CN103624394B - 钛-钢-钛三层复合板的制造装置及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钛-钢-钛三层复合板的制造装置及制造方法，装置包括工作台，炸药布置装置和距离检测装置，方法包括布置钢板，布置钛板和炸药，钢板的加固和钛板与钢板间隙的封闭，引爆炸药等步骤；本发明布置炸药简单，可以精确控制板和板之间的距离，能够实现钛-钢-钛三层复合板的一次性复合。

Description

钛-钢-钛三层复合板的制造装置及制造方法
技术领域
本发明属于复合材料制造技术领域，特别是一种钛-钢-钛三层复合板的制造装置及制造方法。
背景技术
采用钛合金制造的容器和管道是保证反应釜、换热器、高酸性气田管道、烟气脱硫装置装备高温性能、抗耐腐长寿命、结构承载安全性的最佳选择，但昂贵的价格制约了钛合金应用范围。
钛/钢复合板具有结合强度高、性能好、界面延展性强、成本低等特点，能够取得各自的优势、提供价格低廉的优质产品。近年来钛-钢-钛等三层复合板工艺技术的开发，其生产的板材和部件在海水淡化、盐化工、造船、航空航天、核电、环保设备等领域，应用前景十分广泛，相关高新材料的产业化、战略意义重大，经济效益和社会效益前景十分喜人。
目前我国生产的钛钢复合板主要采用爆炸复合法，这种方法虽然得到的复合板强度较高，但是受到爆炸焊接工艺方面的局限性，比如在实施爆炸的时候，会发出很大的噪声和爆炸震动波，给周围的人们的日常生活造成一定的影响，同时爆炸场地的选择通常都是露天比较开阔的，易受到天气等恶劣环境的影响。
目前已有人发明了双立式爆炸焊接方法，在地基上垂直固定好复板和基板，并且复板和复板间留有间距，则复板和复板自动构成了炸药盒的上下底面，用胶带缠绕两块基板，封闭构成药盒的两个侧边，地基构成第三侧边，和地基相对的第四个侧边是开放的。同传统的平行爆炸法相比，此方法节省了至少二分之一的炸药用量，大大削减了冲击波对周围环境的影响。但此方法存在着不足：中间放置炸药，两边焊接成功的复合板必然获得一定的速度向两边运动，所以要在两边设置缓冲层，或者采用其他防护装置；此方法焊接只能得到单面复合板，不能实现爆炸焊接钛-钢-钛三层复合板的一次性复合；当板的面积比较大时，布置炸药相当困难；难以实现板和板之间的距离在大范围内保持一精确值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种布置炸药简单，可以精确控制板和板之间的距离，能够实现钛-钢-钛三层复合板的一次性复合的钛-钢-钛三层复合板的制造装置及制造方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种钛-钢-钛三层复合板的制造装置，包括工作台，炸药布置装置和距离检测装置，其中，工作台为圆柱台，工作台通过连接杆与炸药布置装置连接，距离检测装置通过轴承与工作台连接，炸药布置装置包括支架框、导轨、行走圆筒、布药支架、漏斗，控制阀和连接件；支架框与连接杆固定连接，导轨设置支架框上，并与支架框滑动连接，行走圆筒设置在导轨上，与导轨滑动连接，布药支架与行走圆筒通过螺纹连接，漏斗通过连接件与布药支架固连，漏斗的出口处设置控制阀，距离检测装置包括检测支架、竖直CCD视觉传感器和水平CCD视觉传感器，检测支架与轴承固连，竖直CCD视觉传感器和水平CCD视觉传感器设置在检测支架上。
一种钛-钢-钛三层复合板的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：在地基上垂直等距布置三块钢板；
步骤二：在相邻的两块钢板之间布置两块钛板，两块钛板之间的间隙填充炸药，钛板与钢板之间留有间隙，其中，钛板与钛板之间的间隙相等，钛板与钢板之间的间隙相等；
步骤三：对外侧的两块钢板进行加固，并对相邻两块钛板侧面的间隙进行封闭；
步骤四：引爆炸药。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
（1）本发明在使用同样的装药量，在实现爆炸焊接钛-钢-钛三层复合板一次性复合的同时，还可以爆炸焊接两块钛钢单面复合板，大大节省了炸药，在降低了加工成本的同时削减了冲击波对周围环境的影响。
（2）本发明采用行走漏斗布置炸药，可以实现炸药铺放位置可达空间上任一点，可以实现炸药在大面积范围内铺放均匀，采用视觉传感可以实现两板之间距离的精确控制。
