CN112719558B - 一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法 - Google Patents

一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法，该方法采用金属保护板与覆板和基板进行粘接，避免爆炸对复合材料造成损坏并实现对焊接参数的控制。覆层与顶金属保护板之间粘接，基板与底金属保护板之间粘接，粘接材料使用PET双面胶、普通双面胶、胶水或黄油。通过对顶保护板和底保护板，材料和尺寸的选择，可以实现对各层焊接过程的控制。中间层之间，中间层与覆板之间，中间层与基板之间通过间隔条隔开固定距离，并通过机械固定或粘接固定使得较薄的中间层保持不产生下垂弯曲。金属保护板可以调控爆炸焊接过程中的参数变化，使得多层复合材料性能更加均匀，同时降低了边界稀疏波的影响。

Description

一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法
技术领域
本发明涉及爆炸焊接技术领域，具体涉及一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法。
背景技术
层压金属复合材料(laminated metal composites)从古代开始就被发现具有优异的性能；例如，古代印度人使用多种折叠和锻造技术用软钢和硬钢制造大马士革剑，纳米级多层结构和分散的碳化物使大马士革剑具有出众的强度和韧性。其他例子也有，包括来自中国、泰国、印度尼西亚、德国、英国、比利时、法国和波斯的复合材料。以提供更好的性能也找到了现代材料的表达。层压材料具有不同寻常的性能，具有广泛应用前景的工程复合材料。
从古代开始就已知将相似或不相似的金属或合金层压以形成复合材料的想法。层压金属的动机各不相同。例如，在渗碳最早形式的锻铁时，只有薄层可以渗碳，因此层压是一种制造散装材料的方法，这可能是最古老的层压板的动力。另一个原因是，硬质材料钢很少见，因此将其夹在更常见的材料之间很方便，这种动机是在中世纪的刀具中发现的。从机械角度来看，优化强度，韧性和清晰度的组合是层压的基础，如中国戟，日本刀和现代层压板。最后，基于装饰的吸引力具有强烈的动机，由于这个原因，许多现代刀具都是以层压形式制成的，但在古代刀具中也可能是动机。
从现代工程结构的观点来看，这些原因将必须集中在机械性能的改进上，或者可能是在较便宜的材料之间插入昂贵的材料的经济方面。层压金属复合材料技术的当代工程实例包括将层压材料用于包括大管，大压力容器和枪管的关键断裂应用。在所有这些应用中，层之间的内部界面限制了裂纹扩展通过几种不同的机制。在管道和压力容器的应用中，将薄钢板紧紧包裹在一起并焊接在一起，以形成同心的壳体，以抵抗整个厚度的裂纹扩展。
层压板包括钢/钢，铝/钢，铜/钢和铝/铜等的双金属或多金属材料层压板。爆炸焊接是制造这种材料的有效方法。现代LMC可以通过许多技术来制造，例如粘合剂粘合，熔融复合，变形复合，沉积和喷涂成型等。在传统的热复合工艺中，组成材料的表面准备，粘结温度和压力，相互扩散以及组成材料之间的化学反应极大地影响了界面处的微观结构，化学性质和粘结强度，以及所得层压板的整体物理和机械性能。往往因工艺中的高温使得复合材料的界面结合强度及力学性能降低。沉积技术涉及诸如溅射，蒸发，化学或物理气相沉积(CVD或PVD)或电镀等组成材料的原子或分子规模的运输。除了电镀技术或喷涂沉积以外，许多沉积方法可能太慢且成本太高，无法用于制造大规模的承重部件。
