CN105290603A - 钛-钢复合板的爆炸焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钛-钢复合板的爆炸焊接方法，分别对基层钢板和复层钛板进行机械清理，然后将基层钢板放置于疏松的土壤之上，然后将复层钛板放置在基层钢板上；在复层钛板的上表面布置炸药，用雷管引爆炸药，复合板瞬间爆炸成型；对爆炸后的复合板进行热处理，然后将复合板在平整机上平整校直，并去除复合板的飞边及雷管未结合区域。本发明钛-钢复合板的爆炸焊接方法，爆炸焊接过程中复材和基材在爆炸复合前后的厚度基本不发生变化，且不会有脆性化合物破碎以及元素之间扩散的问题，能够使性能相差极大的不同金属经济可靠的结合成一体，并且爆炸焊不受能源的限制，对复材和基材之间的厚度比及复合板总厚度、总面积等尺寸规格灵活性很大。

Description

钛-钢复合板的爆炸焊接方法
技术领域
本发明属于复合板制备技术领域，尤其涉及钛-钢复合板的爆炸焊接方法。
背景技术
爆炸制备复合板的方法所产生的巨大冲击波和声响会给周围环境及人的心理造成了极大的影响。而轧制受理化性能的影响，金属表面的塑性变形会有所不同，结合面也会出现残余应力等缺陷；在轧制过程中，由于上下辊压力不同，会造成轧制板受力不均匀；此外，隔离剂选择不当，会导致表面质量下降。尽管爆炸-轧制结合了两者的优点，但爆炸工艺参数的选择会给复合板后期的轧制带来一些特殊问题，如脆性化合物的破碎以及元素之间的扩散，仍有它的不足。
发明内容
发明的目的：为了提供一种效果更好的钛-钢复合板的爆炸焊接方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。
为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：
钛-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，分别对基层钢板和复层钛板进行机械清理，然后将基层钢板放置于疏松的土壤之上，然后将复层钛板放置在基层钢板上；
步骤2，在复层钛板的上表面布置炸药，用多个雷管从多个方向同时引爆炸药，复合板瞬间爆炸成型；
步骤3，对步骤2爆炸后的复合板进行热处理，然后将复合板在平整机上平整校直，并去除复合板的飞边及雷管未结合区域。
本发明进一步技术方案在于，步骤1中对复层钛板与基层钢板进行机械清理，采用安装砂轮片、钢丝刷的角磨机分别打磨钢板和钛板的表面，去除表面的氧化膜，呈现银白色的金属光泽为止，最后将打磨后的钢板和钛板用丙酮擦拭；在复层钛板表面机械清理过程中，不允许出现过热现象，即打磨过程钛表面不能出现色泽变化。
本发明进一步技术方案在于，步骤2中炸药类型为膨化硝铵炸药，炸药厚度为20mm，炸药密度为0.7g/cm3。
本发明进一步技术方案在于，步骤3中热处理工艺为：将爆炸后的复合板室温入炉，将炉中的温度以5℃每秒的速度升温至520℃～550℃，保温100～150分钟后随炉冷却，待炉内温度降至300℃～350℃，打开炉门，随炉冷却至室温。
本发明进一步技术方案在于，所述膨化硝铵均匀布置在复层钛板上。
本发明进一步技术方案在于，所述疏松的土壤表面平整，复层钛板和基层钢板平整放置在疏松的土壤上。
本发明进一步技术方案在于，所述疏松的土壤下方包含气垫层，气垫层在高压下会被压裂使得复层钛板和基层钢板朝下运动，能减少朝上的反冲力。
采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：爆炸焊接过程中复材和基材在爆炸复合前后的厚度基本不发生变化，且不会有脆性化合物破碎以及元素之间扩散的问题，能够使性能相差极大的不同金属经济可靠的结合成一体，并且爆炸焊不受能源的限制，对复材和基材之间的厚度比及复合板总厚度、总面积等尺寸规格灵活性很大。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行说明，实施例不构成对本发明的限制：