（3）本发明方法制备的钛钢复合板具有结合强度高、复合率高等特点，结合面积达到I类复合板要求，整板结合率100%，界面抗剪强度>=210MPa,抗拉强度>=510MPa，无损探伤达到GB/T3323探伤标准Ⅱ级。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明方法的工艺结构示意图。
图2是本发明装置的结构示意图。
图3是本发明装置中支架框的结构俯视图。
图4是本发明装置中距离监测装置的立体结构示意图。
图1中，点状区域是炸药层、黑色阴影部分是钢板层、空白部分是间隙、斜线阴影部分是基板钛，下面斜线部分是地基。
具体实施方式
本发明一种钛-钢-钛三层复合板的制造装置，包括工作台1，炸药布置装置和距离检测装置，其中，工作台1为圆柱台，工作台1通过连接杆与炸药布置装置连接，距离检测装置通过轴承与工作台1连接，炸药布置装置包括支架框2，行走圆筒4，布药支架5，漏斗6，控制阀7，连接件8；支架框2与连接杆固定连接，导轨3设置支架框2上，并与支架框2滑动连接，行走圆筒4设置在导轨3上，与导轨3滑动连接，布药支架5与行走圆筒4通过螺纹连接，漏斗6通过连接件8与布药支架5固连，漏斗6的出口处设置控制阀7，距离检测装置包括检测支架9、竖直CCD视觉传感器10和水平CCD视觉传感器11，检测支架9与轴承固连，竖直CCD视觉传感器10和水平CCD视觉传感器11设置在检测支架9上。其中，工作台1的下方可设置滚轮。
一种钛-钢-钛三层复合板的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：在地基上垂直等距布置三块钢板；
步骤二：在相邻的两块钢板之间布置两块钛板，两块钛板之间的间隙填充炸药，钛板与钢板之间留有间隙，其中，钛板与钛板之间的间隙相等，钛板与钢板之间的间隙相等；
步骤三：对外侧的两块钢板进行加固，并对相邻两块钛板侧面的间隙进行封闭；
步骤四：引爆炸药。
其中，步骤2中的钛板的厚度范围为1.5-12mm，钢板的厚度范围为4-60mm，钛板与钛板之间的间隙范围为10-30mm，钛板与钢板之间的间隙范围为5-10mm。
实施例1：
结合图1和图2：
图1中，点状区域是炸药层、黑色阴影部分是钢板层、空白部分是间隙、斜线阴影部分是基板钛，下面斜线部分是地基。
一种钛-钢-钛三层复合板的制造装置，包括工作台1，炸药布置装置和距离检测装置，其中，工作台1为圆柱台，工作台1的下方可设置滚轮，工作台1通过连接杆与炸药布置装置连接，距离检测装置通过轴承与工作台1连接，炸药布置装置包括支架框2、导轨3、行走圆筒4、布药支架5、漏斗6，控制阀7和连接件8；支架框2与连接杆固定连接，导轨3设置支架框2上，并与支架框2滑动连接，行走圆筒4设置在导轨3上，与导轨3滑动连接，布药支架5与行走圆筒4通过螺纹连接，漏斗6通过连接件8与布药支架5固连，漏斗6的出口处设置控制阀7，距离检测装置包括检测支架9、竖直CCD视觉传感器10和水平CCD视觉传感器11，检测支架9与轴承固连，竖直CCD视觉传感器10和水平CCD视觉传感器11设置在检测支架9上。
一种钛-钢-钛三层复合板的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：在地基上垂直等距布置三块8mmX1500mmX2000mm钢板，；
步骤二：在相邻的两块钢板之间布置两块3mmX1500mmX2000mm钛板，两块钛板之间的间隙即炸药层的厚度控制在15mm，钛板与钢板之间留有间隙，间隙为8mm，其中，钛板与钛板之间的间隙相等，钛板与钢板之间的间隙相等，板与板之间的间隙可由CCD视觉传感器传感到计算机上，通过调整精确控制；
步骤三：对外侧的两块钢板进行加固，并对相邻两块钛板侧面的间隙进行封闭，通过炸药布置装置填充炸药；
步骤四：引爆炸药。
实施例2：
结合图1和图2：
一种钛-钢-钛三层复合板的制造装置，包括工作台1，炸药布置装置和距离检测装置，其中，工作台1为圆柱台，工作台1的下方可设置滚轮，工作台1通过连接杆与炸药布置装置连接，距离检测装置通过轴承与工作台1连接，炸药布置装置包括支架框2、导轨3、行走圆筒4、布药支架5、漏斗6，控制阀7和连接件8；支架框2与连接杆固定连接，导轨3设置支架框2上，并与支架框2滑动连接，行走圆筒4设置在导轨3上，与导轨3滑动连接，布药支架5与行走圆筒4通过螺纹连接，漏斗6通过连接件8与布药支架5固连，漏斗6的出口处设置控制阀7，距离检测装置包括检测支架9、竖直CCD视觉传感器10和水平CCD视觉传感器11，检测支架9与轴承固连，竖直CCD视觉传感器10和水平CCD视觉传感器11设置在检测支架9上，
