CN105397265A

CN105397265A - 大面积银-钢爆炸焊复合钢结构及其制备方法

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Publication number: CN105397265A
Application number: CN201510799365.XA
Authority: CN
Inventors: 陈寿军; 邓家爱; 周景蓉; 黄雪
Original assignee: Jiangsu Duble Engineering Co Ltd; Nanjing Duble Metal Equipment Engineering Co Ltd; Nanjing Three Novel Material Science And Technology Ltd Of Nation
Current assignee: Jiangsu Duble Engineering Co Ltd; Nanjing Duble Metal Equipment Engineering Co Ltd; Nanjing Three Novel Material Science And Technology Ltd Of Nation
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2016-03-16

Abstract

大面积银-钢复合板的爆炸焊接方法，包括以下步骤：1)银-钢复合板，银板的厚度在1～2mm，基板厚度为10-50mm钢板，长3～5m，宽3～4m，面积9～20m²；2)钢板基材处理：超声波探伤，确定无线状缺陷后校平，钢板不平度＜3㎜/m；且整板面≤10㎜/全长；将钢板放平，使用砂带打磨机进行打磨；3)银覆层板处理：保证板面不平度＜4㎜/m；且整板面≤8㎜/全长；4)涂刷及配对：将银覆层板置炸药面涂刷复材保护剂紧密贴附覆层保护膜，赶出气泡，然后和钢版配对；5)爆炸复合：将钢板平放在作业台上，覆层板在其上平行放置，中间放置支撑，支撑以中心呈发散状布置，在覆层板外表面分3段放置炸药爆炸将覆层板和钢板的表面就牢固结合。

Description

大面积银-钢爆炸焊复合钢结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种金属板及爆炸复合制备工艺，属于金属复合板制造领域。

背景技术

随着工业技术的发展，许多新兴领域对材料的要求也越来越高，纯金属或合金已很难完全满足对其综合性能的需要。异种金属复合板材集不同金属的物理、化学及力学性能于一体，具有比单一金属材料更为优异的综合性能，已得到许多行业的重视和使用。目前，市场上常见的金属复合板主要有钛钢复合板、铝钢复合板、铜钢复合板、镍钢复合板等。虽然这些复合板材在许多方面具有较好的性能，但仍很难满足在如高端电子电器、高端装备、军事、航空航天等领域中一些对导电、导热性能要求很高的部件中的使用。

在所有金属材料中，纯银具有最高的导电和导热性能，且具备优异的延展性，能很好地满足大部分特殊行业对导电和导热的要求，但问题是纯银的力学强度较差，且价格昂贵，成本很高。

目前市场上银-钢复合材料主要是通过摩擦焊、镀层、冶金喷涂等工艺获得，获得的银-钢复合材料产品面积小、银覆层薄、结合强度低等缺点，且不能长期高温使用。而目前关于钢(不锈钢)-银两种板材的爆炸焊接还未见公开报道。也未见有复合厚度超过0.5mm银板的不锈钢-银复合板材的出现。

利用爆炸焊接即利用炸药做能源进行金属间焊接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。其最大特点是在瞬间能将金属组合，简单、迅速和强固的焊接在一起。与轧制、堆焊、浇铸等焊接技术相比爆炸焊接技术的优点在于：

广泛的材料适应性的可焊性，适用于大多塑料金属或合金：尤其是对于大面积金属的焊接，可以说是唯一的连接方法：不仅适用于相溶性金属的组合，而且适用于非相溶性金属的组合，也适用于易产生脆性金属间化合物的金属基合金；具有良好的易热性，低的界面电阻，结合区无热影响区构成良好的接头性能，瞬间的热过程使界面没有或仅有少量的溶化。

