CN109676236B - 爆炸复合金属板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本案涉及一种爆炸复合金属板的制备方法，包括表面抛光处理、安装基板、铺设复合钉、铺设复合钉、布药、安装起爆雷管、起爆焊接和后处理工艺步骤，本发明无需设置飞边，简化了工艺，减少了炸药用量，爆炸复合后对产品的校平、打磨等工艺相对变得简单，减少了工人的劳动强度，降低了生产成本，提高了生产效率；通过在复板和基板间铺设复合钉，降低或消除边界效应。
Description
技术领域
本发明属于爆炸复合技术领域，具体涉及一种爆炸复合金属板的制备方法。
背景技术
金属板爆炸复合技术是利用炸药瞬间产生的巨大能量将两种或多种相似或不相似的材料瞬间复合在一起的一种复合材料加工技术。
边界效应是金属爆炸焊接中普遍存在的问题，边界效应的存在，大大降低了金属爆炸复合板结合面的结合强度和复合率。在以往爆炸焊接金属复合板的工艺中,常采用传统的均匀布药方式,所得爆炸焊接复合板的界面结合波,沿着爆轰方向由小波状到大波状,且当到达稳定爆轰后,界面波波形仍在缓慢增大。其结果会造成部分结合强度不高、边缘不结合或复板撕裂。尤其是采用中心起爆方式焊接的复合板，在距中心起爆点1800mm-2200mm的位置经常发生不结合或者复板撕裂现象，长度在10-30mm；在板材两端也会出现类似现象，此现象叫做边界效应。
由于边界效应的存在，导致目前的爆炸复合技术普遍存在爆炸复合结合率低、产品质量不稳定的问题，尤其是在复合板边缘处的复合情况不理想，复合板边缘结合强度小于复合板中心处的结合强度，这会导致复合板的经济和实用价值降低。
为了消除或减少边界效应的影响，可以适当延展复板边界，即增加飞边，使其比基板宽出几毫米到几十毫米，同时加大布药宽度，减少炸药边界稀疏波对复板碰撞速度的影响，将稀疏波作用影响引出复合面积之外，在复板与基板爆炸复合后，将复板延展部分剪除，可有效解决因复板边界稀疏波引起的边界效应；但是这样不仅增加工序，浪费炸药和复板，后续的切边磨平等处理也增加了生产成本，降低了生产效率。
有鉴于此，有必要提出一种无需设置飞边、能有效消除或减少边界效应的制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低、能有效消除或减少边界效应的爆炸复合板飞边设置方法。
本发明的另一个目的是提供一种无需设置飞边的爆炸复合金属板的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种爆炸复合金属板的制备方法，包括以下步骤：
S1.表面抛光处理：分别对基板和复板进行表面抛光处理；有夹层金属板的，对夹层金属板两面进行抛光处理；
S2.安装基板：将经过表面处理的基板安装在炮台上；
S3.铺设复合钉：在距离基板中心点1600mm-2400mm范围内铺设若干复合钉；
所述复合钉由高强度合金材料制成，其为哑铃状结构，包括上帽，下帽和中间的连杆，所述上帽为顶部有锐部凸起、弧面朝上的半圆形，所述下帽为弧面朝下的半圆形；下帽形状大于上帽，所述复合钉在自然状态下，能在平面上垂直站立；所述复合钉高度不大于0.5mm；
所述复合钉只铺设于基板一侧；
S4.安装复板：将复板对齐铺设于基板上，对齐后，从铺有复合钉一端将基板轻轻抬起数毫米，使复合钉能自然恢复垂直站立状态，然后再缓缓放下基板；
S5.布药：在复板上铺上厚度30-50mm的金属爆炸复合板专用炸药，并布设边框；
S6.安装起爆雷管：在所述复板上安装起爆雷管；所述起爆雷管的安装位置为未铺设复合钉一侧，距复板中心100-500mm处；
S7.起爆焊接；
S8.后处理：包括校平、打磨及热处理成复合板材。
所述复合钉的铺设密度不超过20个/m2。
所述S5中，铺设复合钉的区域正上方区域铺设金属爆炸复合板专用高爆速炸药。
所述上帽体积为下帽体积的1/3-1/10。
所述上帽、下帽和连杆一体成型。
所述复合钉材料为超高强度钢。
所述复板较薄时，由于复合钉的作用会导致爆炸复合后复板表面出现肉眼可见的微小凸起，如不影响使用，则无需平整处理；若需要平整处理，可锤击平整或磨平。