而传统的爆炸焊接工艺无法有效控制多层金属复合板各层的焊接参数，并且爆炸产生的烧蚀会对焊接后的多层金属复合板造成损坏。为了解决这些问题，本方法提出了一种通过金属保护板对爆炸焊接多层金属复合板进行优化的方法。
发明内容
本发明要解决爆炸焊接中的能量控制问题，解决多层爆炸焊接时各层焊接参数不均匀的问题。提供了精确控制爆炸焊接金属层合板性能的方法。解决多层材料爆炸焊接时覆层材料较薄时容易破坏的问题。
本发明采用的技术方案为：一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法，采用金属保护板与覆板和基板进行粘接，避免爆炸对复合材料造成损坏并实现对焊接参数的控制；覆层与顶金属保护板之间粘接，基板与底金属保护板之间粘接，粘接材料使用PET双面胶、普通双面胶、胶水或黄油。
进一步地，通过对顶保护板和底保护板，材料和尺寸的选择，可以实现对各层焊接过程的控制。
进一步地，中间层之间，中间层与覆板之间，中间层与基板之间通过间隔条隔开固定距离，并通过机械固定或粘接固定使得较薄的中间层保持不产生下垂弯曲。
进一步地，该方法也适用于一层中间层的情况，即传统的带夹层的三明治爆炸焊接结构。
进一步地，该方法也适用于没有中间层的情况，即只有基板和覆板的双金属爆炸复合情况，且此种情况，基板和覆板为金属箔片也可实现爆炸焊接，制造双金属箔。
一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法，具体包括如下步骤：
步骤1、复合材料设计
需要哪几种金属组合的复合材料、金属层合板中金属的排布方式、各层的厚度和所需金属层合板的长宽尺寸；设计过程择优层合板最外侧两层金属即覆板和基板厚度择优应大于中间层厚度2倍以上，择优中间层各层厚度在0.01-2mm，最外层厚度择优在0.1-10mm；
步骤2、原材料的准备
覆板、基板及中间层各层按照所需的最终复合材料的材料组合进行原料的选择和在市面上购买相应厚度的材料；根据所需的金属层合板的长宽尺寸，对保护板、覆板、基板及中间层进行切割加工；覆板、基板、中间层长宽择优大于最终所需金属层合板10-50mm；覆板和基板的长宽尺寸择优大于中间层；
步骤3、原材料的处理清洁
将覆板、基板和各中间层的待焊接面打磨抛光以去除表面氧化膜，然后用丙酮或酒精清洗，并干燥待用；
步骤4、复合结构的准备
将覆板使用粘合材料粘接到覆层保护板上，将基板使用粘合材料粘接到基板保护板上；
将质量分数5％-35％的中空玻璃与65％-95％的乳化基质混合制成乳化炸药，并将乳化炸药放入纸盒，薄金属盒或铝蜂窝制作的药框中，得到炸药；
步骤5、复合结构的配置
按照金属层合板的各层排布顺序，按照从包括基板和底保护板的粘合物的下部，到中间部分的各中间层，再到包括覆板和顶保护板的粘合物上部的顺序进行叠放，各层间通过支架进行固定，保持固定间隙；
支架固定有两种方式可将支架上涂覆粘接剂与各层金属粘接固定，或使用带孔的支架待叠层放置完成后，使用螺栓和螺母进行固定；
支架固定位置有两种：当多层材料沿爆炸焊接方向的尺寸大于垂直于爆轰方向的尺寸时，支架可固定在沿爆炸焊接方向的前后两端；当多层材料沿爆炸焊接方向的尺寸小于垂直于爆轰方向的尺寸时，支架可固定在垂直于爆轰方向的两侧；
爆炸焊接方向：雷管往往放置在板材一侧，引爆雷管后炸药传爆的方向即为爆炸焊接方向；
待顶保护板与覆板，中间层，底保护板与基板和支架完成固定后，将炸药放置在顶保护板上；
步骤6、爆炸焊接进行
将雷管放置在炸药一端，起爆后得到多层金属复合板。
进一步地，还可以包括步骤6、爆炸焊接后处理；可将得到的多层金属复合板放入热处理炉中进行退火处理。
进一步地，步骤2中保护板为铝、铜和钢，厚度为0.5-3mm，长宽应择优大于覆层和基板5-30mm。
