CN110587106A - 一种低温状态下用的金属连接用复合柱 - Google Patents
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Abstract
一种低温状态下用的金属连接用复合柱，包括复合柱本体，所述复合柱本体是由内向外的的不锈钢锻件层、铬层和铝合金层通过爆炸焊接紧密结合在一起构成的复合实心柱状结构，不锈钢锻件层的厚度为10‑15mm，铬层的厚度为1‑2mm，铝合金层的厚度为8‑12mm，本发明采用铝合金、铬、不锈钢锻件通过爆炸焊接技术形成紧密结合，制成的金属连接装置能够承受低压、高压、低温，耐蚀，结构强度高的特点，并且使用周期长，整体轻量化，很大程度上节省了成本，效果好，有良好的社会和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及金属焊接装置，特别是涉及军、民用船舶用的一种低温状态下用的金属连接用复合柱。
背景技术
能源短缺的加剧以及全球环保运动的日益高涨，船舶的轻量化及合金材料再生利用的要求，使铝合金在实际应用中得到进一步的发展。铝合金由于具有密度小、比强度大以及无磁性、高导电性和导热性等特点。目前铝合金已经大量用于客船、巡逻艇、驱护舰（例如部分军舰的上层建筑）等船上。由于使用环境的恶略性，使用过程受力的多样性，目前高强度钢性材料仍是必不可少的一部分。随之而来的复合材料逐渐的出现在人们的视野中，作为新型功能结构材料，其具有重量轻、比强度和比刚度高、阻尼性能好、耐疲劳、耐蠕变性能、耐化学腐蚀、耐磨性能好、热膨胀系数低等特点，在制造高质量的船体结构方面有着巨大的优势。随着社会发展，在实际的应用过程中，另一方面对船速也提出了新的要求，降低整体结构的重量，以便在相同动力获得更高的有效载荷，并节约燃料、降低成本，也提高了船只的机动灵活性。近年来，先进复合材料和轻量化结构技术已发展成为减轻船体重量的关键技术。
高强度耐低温的金属连接装置在此起到了不可估量的作用，金属连接装置必须符合以下几个要求：1、耐低温、高强度，适用于恶略环境；2、结构整体稳定、可靠；3、适应载荷频变的工况条件。国内现有金属连接装置材质为钢、不锈钢锻件、铝合金等，单一的材料对耐低温、耐高压、持久性等都相对较弱，并不能很好的满足承载及使用条件，因此怎么使金属连接装置符合以上要求需要对金属连接装置本身的性能要求方面不断改革和创新。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种低温状态下用的金属连接用复合柱，可有效解决金属连接装置材料本身耐低温、耐高压、持久性差、连接不稳定的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是，一种低温状态下用的金属连接用复合柱，包括复合柱本体，所述复合柱本体是由内向外的的不锈钢锻件层、铬层和铝合金层通过爆炸焊接紧密结合在一起构成的复合实心柱状结构，不锈钢锻件层的厚度为10-15mm，铬层的厚度为1-2mm，铝合金层的厚度为8-12mm。
本发明采用铝合金、铬、不锈钢锻件通过爆炸焊接技术形成紧密结合，制成的金属连接装置能够承受低压、高压、低温，耐蚀，结构强度高的特点，并且使用周期长，整体轻量化，很大程度上节省了成本，效果好，有良好的社会和经济效益。
附图说明
图1是本发明的侧视图。
图2是本发明的正视图。
图3是本发明正视图的剖面结构图。
图4是本发明爆炸焊接时的剖面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体情况对本发明的具体实施方式作详细说明。
结合附图给出，一种低温状态下用的金属连接用复合柱，包括复合柱本体，所述复合柱本体1是由内向外的的不锈钢锻件层2、铬层3和铝合金层4通过爆炸焊接紧密结合在一起构成的复合实心柱状结构，不锈钢锻件层2的厚度为10-15mm，铬层3的厚度为1-2mm，铝合金层4的厚度为8-12mm。
为保证更好的实施效果，所述的复合柱本体1两端面为平面或斜面。
所述的不锈钢锻件层2为圆形柱体，型号为S32304、S31803或S32750的不锈钢锻件。
所述的铬层3为空心圆形柱体。
所述的铝合金层4为空心圆形柱体，是由固溶强化合金的5000系或3000系或沉淀硬化合金的2000系、6000系或7000系构成的铝合金板。