发明内容

本发明目的是，提供一种解决的技术问题，提供一种简单、快速、强度大、质量高、面积大的银-钢爆炸焊复合结构及其制备大面积银-钢复合板的方法。

大面积银-钢爆炸焊复合结构，包括银板钢板爆炸焊复合：银板的厚度在1～2mm，基板厚度为10-50mm钢板，长3～5m，宽3～4m，面积9～20m²；

大面积银-钢复合板的爆炸焊接方法，包括以下步骤：

1)银-钢复合板，银板的厚度在1～2mm，基板厚度为10-50mm钢板，长3～5m，宽3～4m，面积9～20m²；

2)钢板基材处理：超声波探伤，确定无线状缺陷后校平，钢板不平度＜3㎜/m；且整板面≤10㎜/全长(宽)；将钢板放平，使用砂带打磨机进行打磨，清除表面杂物，使表面光洁、平整，表面粗糙度为Ral2.5μm,再进行抛磨光洁；

3)银覆层板处理：保证板面不平度＜4㎜/m；且整板面≤8㎜/全长(宽)；放平，使用低速砂带打磨光洁或滚压法使表面光洁；当覆层板的尺寸过小时，再作覆层处理之前进行拼接；

4)涂刷及配对：将银覆层板置炸药面涂刷复材保护剂紧密贴附覆层保护膜(气相纸)，赶出气泡，然后和钢版配对，配对后银覆层板和钢板之间通过纤维粘垫隔离放置，避免直接摩擦而损坏覆层板表面；

5)爆炸复合：将钢板平放在作业台上，覆层板在其上平行放置，中间放置支撑、如特制“N”形支撑，支撑以中心呈发散状布置，在覆层板外表面分3段放置炸药，通过雷管引爆，在高制动压力下，覆层板和钢板的表面就牢固结合；

6)检测：爆炸复合后，复合钢板经UT检测；

在银覆层板外表面分长度方向分5个区域放置炸药，中央A区域放置第一炸药如1#低爆炸药，邻接中央A的两侧的B区域放置第二炸药即2#低爆炸药，两端边缘C区域放置第一炸药如1#低爆炸药，第一炸药爆速高于第二炸药爆速。

布药参数如表1；1#低爆炸药的爆速为2200～3200mm/s、厚度为20—25㎜、密度为0.6g/cm³～0.85g/cm³,2#低爆炸药的爆速为1800～2000mm/s、厚度为20—25㎜、密度为0.7g/cm³～0.9g/cm³,在中心处放置插入雷管引爆，在高制动压力下，覆层板和钢板的表面就牢牢的结合在一起；

表1：布药参数单位：mm

当银覆层板厚度≥5㎜时，周边应开槽：槽的中心线与银覆层边缘线的距离为10-20㎜，槽深为2-4㎜。

进一步的、热处理：焊后的复合钢板进行热处理，以消除爆炸时产生的应力，保证基材的强度性能和焊缝及复材耐腐蚀性能的要求；

进一步的，后续处理：将热处理后的钢板经过校平，切边，滚压抛光后即得成品。

本发明有益效果：提供一种简单、快速、强度大、质量高、面积大的银-钢爆炸焊复合结构及其制备大面积银-钢复合板的方法。利用爆炸焊接即利用炸药做能源进行金属间焊接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。尤其银具有良好的易热性，低的界面电阻，结合区无热影响区构成良好的接头性能，瞬间的热过程使界面没有或仅有少量的溶化。综合成本低。

附图说明

图1为本发明爆炸复合安装截面示意图：

图2为本发明爆炸复合安装俯视图。

具体实施方式

图中，1、基础，2、基层钢板，3、支撑，4、银覆层板，5、覆层保护膜，

6、1#低爆炸药，7、2#低爆炸药，8雷管。

下面具体说明本发明的实施方式：

基材下料工艺：

钢板应该有质量证明书，标志清楚；材料按照要求经超声检测合格；材料的钢号、规格、材料检验编号与工艺过程卡一致。

按工艺过程卡下料规格尺寸划线，划线时应该保证钢板四边尺寸线的夹角为直角。钢板的长度和宽度偏差为0-5㎜，对角线误差不大于5㎜。

检查钢板的表面质量，如果发现钢板表面有质量缺陷时应及时处理合格。按线进行气割或剪切，允许留适量的修磨余量，剪切后清除毛刺，气割时应清除熔渣，切割面与钢板面应该垂直且平整光洁，不得有结疤、锯齿状、凹坑等缺陷，当出现上述缺陷时，允许修磨以达到切割表面平整。