进一步地，步骤4中粘合材料择优PET双面胶、胶水、黄油。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明通过对顶保护板和底保护板，材料和尺寸的选择，可以实现对各层焊接过程的控制。
(2)本发明金属保护板可以调控爆炸焊接过程中的参数变化，使得多层复合材料性能更加均匀。
(3)本发明金属保护板降低了边界稀疏波的影响。
附图说明
图1为本发明爆炸多层复合板结构示意图一；
图2为本发明爆炸多层复合板结构示意图二；
图3为不同保护板厚度下冲击速度随着碰撞次数的变化情况(0.2mm/1mm)；
图4为不同保护板厚度下动能损失随着碰撞次数的变化情况(0.2mm/0.1mm)；
图5为不同保护板厚度下动能损失随着碰撞次数的变化情况(1mm/0.5mm)；
图6为基覆板1mm厚度、中间层0.5mm厚度下不同厚度(mm)保护板在碰撞次数中的动能损失示意图；
图7为碰撞前覆层集合体的冲击速度(m/s)变化示意图；
图8为不同碰撞次数下的动能损失(kJ)示意图。
其中：1为雷管，2为炸药，3为顶保护板，4为粘合材料，5为覆板，6为基板，7为底保护板，8为支架，9为中间层，10为螺栓，11为螺母。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
本发明的目的是提供一种能够避免爆炸多层复合板缺陷且能更精确控制焊接过程的加工方法，用于可用于多层金属爆炸焊接层合板、薄的爆炸焊接覆层或双金属爆炸复合箔的制造，克服现有的爆炸焊接工艺所造成的复合材料在爆炸焊接过程出现的表面烧蚀，覆层断裂，无法对多层爆炸焊接进行参数控制等的缺点。
实现本发明目的的技术解决方案是：采用金属保护板与覆板5和基板6进行粘接，避免爆炸对复合材料造成损坏并实现对焊接参数的控制。
覆层与顶金属保护板之间粘接，基板6与底金属保护板之间粘接，粘接材料使用PET双面胶、普通双面胶、胶水、黄油等。避免边界稀疏波对强度较低的基板6和覆板5造成破坏。
通过对顶保护板3和底保护板7，材料和尺寸的选择，可以实现对各层焊接过程的控制。
中间层9之间，中间层9与覆板5之间，中间层9与基板6之间通过间隔条隔开固定距离，并通过机械固定或粘接固定使得较薄的中间层9保持不产生下垂弯曲，避免因较薄材料因自重弯曲，间隙过大变化。
本方法也适用于一层中间层9的情况，即传统的带夹层的三明治爆炸焊接结构。
本方法也适用于没有中间层9的情况，即只有基板6和覆板5的双金属爆炸复合情况，且此种情况，基板6和覆板5为金属箔片也可实现爆炸焊接，制造双金属箔。
具体包括以下步骤：
步骤1、复合材料设计
需要哪几种金属组合的复合材料、金属层合板中金属的排布方式、各层的厚度和所需金属层合板的长宽尺寸。设计过程择优层合板最外侧两层金属(覆板和基板)厚度择优应大于中间各层(中间层)厚度2倍以上，择优中间层9各层厚度在0.01-2mm，最外层厚度择优在0.1-10mm。
步骤2、原材料的准备
覆板5、基板6及中间层9各层按照所需的最终复合材料的材料组合进行原料的选择和在市面上购买相应厚度的材料。根据所需的金属层合板的长宽尺寸，对保护板、覆板5、基板6及中间层9进行切割加工。覆板5、基板6、中间层9长宽择优大于最终所需金属层合板10-50mm。覆板5和基板6的长宽尺寸择优大于中间层9。择优：保护板为铝、铜和钢，厚度为0.5-3mm，长宽应择优大于覆层和基板5-30mm。
步骤3、原材料的处理清洁
将覆板5、基板6和各中间层9的待焊接面打磨抛光以去除表面氧化膜，然后用丙酮或酒精清洗，并干燥待用。
步骤4、复合结构的准备
将覆板5使用粘合材料4粘接到顶保护板3上，将基板6使用粘合材料4粘接到底保护板7上。粘合材料择优PET双面胶、胶水、黄油。