所述S4中，复板在安装时，在铺设复合钉的一侧端部，复板下表面与基板上表面的最大距离不超过1.5mm。
所述铺设复合钉区域为矩形面或弧面。
本发明的爆炸复合金属板的制备方法，至少具有以下优点：
1. 工艺简单，能有效消除或减少边界效应，产品质量稳定。
2.通过在复板和基板间铺设复合钉，消减大波状的结合波对复板的影响，降低或消除边界效应。
3. 通过在复板和基板间铺设多个微小的复合钉，爆炸复合后复合钉牢牢嵌入在复板和基板间，使复板和基板结合更为紧密，彻底解决爆炸复合结合率低的问题。
4.无需设置飞边，简化了工艺，减少了炸药用量，爆炸复合后对产品的校平、打磨等工艺相对变得简单，减少了工人的劳动强度，降低了生产成本，提高了生产效率。
5.只在基板一侧布置复合钉，比在基板表面均匀布置复合钉的爆炸复合结合率更高 。
6.复合钉铺设方便，只需将复合钉撒于指定区域即可。
附图说明
图1为一种爆炸复合金属板制备方法的设置结构示意图。
图2为一种复合钉的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
如图1-2所示，一种爆炸复合金属板的制备方法，包括以下步骤：
S1.表面抛光处理：分别对基板1和复板2进行表面抛光处理；有夹层金属板的，对夹层金属板两面进行抛光处理；
S2.安装基板：将经过表面处理的基板1安装在炮台上；
S3.铺设复合钉：在距离基板1中心点1600mm-2400mm范围内铺设若干复合钉3；采用中心起爆方式焊接的复合板，在距中心起爆点1800mm-2200mm的位置经常发生不结合或者复板撕裂等边界效应现象，长度在10-30mm；复合钉铺设于此区域，可有效减少或消除大波状的结合波对此区域的影响。
所述复合钉3由高强度合金材料制成，其为哑铃状结构，包括上帽301，下帽303和中间的连杆302，所述上帽301为顶部有锐部凸起304、弧面朝上的半圆形，所述下帽303为弧面朝下的半圆形；下帽303形状大于上帽301，所述复合钉3在自然状态下，能在平面上垂直站立；所述复合钉3高度不大于0.5mm；上帽顶部的锐部凸起304，有助于在爆炸复合时的高压下使上帽嵌于复板2，下帽嵌于基板1，从而消除边界效应，增加爆炸复合的结合率。
所述复合钉3只铺设于基板一侧；大量实践表明，只在基板1一侧布置复合钉，比在基板表面均匀布置复合钉的爆炸复合结合率更高，这可能与爆炸的结合波促进基板和复板的结合的方式有关，至少应保证基板和复板间有较多部分是相接触或者两者间距离极小的。
S4.安装复板：将复板2对齐铺设于基板1上，对齐后，从铺有复合钉一端将基板1轻轻抬起数毫米，使复合钉3能自然恢复垂直站立状态，然后再缓缓放下基板1；将复板2抬起，为了使复合钉能像不倒翁一样自然垂直站立，爆炸发生时更容易使复合钉嵌入基板1和复板2间。
S5.布药：在复板2上铺上厚度30-50mm的金属爆炸复合板专用炸药5，本实施例优选32mm，并布设边框；本发明方法的布药厚度可略大于普通爆炸复合板制备方法的布药厚度。
S6.安装起爆雷管：在所述复板2上安装起爆雷管4；所述起爆雷管4的安装位置为未铺设复合钉一侧，距复板中心100-500mm处，本实施例优选距复板中心200mm处；使起爆雷管的安装位置更偏向于未铺设复合钉一侧，有助于该侧边际效应的消除或减轻，从而使爆炸复合板整体的边际效应减少。
S7.起爆焊接；
S8.后处理：包括校平、打磨及热处理成复合板材。
所述复合钉3的铺设密度不超过20个/m2。本实施例优选为12个/ m2。复合钉铺设密度过大，反而会过量削弱结合波，使爆炸复合率降低。
所述S5中，铺设复合钉3的区域正上方区域铺设金属爆炸复合板专用高爆速炸药501。在铺设复合钉的区域正上方铺设爆炸更为猛烈的金属爆炸复合板专用高爆速炸药，可增加该部分的爆炸复合结合率，减少断裂发生的可能性，削弱边际效应。
所述上帽301体积为下帽303体积的1/3-1/10。本实施例优选为1/5。这是为了使复合钉3的中心保持在下帽上，使其能像不倒翁一样自然垂直站立。
所述上帽301、下帽303和连杆302一体成型。
所述复合钉3材料为超高强度钢。本实施例优选为AerMet100型超高强度钢。