本发明一种钛-钢复合板的爆炸焊接方法，具体包括以下步骤：
步骤1，对复层钛板与基层钢板进行机械清理，采用安装砂轮片、钢丝刷的角磨机分别打磨基层钢板和复层钛板的表面，去除表面的氧化膜，呈现银白色的金属光泽为止，最后将打磨后的基层钢板和复层钛板用丙酮擦拭；在复层钛板表面机械清理过程中，不允许出现过热现象，即打磨过程钛表面不能出现色泽变化；
步骤2，对复层钛板与基层钢板进行定位放置，将基层钢板放置于疏松的土壤之上，保证在爆炸瞬间给试板留一定的后座缓冲空间，保证试板爆炸后不产生爆炸裂纹；也可在基层钢板上放置铜板，最后在顶层放置钛板，基板尺寸为2000mm×1500mm×14mm；钛板尺寸为2000mm×1500mm×2mm；
步骤3，在基层钢板和复层钛板放置完毕后，在复层钛板的上表面布置炸药，炸药类型为膨化硝铵炸药，爆炸类型为雷管引爆，炸药厚度为20mm，炸药密度为0.7g/cm3；
步骤4，用雷管引爆膨化硝铵炸药，复合板瞬间爆炸成型；
步骤5，对爆炸后的复合板进行热处理，工艺为：将爆炸后的复合板室温入炉，将炉中的温度以5℃每秒的速度升温至520℃～550℃，保温100～150分钟后随炉冷却，待炉内温度降至300℃～350℃，打开炉门，随炉冷却至室温，热处理完毕后，将复合板在平整机上平整校直，并去除复合板的飞边及雷管未结合区域。
在钢板和钛板之间放置铜板作为过渡层，可以有效阻隔钛和钢在爆炸复合过程中界面位置Fe和Ti的互扩散，避免了结合面硬脆相Ti2Fe、TiFe2的产生，提高了界面结合质量。
膨化硝铵炸药具有可靠的爆炸性和安全性，且原料广泛，价格低廉，操作简单，流散性好。
实施例1
步骤1，基层选用尺寸为2000mm×1500mm×14mm的Q345钢板；复层选用尺寸为2000mm×1500mm×2mm的TA1钛板；
对复层TA1钛板与基层Q345钢板进行机械清理，采用安装砂轮片、钢丝刷的角磨机分别打磨基层Q345钢板和复层TA1钛板的表面，去除表面的氧化膜，呈现银白色的金属光泽为止。最后将打磨后的基层Q345钢板和复层TA1钛板用丙酮擦拭，在复层TA1钛板表面机械清理过程中，不允许出现过热现象，即打磨过程钛表面不能出现色泽变化；
步骤2，对钛板和钢板进行定位放置，基层Q345钢板放置于疏松的土壤之上，保证在爆炸瞬间给试板留一定的后座缓冲空间，保证试板爆炸后不产生爆炸裂纹，然后将复层TA1钛板放置在基层Q345钢板上；
步骤3，在复层TA1钛板的上表面布置炸药，炸药类型为膨化硝铵炸药，爆炸类型为雷管引爆，炸药厚度为20mm，炸药密度为0.7g/cm3；
步骤4，用雷管引爆膨化硝铵炸药，复合板瞬间爆炸成型；
步骤5，对爆炸后的复合板进行热处理，工艺为：试板室温入炉，将炉中的温度以5℃每秒的速度升温至520℃，保温120分钟后随炉冷却，待炉内温度降至300℃，打开炉门，随炉冷却至室温。热处理完毕后，将试板在平整机上平整校直，并去除复合板的飞边及雷管未结合区域。
实施例2
步骤1，基层选用尺寸为2000mm×1500mm×14mm的X65钢板；复层选用尺寸为2000mm×1500mm×2mm的TA1钛板；
对复层TA1钛板与基层X65钢板进行机械清理，采用安装砂轮片、钢丝刷的角磨机分别打磨复层TA1钛板与基层X65钢板的表面，去除表面的氧化膜，呈现银白色的金属光泽为止，最后将打磨后的复层TA1钛板与基层X65钢板用丙酮擦拭；在复层TA1钛板表面机械清理过程中，不允许出现过热现象，即打磨过程钛表面不能出现色泽变化；