将质量分数5％-35％的中空玻璃与65％-95％的乳化基质混合制成乳化炸药，并将乳化炸药放入药框(纸盒，薄金属盒或铝蜂窝)中，得到炸药2。
步骤5、复合结构的配置
依照图1和图2所示，按照金属层合板的各层排布顺序，按照从下部(基板6和底保护板7的粘合物)，到中间部分的各中间层9，再到上部(覆板5和顶保护板3的粘合物)的顺序进行叠放。各层间通过支架8进行固定，保持固定间隙。
支架8固定有两种方式可将支架8上涂覆粘接剂与各层金属粘接固定，或使用带孔的支架8待叠层放置完成后，使用螺栓10和螺母11进行固定。
支架8固定位置有两种：当多层材料沿爆炸焊接方向的尺寸大于垂直于爆轰方向的尺寸时，支架8可固定在沿爆炸焊接方向的前后两端。当多层材料沿爆炸焊接方向的尺寸小于垂直于爆轰方向的尺寸时，支架8可固定在垂直于爆轰方向的两侧。
爆炸焊接方向：雷管往往放置在板材一侧，引爆雷管后炸药传爆的方向即为爆炸焊接方向。
待顶保护板3与覆板5，中间层9，底保护板7与基板6和支架8完成固定后，将炸药2放置在顶保护板3上。
步骤6、爆炸焊接进行
将雷管1放置在炸药2一端，起爆后得到多层金属复合板
还可以包括步骤6、爆炸焊接后处理
可将得到的多层金属复合板放入热处理炉中进行退火处理。
本发明原理在于：在爆炸焊接中，在层间的高速冲击下，层表面的塑性变形和金属射流使得层与层之间产生冶金结合。因此，界面间的冶金结合与层间撞击时的冲击速度及能量转换有关。对于双金属材料的爆炸焊接，往往一种金属作为覆板，另一种金属作为基板。其焊接参数通常可以通过格尼特征速度及焊接极限来估算。然而，在多层爆炸焊接中，往往有三层以上金属，这意味着在爆炸焊接过程中发生了多次金属层间的相互碰撞及系统动能的消耗。因此，多层爆炸焊接中的冲击速度及系统动能的变化比常规的两层爆炸焊接更复杂。为了估算多层爆炸焊接中的参数变化，对多层爆炸焊接过程进行了简化：(1)与中间层的碰撞过程可视为完全非弹性碰撞，即碰撞过后正在运动的多层集合体和被碰撞的中间层在碰撞后以相同的速度运动，同时遵守动量守恒规律。(2)由于焊接的结合过程很短，因此热传递过程等可忽略不计。
保护板与覆板的粘合物的冲击速度通过公式(1)进行估算，
Figure GDA0003355177940000061
其中，Vp是冲击速度，
Figure GDA0003355177940000062
是格尼特征速度，R是爆炸比。
随后的碰撞过程的冲击速度和动能变化，通过动量守恒进行估算。
对于金属材料的不同组合，可以使用Deribas and Zakharenko公式估算结合所需的冲击速度的下限(下限有多种计算方法，仅是估算)，
Figure GDA0003355177940000071
其中，Hf是飞片的维氏硬度值，和ρf是飞板的密度。
冲击速度Vp和碰撞角β之间的几何关系，
Figure GDA0003355177940000072
其中Vp是撞击速度，
Figure GDA0003355177940000073
是格尼特征速度，Vd是爆震速度，β是碰撞角。
在一项较早的研究中，Saravanan和Raghukandan报告了一种估算带夹层的爆炸包层碰撞过程中消耗动能的经验关系式：
Figure GDA0003355177940000074
其中mf为覆板单位面积的质量，mb为基板单位面积的质量，Vp为平板的速度。
应当指出，此类方法即碰撞过程被视为塑性碰撞，在运动的撞击材料(Vp(i))和初始静止的被撞击材料，在碰撞结束时，两物体速度相同，一起运动。
为了便于分析，从最顶层的覆板算起，使用第i层表示不同层的材料。第i次碰撞即为第i层撞击第i+1层。第i层的质量为mi，碰撞累积到第i层后产生的“覆层集合体”的质量为Mi。
