缝金相组织、结合强度进行检测、分析、表征；
用光学显微镜进行金相组织分析；
用电子万能试验机进行结合强度测试；
结论：爆炸成型的镁铝合金复合板为银灰色板形，复合界面金相组织以波浪状形貌紧密的结合在一起，无过度熔化及分层现象，结合率达到99.5%，界面剪切强度达到120MPa。
有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对镁合金板、铝合金板的性能需求而进行的爆炸成型焊接，采用铵油炸药，在地面砂粒上进行瞬时爆炸成型焊接，此爆炸方法焊接成型速度快，焊缝牢固，焊缝金相组织致密性好，界面剪切强度达到120MPa，结合率达99.5%，只要严格控制，焊接过程安全可靠，是制备镁铝合金复合板的可靠有效方法。
附图证明
图1镁铝合金复合板爆炸成型工艺配置安装状态图
图2镁铝合金复合板爆炸成型后结合处形貌图
图3镁铝合金复合板爆炸成形后结合界面金相组织图
图中所示，附图标记清单如下：
1、雷管，2、引线，3、铵油炸药，4、药框，5、黄油缓冲保护层，6、铝合金复板，7、第一间隙柱，8、镁合金基板，9、砂粒基座，10、土质地面，11、点火头，12、第二间隙柱。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明：
图1所示，为镁铝合金复合板爆炸成型工艺配制安装状态图，各部位置要正确，按量配制，按序操作。
爆炸成型工艺配制参数是按预先设置的范围确定的，以克、毫米、毫升为计量单位。
镁铝合金复合板的爆炸成型是在空旷的土质地面上进行的，是在砂粒基础上置放镁合金基板、间隙柱、铝合金复板、黄油缓冲保护层、铵油炸药、雷管、引线，是在铵油炸药的爆炸下瞬时完成的；
土质地面10为方形，周边尺寸为2000mm×2000mm，地面平整；在土质地面10的上部为砂粒基座9，砂粒基座9的厚度为200～300mm，由砂粒堆积而成；在砂粒基座9的上部水平放置镁合金基板8，在镁合金基板8上部分左右置放第一间隙柱7、第二间隙柱12；在第一间隙柱7、第二间隙柱12上部平面置放铝合金复板6，在铝合金复板6上部涂覆黄油缓冲保护层5，黄油缓冲保护层5厚度为1mm，在黄油缓冲保护层5上部平整置放药框4，在药框4内均匀置放铵油炸药3，在铵油炸药3的左角部置放雷管1，雷管1连接引线2，引线2连接点火头11，引线2长度为30m。
图2所示，为镁铝合金复合板爆炸成型后结合处形貌图，由图可见：复合板界面爆炸焊接后呈波浪状界面形貌，界面无裂纹、空洞，镁、铝合金金属层紧密结合。
图3所示，为镁铝合金复合板爆炸成型后结合界面金相组织图，图中可见：结合界面发生剧烈的塑形变形，无过度熔化及分层现象，镁、铝合金金属紧密结合在一起。

Claims (2)

1.一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁合金板、铝合金板、铵油炸药、雷管、引线、镁片、黄油、砂纸、砂粒、无水乙醇，其组合准备用量如下：以克、毫米、毫升为计量单位
镁铝合金复合板爆炸焊接成型方法如下：
(1)打磨基板、复板的待焊接表面
确认镁合金板为基板，铝合金板为复板；
①将镁合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正、反面及周边，使表面光洁、平整，使表面粗糙度Ra1.25～2.5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面，使表面洁净；
②将铝合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正、反面及周边，使表面光洁、平整，使表面粗糙度Ra1.25～2.5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面，使表面洁净；