步骤2，对复层TA1钛板与基层X65钢板进行定位放置，将基层X65钢板放置于疏松的土壤之上，保证在爆炸瞬间给试板留一定的后座缓冲空间，保证试板爆炸后不产生爆炸裂纹，然后将复层TA1钛板放置在基层X65钢板上；
步骤3，在复层TA1钛板的上表面布置炸药，炸药类型为膨化硝铵炸药，爆炸类型为雷管引爆，炸药厚度为20mm，炸药密度为0.7g/cm3；
步骤4，用雷管引爆膨化硝铵炸药，复合板瞬间爆炸成型；
步骤5，对爆炸后的复合板进行热处理，工艺为：试板室温入炉，将炉中的温度以5℃每秒的速度升温至530℃，保温100分钟后随炉冷却，待炉内温度降至350℃，打开炉门，随炉冷却至室温；热处理完毕后，将试板在平整机上平整校直，并去除复合板的飞边及雷管未结合区域。
实施例3
步骤1，基层选用尺寸为2000mm×1500mm×14mm的X70钢板；复层选用尺寸为2000mm×1500mm×2mm的TA1钛板；
对复层TA1钛板与基层X70钢板进行机械清理，采用安装砂轮片、钢丝刷的角磨机分别打磨复层TA1钛板与基层X70钢板的表面，去除表面的氧化膜，呈现银白色的金属光泽为止；最后将打磨后的复层TA1钛板与基层X70钢板用丙酮擦拭，在复层TA1钛板表面机械清理过程中，不允许出现过热现象，即打磨过程钛表面不能出现色泽变化；
步骤2，将基层X70钢板放置于疏松的土壤之上，保证在爆炸瞬间给试板留一定的后座缓冲空间，保证试板爆炸后不产生爆炸裂纹，然后将复层TA1钛板放置在基层X70钢板上；
步骤3，在基层X70钢板和复层TA1钛板放置完毕后，在复层TA1钛板的上表面布置炸药，炸药类型为膨化硝铵炸药，爆炸类型为雷管引爆，炸药厚度为20mm，炸药密度为0.7g/cm3；
步骤4，用雷管引爆膨化硝铵炸药，复合板瞬间爆炸成型；
步骤5，对爆炸后的复合板进行热处理，工艺为：试板室温入炉，将炉中的温度以5℃每秒的速度升温至540℃，保温150分钟后随炉冷却，待炉内温度降至320℃，打开炉门，随炉冷却至室温，热处理完毕后，将试板在平整机上平整校直，并去除复合板的飞边及雷管未结合区域。
实施例4
步骤1，基层选用尺寸为2000mm×1500mm×14mm的X65钢板；复层选用尺寸为2000mm×1500mm×2mm的TA1钛板；
对复层TA1钛板与基层X65钢板进行机械清理，采用安装砂轮片、钢丝刷的角磨机分别打磨复层TA1钛板与基层X65钢板的表面，去除表面的氧化膜，呈现银白色的金属光泽为止，最后将打磨后的复层TA1钛板与基层X65钢板用丙酮擦拭；在复层TA1钛板表面机械清理过程中，不允许出现过热现象，即打磨过程钛表面不能出现色泽变化；
步骤2，对复层TA1钛板与基层X65钢板进行定位放置，基层X65钢板放置于疏松的土壤之上，保证在爆炸瞬间给试板留一定的后座缓冲空间，保证试板爆炸后不产生爆炸裂纹，在基层钢板上放置铜板，最后在顶层放置钛板，铜板尺寸为2000mm×1500mm×1mm；
步骤3，在复层TA1钛板与基层X65钢板放置完毕后，在复层TA1钛板的上表面布置炸药，炸药类型为膨化硝铵炸药，爆炸类型为雷管引爆，炸药厚度为20mm，炸药密度为0.7g/cm3；
步骤4，用雷管引爆膨化硝铵炸药，复合板瞬间爆炸成型；
步骤5，对爆炸后的复合板进行热处理，工艺为：试板室温入炉，将炉中的温度以5℃每秒的速度升温至550℃，保温130分钟后随炉冷却，待炉内温度降至340℃，打开炉门，随炉冷却至室温，热处理完毕后，将试板在平整机上平整校直，并去除复合板的飞边及雷管未结合区域。
对实施例1～4得到的钛-钢复合板进行测试，其测试结果如表1所示。
表1实施例1～4得到的钛-钢复合板性能测试结果
作为进一步的优选，在放置雷管进行引爆的时候，从多个方位进行同时引爆，会使得引爆效果更好，不会造成局部爆炸压力过大（爆炸时间点不一致），进一步保证了爆炸后焊接的效果。