初始时保护板与覆板的共同速度可通过公式(1)得到第一次碰撞前的速度vp(1),第一次碰撞前的覆层集合体的质量M1＝mfender+mflyer。
爆炸比R＝me/MR,其中me为单位面积炸药质量，MR为单位面积覆层集合体质量(覆层集合体质量除以面积得到)
Figure GDA0003355177940000075
其中，Vp是冲击速度，
Figure GDA0003355177940000076
是格尼特征速度，R是爆炸比。
第i次碰撞后的覆层集合体的质量，
Mi＝Mi-1+mi
其中，Mi为碰撞累积到第i层后产生的“覆层集合体”的质量，Mi-为碰撞累积到第i-1层后产生的“覆层集合体”的质量，mi为第i层的质量。
第i次碰撞前覆层集合体的速度(即第i-1次碰撞后覆层集合体的速度)为：
Figure GDA0003355177940000077
其中，vp(i)为第i次碰撞前覆层集合体的速度(即第i-1次碰撞后覆层集合体的速度)，i-为碰撞累积到第i-1层后产生的“覆层集合体”的质量，mi为第i层的质量，vp(i-1)为第i-1次碰撞前覆层集合体的速度，i大于等于2。
在第i次碰撞前覆层集合体的系统动能(即覆层集合体的系统动能包含到第i层时)，
Figure GDA0003355177940000081
第i次碰撞过程中损耗的动能
ΔEk(i)＝Ek(i+1)-Ek(i)
其中，ΔEk(i)为第i次碰撞过程中损耗的动能，Ek(i+1)为在第i+1次碰撞前覆层集合体的系统动能(即覆层集合体的系统动能包含到第i+1层时)，Ek(i)为在第i次碰撞前覆层集合体的系统动能(即覆层集合体的系统动能包含到第i层时)。
为了阐明保护板对参数控制的作用，通过示例参数对爆炸焊接过程中的变量进行了计算，所用的示例参数如下：
实际制造中需根据具体情况计算，如炸药类型，炸药用量，基覆板和中间层的材料和厚度，保护板的材料和尺寸等。为阐明方法原理，提供如下计算示例，
炸药面密度约为16kg/m2，保护板使用不锈钢板(密度约为8g/cm3)。覆板和基板为钛(密度约为4.5g/cm3)，在较薄情况下假定为0.2mm，在较厚情况下假定为1mm。中间层为钛和铝(密度约为2.7g/cm3)交替分布，在较薄情况下假定为0.1，在较厚情况下假定为1。
图3为不同保护板厚度下冲击速度随着碰撞次数的变化情况(0.2mm/1mm)。
基于以上等式和参数的结果，不同保护板厚度下冲击速度随着碰撞次数的变化情况在图3中示出。正如所示，在不使用保护板或保护板厚度仅为0.1mm时，每次碰撞前的冲击速度随着碰撞次数的增多迅速下降，而大量动能被消耗在前几次碰撞中，使得后续的碰撞中动能可提供给界面结合的能量变少。值得注意的是保护板厚度为0.1mm时，即覆板上覆盖物的单位面积的质量为0.8kg/m2，而通常的保护层：2mm PVC发泡板(密度约为0.38g/cm3)和涂覆(约0.5mm厚度)的工业黄油(密度约为0.8g/cm3)提供的面密度都在这个值以下。当使用金属保护板厚初始的冲击速度明显下降，但冲击速度随碰撞次数增加时的变化趋于平缓，并在碰撞次数增多后高于不使用金属保护板的情况。如图3所示，使用金属保护板后，消耗与各层的能量将随着保护板厚度的增加逐渐接近，这使得爆炸焊接过程中的能量分配更加合理，同时降低了层合材料的不均匀性。
图4为不同保护板厚度下动能损失随着碰撞次数的变化情况(0.2mm/0.1mm)。
图5为不同保护板厚度下动能损失随着碰撞次数的变化情况(1mm/0.5mm)。
在覆板、基板和中间层各层厚度提高5倍后，金属板对冲击作用的改变及均匀化程度减弱，但仍与不使用金属保护板的情况具有明显差别。尤其是在前几次碰撞中，金属保护板降低了过高的冲击速度，避免了覆板的损坏。并且使用金属保护板的情况下各层的能量分配更加均匀。