钢板板面不平度≥3㎜/m或整板面＞10㎜/全长(宽)时应该进行校平，经校平后钢板板面的不平度＜3㎜/m；且整板面≤10㎜/全长(宽)。

复材下料工艺：

检查覆层板的材质、规格。如果覆层板需要拼接时，拼接要求如下：覆层板的拼接宽度尺寸≥300㎜；覆层板的长度需要拼接时，覆层板的拼接焊缝位置应≤L/4中心线位置(L为覆层板总长度)。组装点焊应采用与产品施焊同型号、规格的焊条，每隔100㎜点焊一点，点焊长度约4-6㎜，再按焊接工艺进行拼焊；拼焊完成后打磨、抛光焊缝，保证焊缝高度0～0.5mm。

当银覆层板厚度≥5㎜时，周边应开槽：槽的中心线与银覆层边缘线的距离为10-20㎜，槽深为2-4㎜；因为复材在复合的时候，在强大冲击力的作用下，复材的边缘在剪切力的作用下会被剪切脱落，即复材和基材的断面就会平齐，当复材的厚度较大时，剪切力不足以达到要求，就会影响复合板的边缘质量，为了达到效果，就可以在设定位置开槽以便槽外边顺利脱落。槽在刨床或车床上加工，应尽量保证槽口尺寸。校平：覆层板的板面不平度≥3㎜/m或整板面＞10㎜/全长(宽)时应该进行校平，经校平后板面的：不平度＜3㎜/m；且整板面≤10㎜/全长(宽)；

基材打磨工艺：

钢板复合表面的打磨工艺要均匀，不允许有氧化皮、麻点、凹坑等缺陷，而且要保证钢板厚度。

粗打磨用40目砂轮片，粗打磨时发现氧化皮、麻点、凹坑及打磨不均匀时，应及时处理后再进行打磨；粗打磨后应及时清除打磨表面的氧化皮、积尘等杂物。

精打磨用120目砂带，精打磨后应及时清除打磨表面的积尘等杂物；精打磨后的打磨面平整、光洁。其表面粗糙度Ral2.5μm。

打磨后的钢板板面用200目千页轮均匀的进行抛光光洁。

复材打磨工艺：

覆层板的打磨采用砂带或千页轮顺长度方向打磨光洁，如果覆层板表面有缺陷需要打磨时应采用砂带进行打磨。

打磨要均匀，不允许出现氧化皮、麻点、凹坑等缺陷，要保证覆层板复材厚度。打磨后应及时清除打磨表面的积尘等杂物。

打磨后的覆层板复材表面应平整，呈现金属光泽。

爆炸复合：将钢板平放于炮台上，覆层板在其上平行放置进行配对，再将覆层板表面涂刷保护剂，爆炸复合前，应该严格控制基材和复材之间的支撑高度和分散布置的距离，确保复合质量。在覆层板外表面以中心向两侧划线分段，分段距离如图1俯视图，A处放置第一炸药1#低爆炸药，B处放置第二炸药2#低爆炸药,C处放置第一炸药1#低爆炸药，布药参数如表1；1#低爆炸药的爆速为2200～3200mm/s、厚度为20—25㎜、密度为0.6g/cm³～0.85g/cm³,2#低爆炸药的爆速为1800～2000mm/s、厚度为20—25㎜、密度为0.7g/cm³～0.9g/cm³,在中心处放置15#聚能药包，插入雷管引爆，在高制动压力下，覆层和钢板的表面就牢牢的结合在一起，形成整板面焊接。

