CN106141413A - 一种超厚板材的爆炸焊接方法 - Google Patents

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陈寿军
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刘自军
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    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/06—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
    • B23K20/08—Explosive welding

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Abstract

本发明提供一种超厚板材的爆炸焊接方法，应用于覆层板材的厚度在25‑30mm，基板厚度为30‑115mm的钢板；其特征在于：具体步骤如下：开覆层预制裂隙；预制起爆点；将覆层板材放置在上面，钢板作为下面一层基板，覆层板材和基板之间采用边缘四角支撑垫片安装、平行放置，支撑间隙高度为1.2‑1.8倍覆层板材厚度；覆层预制裂隙对齐基板边缘；以满足整板材高压脉冲载荷加载分布平均的需要；在覆层板材表面均匀布置乳化炸药，爆速2200～3200mm/s，再沿着预制起爆点布置平面波发生器，爆速4000～4500mm/s，聚能起爆药包在覆层板材边缘中部；爆炸复合后，经热处理、矫平，通过爆炸复合一次成型后能够使贴合率达到100％，最小剪切强度τb≥210Mpa。

Description

一种超厚板材的爆炸焊接方法
技术领域
本发明涉及超厚覆层金属复合板材的爆炸焊接方法，属于金属复合板制造领域。
背景技术
金属复合板目前大量应用于石油、化工、制药、船舶、电力、冶金等行业，随着材料科学和设备制造技术的不断发展，金属复合板的应用领域也越来越广泛，一些特殊使用要求(如大型机床滑板、大跨度导电铜排等)，要用到的复合板覆层较厚，达25～30mm；而基板厚度达30～115mm，这样组合的金属复合板应用常规的爆炸焊接方法无法完成高质量的产品。
发明内容
本发明所解决的问题是，以炸药作为能源，通过聚能预制点+平面波的方法生产超厚板材复合板，以满足我国机械、电力等行业大型装备的用途和需要。
本发明的技术方案是：一种超厚板材的爆炸焊接方法，应用于覆层板材的厚度在25-30mm，基板厚度为30-115mm的钢板；其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、开覆层预制裂隙；
步骤二、预制起爆点；
步骤三、将覆层板材放置在上面，钢板作为下面一层基板，覆层板材和基板之间采用边缘四角支撑垫片安装、平行放置，支撑间隙高度为1.2-1.8倍覆层板材厚度；覆层预制裂隙对齐基板边缘；以满足整板材高压脉冲载荷加载分布平均的需要；
步骤四、在覆层板材表面均匀布置乳化炸药，爆速2200～3200mm/s，再沿着预制起爆点布置平面波发生器，爆速4000～4500mm/s，聚能起爆药包在覆层板材边缘中部；爆炸复合后，经热处理、矫平，通过爆炸复合一次成型后能够使贴合率达到100％，最小剪切强度τb≥210Mpa。
进一步的，步骤一所述开覆层预制裂隙为以基板尺寸为基础在覆层板材上对称划线。便于爆轰能量的卸载，防止打伤基层板。
进一步的，步骤二所述预制起爆点为在覆层起爆端处用油压机在模具上预压起爆点，预压深度为2/3支撑间隙高度。以方便形成倾斜碰撞。
进一步的，支撑间隙高度为1.5倍覆层板材厚度。
进一步的，覆层板材上安装有装药药框，装药药框采用胶合板制作。支持边缘能量缓慢卸载。
进一步的，覆层板材上设置有防护层。避免药量大在爆炸复合过程中会烧伤复板面。
有益效果：超厚覆层板材和钢(不锈钢)板的爆炸复合板，超厚覆层板材的厚度在25-30mm，基板厚度为30-115mm钢板。
超厚覆层板材和基层碳钢板之间采用支撑垫片安装、炸药铺置完成后在超厚覆层板材表面上沿着起爆预制点布置平面波发生器，加速覆层向基层碰撞同时爆轰波以平面方式向前推进，最终使之实现大面积的连续焊接，满足NB/T 47002-2009《压力容器用爆炸焊接复合板》，通过爆炸复合一次成型后可使贴合率达到100％，最小剪切强度τb≥210Mpa。