值得注意的是图6中，冲击速度随炸药量的变化很小，表明传统工艺中的通过药量控制焊接参数的方法在多层爆炸焊接中无法实现，尤其是各层较薄的情况下。而通过使用金属保护板后，冲击速度随着炸药量的变化变得更加明显，表明使用保护板的多层焊接工艺中，药量改变可以有效地控制焊接参数，并且各层间的参数变化变小。金属保护板的使用避免了因动能过多的消耗在前几次碰撞中使得后续碰撞的能量不足。
实施例
将玻璃微球和乳化基质按照质量分数为25％和75％的比例进行混合制成乳化炸药，并放入250*200*10mm的药框中。将0.2mm、0.1mm铜箔和0.1mm不锈钢箔裁剪为200mm×150mm的尺寸，作为覆板、基板和中间层。并将200*150*0.2mm的铜箔使用PET双面胶粘接在250*200*1mm厚度的铝板上(基板6和底保护板7的粘合物，以及覆板5和顶保护板3的粘合物)。按照从下到上铝板和0.2mm铜箔粘接物-0.1mm不锈钢箔-0.1mm铜箔--0.1mm不锈钢箔-0.1mm铜箔-0.1mm不锈钢箔-0.2mm铜箔和铝板粘接物-炸药的顺序进行布置，各层之间使用支架8固定保持1mm的间隙，支架8上涂覆粘接剂与各层金属粘接固定。将雷管1放置在炸药一侧，并将装置放入爆炸场地起爆得到多层爆炸焊接复合材料。

Claims (7)

1.一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法，其特征在于：采用金属保护板与覆板和基板进行粘接，避免爆炸对复合材料造成损坏并实现对焊接参数的控制；覆层与顶金属保护板之间粘接，基板与底金属保护板之间粘接，粘接材料使用PET双面胶、普通双面胶、胶水或黄油；
保护板与覆板的粘合物的冲击速度通过公式(1)进行估算，
Figure FDA0003355177930000011
其中，Vp是冲击速度，
Figure FDA0003355177930000012
是格尼特征速度，R是爆炸比；
随后的碰撞过程的冲击速度和动能变化，通过动量守恒进行估算；
对于金属材料的不同组合，使用Deribas and Zakharenko公式估算结合所需的冲击速度的下限，
Figure FDA0003355177930000013
其中，Hf是飞片的维氏硬度值，和ρf是飞板的密度；
冲击速度Vp和碰撞角β之间的几何关系，
Figure FDA0003355177930000014
其中Vp是撞击速度，
Figure FDA0003355177930000015
是格尼特征速度，Vd是爆震速度，β是碰撞角；
为了便于分析，从最顶层的覆板算起，使用第i层表示不同层的材料，第i次碰撞即为第i层撞击第i+1层，第i层的质量为mi，碰撞累积到第i层后产生的“覆层集合体”的质量为Mi；
初始时保护板与覆板的共同速度通过公式(1)得到第一次碰撞前的速度vp(1)，第一次碰撞前的覆层集合体的质量M1＝mfender+mflyer；
爆炸比R＝me/MR，其中me为单位面积炸药质量，MR为单位面积覆层集合体质量，覆层集合体质量除以面积得到单位面积覆层集合体质量；
Figure FDA0003355177930000016
其中，Vp是冲击速度，
Figure FDA0003355177930000017
是格尼特征速度，R是爆炸比；
第i次碰撞后的覆层集合体的质量，
Mi＝Mi-1+mi
其中，Mi为碰撞累积到第i层后产生的“覆层集合体”的质量，Mi-为碰撞累积到第i-1层后产生的“覆层集合体”的质量，mi为第i层的质量；
第i次碰撞前覆层集合体的速度，即第i-1次碰撞后覆层集合体的速度为：