一种钛-钢-钛三层复合板的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：在地基上垂直等距布置三块4mmX1500mmX2000mm钢板，；
步骤二：在相邻的两块钢板之间布置两块1.5mmX1500mmX2000mm钛板，两块钛板之间的间隙即炸药层的厚度控制在10mm，钛板与钢板之间留有间隙，间隙为6mm，其中，钛板与钛板之间的间隙相等，钛板与钢板之间的间隙相等，板与板之间的间隙可由CCD视觉传感器传感到计算机上，通过调整精确控制；
步骤三：对外侧的两块钢板进行加固，并对相邻两块钛板侧面的间隙进行封闭，通过炸药布置装置填充炸药；
步骤四：引爆炸药。
实施例3：
结合图1和图2：
一种钛-钢-钛三层复合板的制造装置，包括工作台1，炸药布置装置和距离检测装置，其中，工作台1为圆柱台，工作台1的下方可设置滚轮，工作台1通过连接杆与炸药布置装置连接，距离检测装置通过轴承与工作台1连接，炸药布置装置包括支架框2、导轨3、行走圆筒4、布药支架5、漏斗6，控制阀7和连接件8；支架框2与连接杆固定连接，导轨3设置支架框2上，并与支架框2滑动连接，行走圆筒4设置在导轨3上，与导轨3滑动连接，布药支架5与行走圆筒4通过螺纹连接，漏斗6通过连接件8与布药支架5固连，漏斗6的出口处设置控制阀7，距离检测装置包括检测支架9、竖直CCD视觉传感器10和水平CCD视觉传感器11，检测支架9与轴承固连，竖直CCD视觉传感器10和水平CCD视觉传感器11设置在检测支架9上，
一种钛-钢-钛三层复合板的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：在地基上垂直等距布置三块60mmX1500mmX2000mm钢板，；
步骤二：在相邻的两块钢板之间布置两块12mmX1500mmX2000mm钛板，两块钛板之间的间隙即炸药层的厚度控制在30mm，钛板与钢板之间留有间隙，间隙为12mm，其中，钛板与钛板之间的间隙相等，钛板与钢板之间的间隙相等，板与板之间的间隙可由CCD视觉传感器传感到计算机上，通过调整精确控制；
步骤三：对外侧的两块钢板进行加固，并对相邻两块钛板侧面的间隙进行封闭，通过炸药布置装置填充炸药；
步骤四：引爆炸药。
所述的钛板与钢板之间留有的间隙，钛板和钛板之间留有的间距是保持一定的，它们的大小可以通过距离监测装置来实现，转动检测支架9，使侧面的水平CCD视觉传感器11可以检测到两板侧面边缘线的平行度以及他们之间的距离传感到计算机上，通过调整保证侧面边缘线的平行度以及他们之间的距离，上面的竖直CCD视觉传感器10可以检测到两板上面边缘线的平行度和他们之间距离，通过调整保证他们之间的平行和距离一致，当两板侧面边缘线和上底面边缘线均保持平行和距离相等时，那么它们在整个大面积范围内都是平行且距离一定的，从而实现两板之间距离的精确控制。
以上所述的通过布置炸药的方法：打开控制阀7，利用导轨3和行走圆筒4为漏斗6提供平面内四个方向的运动，在四周角落位置可以通过旋动布药支架5，使炸药能铺到边角位置，不受支架大小的约束，均匀铺满一层后通过转动布药支架5调高布药支架5的高度，利用同样的方法铺满第二层，逐层铺满，直致炸药铺满相邻两钛板之间的炸药盒，完成后关闭控制阀7。

Claims (2)

1.一种钛‐钢‐钛三层复合板的制造装置，其特征在于：包括工作台(1)，炸药布置装置和距离检测装置，其中，工作台(1)为圆柱台，工作台(1)通过连接杆与炸药布置装置连接，距离检测装置通过轴承与工作台(1)连接，炸药布置装置包括支架框(2)、导轨(3)、行走圆筒(4)、布药支架(5)、漏斗(6)，控制阀(7)和连接件(8)；支架框(2)与连接杆固定连接，导轨(3)设置支架框(2)上，并与支架框(2)滑动连接，行走圆筒(4)设置在导轨(3)上，与导轨(3)滑动连接，布药支架(5)与行走圆筒(4)通过螺纹连接，漏斗(6)通过连接件(8)与布药支架(5)固连，漏斗(6)的出口处设置控制阀(7)，距离检测装置包括检测支架(9)、竖直CCD视觉传感器(10)和水平CCD视觉传感器(11)，检测支架(9)与轴承固连，竖直CCD视觉传感器(10)和水平CCD视觉传感器(11)设置在检测支架(9)上。
2.根据权利要求1所述的一种钛‐钢‐钛三层复合板的制造装置，其特征在于：所述的工作台(1)的下方设置滚轮。
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