所述的复合柱本体1是经爆炸焊接构成的一体结构，所述的爆炸焊接结构是，不锈钢锻件层2为基板，铬层3为过渡板，铝合金层4为覆板，基板、过渡板和覆板呈平行相间放置，基板的上表面与过渡板的下表面正对，二者间隙内置有第一支撑6-1，间距为3mm，过渡板的上表面与覆板的下表面正对，二者间隙内置有第二支撑6-2，间距为3mm，覆板的上表面覆盖有均匀的炸药层5，炸药层5的厚度为30-35mm，炸药层5外面套有防止炸药散落的固定层，炸药层5内放置有引爆的雷管。
不锈钢锻件层、铬层和铝合金层的直径大小，根据具体生产需要而定。
本发明在生产中，由以下方法实现：
1、被焊金属材料的准备：
不锈钢锻件层选用厚度为10-15mm，型号为S32304、S31803或S32750的不锈钢锻件作为基板，铬层选用厚度为1-2mm的铬作为过渡板，铝合金层选用厚度为8-12mm，由固溶强化合金的5000系或3000系或沉淀硬化合金的2000系、6000系或7000系构成的铝合金板作为覆板；
2、实施焊接：
采用爆炸焊接工艺方法实现两种金属原子间的紧密结合，基板、过渡板和覆板呈平行相间放置，基板的上表面与过渡板的下表面正对，二者间距为3mm，过渡板的上表面与覆板的下表面正对，二者间距为3mm，覆板的上表面覆盖有均匀的炸药层和雷管，点燃雷管，将基板、过渡板和覆板三种金属材料经高质量爆炸结合；
3、尺寸加工：
将两端部未结合区域加工去除，使两端齐平或呈斜面状。
本发明综合采用了结构强度高、轻量化金属材料的思想，且利用一次爆炸焊接的方式，使特定性能铬板在中间做为过渡层，不锈钢锻件与铬板间间隙为3mm，铬板与铝合金板间间隙为3mm，炸药的爆炸所产生的爆炸产物的急速膨胀，产生的压力推动板材高速运动。异种材料间通过强烈的塑形变形结合在一起，接触面以波浪形很好的衔接，微观存在金属键的结合，这种形式的界面结合强度很高，其中不锈钢锻件层结构强度稳定性、耐蚀性良好，对低温、高压有一定的承受能力。采用铬板做铝合金合金和不锈钢锻件结合的过渡层，使铝合金和不锈钢锻件很好的结合在一起，很大程度上提高了爆炸结合质量，起到一个性能过渡的作用，既保证了连接装置的稳定性，又具有一定的硬度。
本发明将现有技术中的单一材料结构稳定但重量较重、耐蚀性不好或重量轻量化，但强度较低、温度承受能力差等缺点改进，复合柱焊装在船体板与板中间，能够承受低压、高压、低温，耐蚀，结构强度高的特点，并且使用周期长，整体轻量化，很大程度上节省了成本，效果好，在-162℃温度下性能良好，而且设计巧妙受力均匀、易于实施与应用，有良好的社会和经济效益。
Claims (6)
1.一种低温状态下用的金属连接用复合柱，包括复合柱本体，其特征在于，所述复合柱本体（1）是由内向外的的不锈钢锻件层（2）、铬层（3）和铝合金层（4）通过爆炸焊接紧密结合在一起构成的复合实心柱状结构，不锈钢锻件层（2）的厚度为10-15mm，铬层（3）的厚度为1-2mm，铝合金层（4）的厚度为8-12mm。
2.根据权利要求1所述的低温状态下用的金属连接用复合柱，其特征在于，所述的复合柱本体（1）两端面为平面或斜面。
3.根据权利要求1所述的低温状态下用的金属连接用复合柱，其特征在于，所述的不锈钢锻件层（2）为圆形柱体，型号为S32304、S31803或S32750的不锈钢锻件。
4.根据权利要求1所述的低温状态下用的金属连接用复合柱，其特征在于，所述的铬层（3）为空心圆形柱体。
5.根据权利要求1所述的低温状态下用的金属连接用复合柱，其特征在于，所述的铝合金层（4）为空心圆形柱体，是由固溶强化合金的5000系或3000系或沉淀硬化合金的2000系、6000系或7000系构成的铝合金板。
6.根据权利要求1所述的低温状态下用的金属连接用复合柱，其特征在于，所述的复合柱本体（1）是经爆炸焊接构成的一体结构，所述的爆炸焊接结构是，不锈钢锻件层（2）为基板，铬层（3）为过渡板，铝合金层（4）为覆板，基板、过渡板和覆板呈平行相间放置，基板的上表面与过渡板的下表面正对，二者间隙内置有第一支撑（6-1），间距为3mm，过渡板的上表面与覆板的下表面正对，二者间隙内置有第二支撑（6-2），间距为3mm，覆板的上表面覆盖有均匀的炸药层（5），炸药层（5）的厚度为30-35mm，炸药层（5）外面套有防止炸药散落的固定层，炸药层（5）内放置有引爆的雷管。
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