银覆层补焊后的复合钢板进行消应力热处理，以消除爆炸时产生的应力，保证基材的强度性能和焊缝及复材耐腐蚀性能的要求；热处理温度：300—400℃保温时间1-2小时。

校平、切边工艺：

将复层向上的复合板在九辊校平机或三辊卷板机上来回辊压校平，达到要求后划线，再按划割线剪切(复合板厚度≤20㎜)或高压水射流切割(复合板厚度＞20㎜)；复合板四周边切割面与板面垂直，且复合板四周边切割面应平整、光滑，不得有锯齿状、凹坑等缺陷，如果有上述缺陷允许修磨以达到要求。

机械抛光工艺或酸洗工艺：

使用千页轮对复合板复层表面进行抛光或酸洗钝化后即得成品，抛光后的成品其复层表面的纹路必须连续、一致。

本发明所述的钢包括各种规格的不锈钢材料。

如采用管板，管板用面积不平度＜1.5㎜/m；且整板面≤2.5㎜/全长。

Claims

1.大面积银-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征是包括以下步骤：

2)钢板基材处理：超声波探伤，确定无线状缺陷后校平，钢板不平度＜3㎜/m；且整板面≤10㎜/全长；将钢板放平，使用砂带打磨机进行打磨，清除表面杂物，使表面光洁、平整，表面粗糙度为Ral2.5μm,再进行抛磨光洁；

3)银覆层板处理：保证板面不平度＜4㎜/m；且整板面≤8㎜/全长；放平，使用低速砂带打磨光洁或滚压法使表面光洁；当覆层板的尺寸过小时，再作覆层处理之前进行拼接；

4)涂刷及配对：将银覆层板置炸药面涂刷复材保护剂紧密贴附覆层保护膜，赶出气泡，然后和钢版配对，配对后银覆层板和钢板之间通过纤维粘垫隔离放置，避免直接摩擦而损坏覆层板表面；

5)爆炸复合：将钢板平放在作业台上，覆层板在其上平行放置，中间放置支撑，支撑以中心呈发散状布置，在覆层板外表面分3段放置炸药，通过雷管引爆，在高制动压力下，覆层板和钢板的表面就牢固结合。

2.根据权利要求1所述的爆炸焊接方法，其特征是在银覆层板外表面分长度方向分5个区域放置炸药，中央A区域放置第一炸药如1#低爆炸药，邻接中央A的两侧的B区域放置第二炸药即2#低爆炸药，两端边缘C区域放置第一炸药如1#低爆炸药；第一炸药爆速高于第二炸药爆速。

3.根据权利要求2所述的爆炸焊接方法，其特征是布药参数如表1；1#低爆炸药的爆速为2200～3200mm/s、厚度为20—25㎜、密度为0.6g/cm³～0.85g/cm³,2#低爆炸药的爆速为1800～2000mm/s、厚度为20—25㎜、密度为0.7g/cm³～0.9g/cm³,在中心处放置插入雷管引爆，在高制动压力下，覆层板和钢板的表面就牢牢的结合在一起；

表1：布药参数单位：mm

4.根据权利要求1所述的爆炸焊接方法，其特征是当银覆层板厚度≥5㎜时，周边应开槽：槽的中心线与银覆层边缘线的距离为10-20㎜，槽深为2-4㎜。

5.根据权利要求1所述的爆炸焊接方法，其特征是银覆层补焊后的复合钢板进行消应力热处理，以消除爆炸时产生的应力，保证基材的强度性能和焊缝及复材耐腐蚀性能的要求；热处理温度：300—400℃保温时间1-2小时。

6.根据权利要求1所述的爆炸焊接方法，其特征是：爆炸复合后，复合钢板经UT检测。

7.根据权利要求5所述的爆炸焊接方法，其特征是：进行后续处理：将热处理后的钢板经过校平，切边，机械抛光或酸洗钝化。

8.大面积银-钢爆炸焊复合结构，包括银板钢板爆炸焊复合：银覆层板的厚度在1～2mm，基板厚度为10-50mm钢板，长3～5m，宽3～4m，面积9～20m。