Figure FDA0003355177930000021
其中，vp(i)为第i次碰撞前覆层集合体的速度，即第i-1次碰撞后覆层集合体的速度，i-为碰撞累积到第i-1层后产生的“覆层集合体”的质量，mi为第i层的质量，vp(i-1)为第i-1次碰撞前覆层集合体的速度，i大于等于2；
在第i次碰撞前覆层集合体的系统动能，即覆层集合体的系统动能包含到第i层时，
Figure FDA0003355177930000022
第i次碰撞过程中损耗的动能，
ΔEk(i)＝Ek(i+1)-Ek(i)
其中，ΔEk(i)为第i次碰撞过程中损耗的动能，Ek(i+1)为在第i+1次碰撞前覆层集合体的系统动能，即覆层集合体的系统动能包含到第i+1层时，Ek(i)为在第i次碰撞前覆层集合体的系统动能，即覆层集合体的系统动能包含到第i层时；
通过对顶保护板和底保护板的材料和尺寸的选择，实现对各层焊接过程的控制；
中间层之间，中间层与覆板之间，中间层与基板之间通过间隔条隔开固定距离，并通过机械固定或粘接固定使得较薄的中间层保持不产生下垂弯曲。
2.根据权利要求1所述的一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法，其特征在于：该方法也适用于一层中间层的情况，即传统的带夹层的三明治爆炸焊接结构。
3.根据权利要求1所述的一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法，其特征在于：该方法也适用于没有中间层的情况，即只有基板和覆板的双金属爆炸复合情况，且此种情况，基板和覆板为金属箔片也可实现爆炸焊接，制造双金属箔。
4.一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1、复合材料设计
需要哪几种金属组合的复合材料、金属层合板中金属的排布方式、各层的厚度和所需金属层合板的长宽尺寸；设计过程层合板最外侧两层金属即覆板和基板厚度应大于中间层厚度2倍以上，中间层各层厚度在0.01-2mm，最外层厚度在0.1-10mm；
步骤2、原材料的准备
覆板、基板及中间层各层按照所需的最终复合材料的材料组合进行原料的选择和在市面上购买相应厚度的材料；根据所需的金属层合板的长宽尺寸，对保护板、覆板、基板及中间层进行切割加工；覆板、基板、中间层长宽大于最终所需金属层合板10-50mm；覆板和基板的长宽尺寸大于中间层；
步骤3、原材料的处理清洁
将覆板、基板和各中间层的待焊接面打磨抛光以去除表面氧化膜，然后用丙酮或酒精清洗，并干燥待用；
步骤4、复合结构的准备
将覆板使用粘合材料粘接到覆层保护板上，将基板使用粘合材料粘接到基板保护板上；
将质量分数5％-35％的中空玻璃与65％-95％的乳化基质混合制成乳化炸药，并将乳化炸药放入纸盒，薄金属盒或铝蜂窝制作的药框中，得到炸药；
步骤5、复合结构的配置
按照金属层合板的各层排布顺序，按照从包括基板和底保护板的粘合物的下部，到中间部分的各中间层，再到包括覆板和顶保护板的粘合物上部的顺序进行叠放，各层间通过支架进行固定，保持固定间隙；
支架固定有两种方式，将支架上涂覆粘接剂与各层金属粘接固定，或使用带孔的支架待叠层放置完成后，使用螺栓和螺母进行固定；
支架固定位置有两种：当多层材料沿爆炸焊接方向的尺寸大于垂直于爆轰方向的尺寸时，支架固定在沿爆炸焊接方向的前后两端；当多层材料沿爆炸焊接方向的尺寸小于垂直于爆轰方向的尺寸时，支架固定在垂直于爆轰方向的两侧；
爆炸焊接方向：雷管往往放置在板材一侧，引爆雷管后炸药传爆的方向即为爆炸焊接方向；
待顶保护板与覆板，中间层，底保护板与基板和支架完成固定后，将炸药放置在顶保护板上；