超厚覆层板材复合板的爆炸复合是把超厚覆层板材作为负载面的表层，钢板作为承受载荷的另外一层。爆炸复合是以炸药为能源，在引爆的瞬间，炸药所潜在的化学能，即转化为光能、声能、热能和机械能。爆炸复合就是利用炸药所释放出来的热能和机械能，在高压脉冲载荷作用下，使复板在炸药能量的作用下依次向基板加速运动，并形成一定的弯折角，才能形成基、复板间原子间的结合。而超厚覆层板材厚度较厚，强度较高，在爆炸复合过程中形成折弯角较困难，因此采用聚能起爆+预制点；装药厚爆轰能量大，因此采用平面波发生器把聚集成点的爆轰能量转化成垂直于负载面的平面能量向前推进，使覆层板材承受均衡的高压脉冲载荷，而保证爆炸复合的质量。
采用聚能药包加平面波发生器的起爆方式，改善厚装药的爆轰能量稳定性；
覆层板材规定区域预制裂隙，减少爆轰卸载能量对基层板材边缘的冲击；
覆层四周采用刚度药框，减慢边缘能量的散失。
附图说明
图1为本发明爆炸安装的示意图侧视图；
图2为本发明爆炸安装的示意图俯视图。
图中：1为平面波发生器，2为8#雷管，3为聚能起爆药包，4为覆层板材，5为预制起爆点，6为沙土基础，7为基板，8为支撑间隙，9为覆层预制裂隙，10为装药药框，11为主体炸药。
具体实施方式
下面具体说明本发明的实施方式。
超厚覆层板材在工厂内进行前期处理，以基板尺寸为基础在覆层板材4上对称划线，开预制裂隙9，便于爆轰能量的卸载，防止打伤基层板；在覆层起爆端处用油压机在模具上预压起爆点5，预压深度2/3支撑高度，以方便形成倾斜碰撞。
超厚覆层板材的爆炸复合在现场安装时将覆层板放置在上面，钢板作为下面一层基板7，首先两板之间支撑间隙加大，采用1.5倍覆板厚度，边缘四角支撑间隙、平行放置，覆层预制裂隙对齐基板边缘，以满足整板材高压脉冲载荷加载分布平均的需要；装药药框10采用有一定刚度和韧性的胶合板制作，支持边缘能量缓慢卸载；保证最终复合板整板力学性能达到平衡，且为了避免药量大在爆炸复合过程中会烧伤复板面，防护层也要加厚。超厚覆层板材的厚度在25-30mm，基板厚度为30-115mm钢板，主体炸药11选用乳化炸药，爆速2200～3200mm/s。超厚覆层板材表面加以防护后均匀布置乳化炸药，再沿着起爆预制点布置平面波发生器1，其爆速4000～4500mm/s，聚能起爆药包3在超厚覆层板材边中部(见图2)。爆炸复合后，经热处理、矫平，按NB/T47002-2009《压力容器用爆炸焊接复合板》，通过爆炸复合一次成型后可使贴合率达到100％，最小剪切强度τb≥210Mpa。
超厚覆层板材和钢板的爆炸复合板经加工成型后构成机械、电力等行业用大型机床滑板、大跨度导电铜排等产品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种超厚板材的爆炸焊接方法，应用于覆层板材的厚度在25-30mm，基板厚度为30-115mm的钢板；其特征在于：具体步骤如下：
步骤一、开覆层预制裂隙；
步骤二、预制起爆点；
步骤三、将覆层板材放置在上面，钢板作为下面一层基板，覆层板材和基板之间采用边缘四角支撑垫片安装、平行放置，支撑间隙高度为1.2-1.8倍覆层板材厚度；覆层预制裂隙对齐基板边缘；以满足整板材高压脉冲载荷加载分布平均的需要；
步骤四、在覆层板材表面均匀布置乳化炸药，爆速2200～3200mm/s，再沿着预制起爆点布置平面波发生器，爆速4000～4500mm/s，聚能起爆药包在覆层板材边缘中部；爆炸复合后，经热处理、矫平，通过爆炸复合一次成型后能够使贴合率达到100％，最小剪切强度τb≥210Mpa。
2.根据权利要求1所述的一种超厚板材的爆炸焊接方法，其特征在于：步骤一所述开覆层预制裂隙为以基板尺寸为基础在覆层板材上对称划线。
3.根据权利要求1所述的一种超厚板材的爆炸焊接方法，其特征在于：步骤二所述预制起爆点为在覆层起爆端处用油压机在模具上预压起爆点，预压深度为2/3支撑间隙高度。
4.根据权利要求1所述的一种超厚板材的爆炸焊接方法，其特征在于：支撑间隙高度为1.5倍覆层板材厚度。
5.根据权利要求1所述的一种超厚板材的爆炸焊接方法，其特征在于：覆层板材上安装有装药药框，装药药框采用胶合板制作。
6.根据权利要求1所述的一种超厚板材的爆炸焊接方法，其特征在于：覆层板材上设置有防护层。
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