开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。
作为更进一步的优选，所述膨化硝铵均匀布置在复层钛板上。
作为更进一步的优选，所述疏松的土壤表面平整，复层钛板和基层钢板平整放置在疏松的土壤上。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其具体的实现过程如下，平整的平面使得整体的结构受爆炸力的时候，不会出现偏移，整体的结构整体会有朝下的力，各个部位受力均衡。
所述疏松的土壤下方包含气垫层，气垫层在高压下会被压裂使得复层钛板和基层钢板朝下运动，能减少朝上的反冲力。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其具体的实现过程如下，土壤压实后，会有朝上的力道，这样会使得爆炸瞬间成型尚未稳定的结合处出现开口，本处的结构实质是将气垫层作为缓冲垫层，同时当气垫层在破裂的时候，会减少一部分体积，使得整体结构有朝下缓冲的空间，不会像土壤一样被压实后有极大的朝上的力度影响产品最后的效果。
需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (7)

1.钛-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，分别对基层钢板和复层钛板进行机械清理，然后将基层钢板放置于疏松的土壤之上，然后将复层钛板放置在基层钢板上；
步骤2，在复层钛板的上表面布置炸药，用多个雷管从多个方向同时引爆炸药，复合板瞬间爆炸成型；
步骤3，对步骤2爆炸后的复合板进行热处理，然后将复合板在平整机上平整校直，并去除复合板的飞边及雷管未结合区域。
2.如权利要求1所述的钛-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，步骤1中对复层钛板与基层钢板进行机械清理，采用安装砂轮片、钢丝刷的角磨机分别打磨钢板和钛板的表面，去除表面的氧化膜，呈现银白色的金属光泽为止，最后将打磨后的钢板和钛板用丙酮擦拭；在复层钛板表面机械清理过程中，不允许出现过热现象，即打磨过程钛表面不能出现色泽变化。
3.如权利要求1所述的钛-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，步骤2中炸药类型为膨化硝铵炸药，炸药厚度为20mm，炸药密度为0.7g/cm3。
4.如权利要求1所述的钛-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，步骤3中热处理工艺为：将爆炸后的复合板室温入炉，将炉中的温度以5℃每秒的速度升温至520℃～550℃，保温100～150分钟后随炉冷却，待炉内温度降至300℃～350℃，打开炉门，随炉冷却至室温。
5.如权利要求3所述的钛-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，所述膨化硝铵均匀布置在复层钛板上。
6.如权利要求1所述的钛-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，所述疏松的土壤表面平整，复层钛板和基层钢板平整放置在疏松的土壤上。
7.如权利要求6所述的钛-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，所述疏松的土壤下方包含气垫层，气垫层在高压下会被压裂使得复层钛板和基层钢板朝下运动，能减少朝上的反冲力。
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