(2)确认铵油炸药性能
铵油炸药由硝酸铵90％、柴油7％、木粉3％混合而成，其爆炸速度为2300～2800m/s,密度为0.89g/cm3,爆炸力为2000～2300MPa；
(3)工艺配置安装
①平整土质地面
在空旷处土质地面上进行平整，地面呈方形，尺寸为2000mm×2000mm，周边5m处不得有物体；
②堆积砂粒
在平整的土质地面中间位置堆积砂粒，底部尺寸为600mm×600mm，砂粒高度为200～300mm，顶部尺寸为300mm×300mm；
③置放基板—镁合金板
将基板—镁合金板平整置于砂粒顶部，并与砂粒、地面平行；
④置放间隙柱—镁片
将两块间隙柱—镁片垂直置于基板的两侧端部，与基板平行；
⑤置放复板—铝合金板
将复板—铝合金板平行置于间隙柱镁片上，并与基板平行；
⑥在复板上部涂覆缓冲保护层—黄油
将缓冲保护层—黄油用毛刷均匀涂覆在复板上部，黄油厚度为1mm；
⑦置放药框及铵油炸药
将预制的药框平行置放在缓冲保护层—黄油层上，并与黄油粘连；将铵油炸药均匀置于药框内，在布药过程中用钢板尺测量炸药厚度，保证药层厚度均匀；
⑧安装雷管及引线
在药框内铵油炸药角部安装雷管，并固牢；将雷管引线接出爆炸现场30m处，为爆炸安全距离；
⑨爆炸现场及周边保持干燥，相对湿度≤10％；
(4)爆炸成型
①点燃引线及雷管，铵油炸药瞬时1s发生爆炸；
②炸药爆炸产生的爆炸冲击波冲击复板，复板向基板高速运动，使间隙柱向周边飞出，复板与基板发生强烈碰撞接触，使复板与基板完成焊接；
(5)清理爆炸成型现场
将爆炸焊接后的现场进行清理，清除砂粒，保存爆炸成型的镁铝合金复合板；
(6)机械切割打磨镁铝合金复合板
将爆炸成型后的镁铝合金复合板置于钢基平板上，用机械切割周边，成方形；
将切割后的方形镁铝合金复合板用砂纸打磨正反面及周边，使正反表面及周边光洁；
(7)中温回火
将打磨后的镁铝合金复合板置于回火炉中，回火温度150℃，回火时间120min，以消除内应力及结合表面缺陷；中温回火后关闭回火炉，然后随炉冷却至25℃；
(8)清理
将回火后的镁铝合金复合板用砂纸打磨表面及周边各部氧化层，然后用无水乙醇擦洗表面及周边各部，使其洁净；
(9)检测、分析、表征
对爆炸成型后的镁铝合金复合板的形貌、焊缝金相组织、结合强度进行检测、分析、表征；
用光学显微镜进行金相组织分析；
用电子万能试验机进行结合强度测试；
结论：爆炸成型的镁铝合金复合板为银灰色板形，复合界面金相组织以波浪状形貌紧密的结合在一起，无过度熔化及分层现象，结合率达到99.5％，界面剪切强度达到120MPa。
2.根据权利要求1所述的一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法，其特征在于：所述的镁铝合金复合板的爆炸成型是在空旷的土质地面上进行的，是在砂粒基础上置放镁合金基板、间隙柱、铝合金复板、黄油缓冲保护层、铵油炸药，是在铵油炸药的爆炸下瞬时完成的；
土质地面(10)为方形，周边尺寸为2000mm×2000mm，地面平整；在土质地面(10)的上部为砂粒基座(9)，砂粒基座(9)的厚度为200～300mm，由砂粒堆积而成；在砂粒基座(9)的上部水平放置镁合金基板(8)，在镁合金基板(8)上部左右置放第一间隙柱(7)、第二间隙柱(12)；在第一间隙柱(7)、第二间隙柱(12)上部平面置放铝合金复板(6)，在铝合金复板(6)上部涂覆黄油缓冲保护层(5)，黄油缓冲保护层(5)厚度为1mm，在黄油缓冲保护层(5)上部平整置放药框(4)，在药框(4)内均匀置放铵油炸药(3)，在铵油炸药(3)的左角部置放雷管(1)，雷管(1)连接引线(2)，引线(2)连接点火头(11)，引线(2)长度为30m。
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