步骤6、爆炸焊接进行
将雷管放置在炸药一端，起爆后得到多层金属复合板；
其中，保护板与覆板的粘合物的冲击速度通过公式(1)进行估算，
Figure FDA0003355177930000031
其中，Vp是冲击速度，
Figure FDA0003355177930000032
是格尼特征速度，R是爆炸比；
随后的碰撞过程的冲击速度和动能变化，通过动量守恒进行估算；
对于金属材料的不同组合，使用Deribas and Zakharenko公式估算结合所需的冲击速度的下限，
Figure FDA0003355177930000041
其中，Hf是飞片的维氏硬度值，和ρf是飞板的密度；
冲击速度Vp和碰撞角β之间的几何关系，
Figure FDA0003355177930000042
其中Vp是撞击速度，
Figure FDA0003355177930000043
是格尼特征速度，Vd是爆震速度，β是碰撞角；
为了便于分析，从最顶层的覆板算起，使用第i层表示不同层的材料，第i次碰撞即为第i层撞击第i+1层，第i层的质量为mi，碰撞累积到第i层后产生的“覆层集合体”的质量为Mi；
初始时保护板与覆板的共同速度通过公式(1)得到第一次碰撞前的速度Vp(1)，第一次碰撞前的覆层集合体的质量M1＝mfender+mflyer；
爆炸比R＝me/MR，其中me为单位面积炸药质量，MR为单位面积覆层集合体质量，覆层集合体质量除以面积得到单位面积覆层集合体质量；
Figure FDA0003355177930000044
其中，Vp是冲击速度，
Figure FDA0003355177930000045
是格尼特征速度，R是爆炸比；
第i次碰撞后的覆层集合体的质量，
Mi＝Mi-1+mi
其中，Mi为碰撞累积到第i层后产生的“覆层集合体”的质量，Mi-为碰撞累积到第i-1层后产生的“覆层集合体”的质量，mi为第i层的质量；
第i次碰撞前覆层集合体的速度，即第i-1次碰撞后覆层集合体的速度为：
Figure FDA0003355177930000046
其中，vp(i)为第i次碰撞前覆层集合体的速度，即第i-1次碰撞后覆层集合体的速度，i-为碰撞累积到第i-1层后产生的“覆层集合体”的质量，mi为第i层的质量，vp(i-1)为第i-1次碰撞前覆层集合体的速度，i大于等于2；
在第i次碰撞前覆层集合体的系统动能，即覆层集合体的系统动能包含到第i层时，
Figure FDA0003355177930000047
第i次碰撞过程中损耗的动能，
ΔEk(i)＝Ek(i+1)-Ek(i)
其中，ΔEk(i)为第i次碰撞过程中损耗的动能，Ek(i+1)为在第i+1次碰撞前覆层集合体的系统动能，即覆层集合体的系统动能包含到第i+1层时，Ek(i)为在第i次碰撞前覆层集合体的系统动能，即覆层集合体的系统动能包含到第i层时。
5.根据权利要求4所述的一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法，其特征在于：还包括步骤6、爆炸焊接后处理；将得到的多层金属复合板放入热处理炉中进行退火处理。
6.根据权利要求4所述的一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法，其特征在于：步骤2中保护板为铝、铜和钢，厚度为0.5-3mm，长宽应大于覆层和基板5-30mm。
7.根据权利要求4所述的一种可用于多层爆炸焊接的能量控制方法，其特征在于：步骤4中粘合材料PET双面胶、胶水、黄油。
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