所述复板较薄时，由于复合钉的作用会导致爆炸复合后复板表面出现肉眼可见的微小凸起，如不影响使用，则无需平整处理；若需要平整处理，可锤击平整或磨平。对于不同的基材以及不同大小型号的复合钉，在爆炸复合后可能会在复板表面顶起微小的凸起，如不影响使用，没有处理的必要。
所述S4中，复板在安装时，在铺设复合钉的一侧端部，复板2下表面与基板1上表面的最大距离不超过1.5mm。在铺设复合钉的一侧端部，复板下表面与基板上表面距离过大，会影响爆炸复合结合率。
所述铺设复合钉区域为矩形面或弧面。
对比例1
与实施例1类似，其区别之处在于，不铺设复合钉。
对比例2
与实施例1类似，其区别之处在于，在距离基板中心点1600mm-2400mm范围内、基板的左右两侧均铺设若干复合钉。
对比例3
与实施例1类似，其区别之处在于，所述安装起爆雷管的位置在复板的中心点上。
对比例4
与实施例1类似，其区别之处在于，在铺设复合钉的区域正上方区域铺设与其他区域一样的金属爆炸复合板专用炸药，而非金属爆炸复合板专用高爆速炸药。
实施例2
以钛板与碳钢板的爆炸焊接实验为例，复板用TA2纯钛板3×1800×4200mm；基板用Q345R碳钢板15×1800×4200mm； 实施例1中，复板的左侧铺设复合钉，右侧不铺。对比例中，也以左右侧为对照。
实施例1和对比例1-4各有10组钛板与碳钢板进行爆炸复合试验，之后统计各组爆炸复合板情况，其结果如下：
由试验结果可知:本发明通过改变起爆雷管的位置、布药区域和铺设复合钉,对改变复合板的整体结合强度、解决爆炸焊接中的复板撕裂等问题十分有利,较好的减少了爆炸复合时的边际效应，在一定程度上优化了爆炸复合工艺，具有较好的实用性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (8)
1.一种爆炸复合金属板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.表面抛光处理：分别对基板和复板进行表面抛光处理；有夹层金属板的，对夹层金属板两面进行抛光处理；
S2.安装基板：将经过表面处理的基板安装在炮台上；
S3.铺设复合钉：在距离基板中心点1600mm-2400mm范围内铺设若干复合钉；
所述复合钉由高强度合金材料制成，其为哑铃状结构，包括上帽，下帽和中间的连杆，所述上帽为顶部有锐部凸起、弧面朝上的半圆形，所述下帽为弧面朝下的半圆形；所述上帽体积为下帽体积的1/10-1/3；所述复合钉在自然状态下，能在平面上垂直站立；所述复合钉高度不大于0.5mm；
所述复合钉只铺设于基板一侧；
S4.安装复板：将复板对齐铺设于基板上，对齐后，从铺有复合钉一端将基板轻轻抬起数毫米，使复合钉能自然恢复垂直站立状态，然后再缓缓放下基板；
S5.布药：在复板上铺上厚度30-50mm的金属爆炸复合板专用炸药，并布设边框；
S6.安装起爆雷管：在所述复板上安装起爆雷管；所述起爆雷管的安装位置为未铺设复合钉一侧，距复板中心100-500mm处；
S7.起爆焊接；
S8.后处理：包括校平、打磨及热处理成复合板材。
2.如权利要求1所述的爆炸复合金属板的制备方法，其特征在于，所述复合钉的铺设密度不超过20个/m2。
3.如权利要求2所述的爆炸复合金属板的制备方法，其特征在于，所述S5中，铺设复合钉的区域正上方区域铺设金属爆炸复合板专用高爆速炸药。
4.如权利要求3所述的爆炸复合金属板的制备方法，其特征在于，所述上帽、下帽和连杆一体成型。
5.如权利要求4所述的爆炸复合金属板的制备方法，其特征在于，所述复合钉材料为超高强度钢。
6.如权利要求5所述的爆炸复合金属板的制备方法，其特征在于，所述复板较薄时，由于复合钉的作用会导致爆炸复合后复板表面出现肉眼可见的微小凸起，如不影响使用，则无需平整处理；若需要平整处理，可锤击平整或磨平。
7.如权利要求6所述的爆炸复合金属板的制备方法，其特征在于，所述S4中，复板在安装时，在铺设复合钉的一侧端部，复板下表面与基板上表面的最大距离不超过1.5mm。
8.如权利要求7所述的爆炸复合金属板的制备方法，其特征在于，铺设复合钉的区域为矩形面或弧面。
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