CN113369664B - 球罐内二级抽真空爆炸加工平台及其工作方法 - Google Patents

球罐内二级抽真空爆炸加工平台及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台，包括爆炸平台、减震组件、球形罐、二级抽真空盖体，所述爆炸平台安装在所述球形罐内部，所述爆炸平台下端安装有爆炸平台底座，所述爆炸平台底座安装在所述减震组件上端。本发明能够为在可抽真空的球形罐体内爆炸加工提供加工平台，且可以提供更高的真空度；本发明可以显著降低爆炸加工过程中引起的地面振动和噪声，可以装备在高校或人口密集的城区；本发明在结构上与球罐无焊点且具有优良的稳定性，不破坏球罐的球体结构；本发明可以提高爆炸加工质量并可以研究不同压力下的爆炸加工的加工效果。

Description

球罐内二级抽真空爆炸加工平台及其工作方法
技术领域
本发明涉及爆炸加工技术领域，尤其涉及一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台及其工作方法。
背景技术
当今，随着工业的发展，各种新型材料问世，人们对各种材料的性能也提出了更高的要求以满足生产生活需要。爆炸加工凭借加工加工快速、加工成本低廉、加工效果优良深受人们青睐。爆炸加工包括爆炸焊接、爆炸成型、爆炸硬化、爆炸切割等。人们通常在球罐内或露天进行爆炸加工，但是往往伴随着噪声和震动，以至于这些加工设备都在远离人口的地方进行。
炸药的能量主要靠冲击波传递，冲击波波速与爆炸产物有关，而真空环境下由于不存在空气介质，使得冲击波和噪声无法沿空气介质传播，所以真空环境下可以改善这些缺点。对于创造真空环境，国内很多还是采用局部真空，即将铝箔等材料抽真空，但是爆炸过程非常复杂，这样无法模拟真实的真空环境。而且每次试验都需重新制备铝箔，造成了资源浪费。所以近些年发展成为了在球罐内进行负压爆炸试验。传统的大型的爆炸球罐，他们往往只有简易的、与球罐焊接在一起的工作平台，这样不仅容易损坏球形设备，而且抽真空往往需要大量的时间，如果加工小型板材这是非常不高效的。对于部分爆炸加工而言，例如爆炸焊接，空气的存在使复合板间存在空气介质从而使焊接效果不理想，往往会发生焊接板鼓包、开裂、无法复合等现象。
国内目前采用的减震材料往往采用单一材料，但是炸药爆炸瞬间功率之大、能量之高，若采用弹性模量较大的单一材料，减震效果不理想。若采用弹性模量较小的材料，长期的往复减震会使减震材料压缩，降低减震效果。采用单一材料往往无法满足工程需要，而且爆炸瞬间会产生大量气体，亦不能选择易于存放气体的多孔减震材料，以免发生危险。
因此，大型球形设备内如何放置一个便于爆炸加工的多功能且稳定的工作平台，如何通过技术手段来降低爆炸加工造成的地面振动和噪声、提高减震垫的使用寿命、提高爆炸加工质量、方便装备在人口密集区、短时间内创造一个接近真空的环境是目前爆炸加工领域需解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台，提高抽真空效率，并且降低爆炸产生的振动与噪声。
根据本发明提出的一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台，包括爆炸平台、减震组件、球形罐、二级抽真空盖体，所述爆炸平台安装在所述球形罐内部，所述爆炸平台下端安装有爆炸平台底座，所述爆炸平台底座安装在所述减震组件上端，所述减震组件下端安装有第一钢板，所述第一钢板上方设置有第二钢板，所述第二钢板与所述减震组件侧壁固定连接，所述第一钢板下方、第一钢板与第二钢板之间、第二钢板上方均填充有减震橡胶，所述二级抽真空盖体安装在所述爆炸平台上端，所述球形罐外接有用于将所述球形罐内部抽真空的机械真空泵，所述二级抽真空盖体外接有用于将所述二级抽真空盖体内部抽真空的罗茨真空泵。
优选地，所述减震组件包括弹簧垫、不锈钢筒体、橡胶垫，所述弹簧垫与所述橡胶垫错层排列形成减震垫结构，所述减震垫结构安装在所述不锈钢筒体内部，所述爆炸平台底座安装在所述减震垫结构上端。
优选地，所述弹簧垫内部安装有弹簧减震机构，所述弹簧减震机构包括顶板、弹簧、底板，所述顶板下端连接有连接柱，所述底板对应所述连接柱位置处安装有弹簧支座，所述连接柱下端可滑动安装在所述弹簧支座内部，所述弹簧支座与所述顶板之间设置有弹簧，所述弹簧嵌套安装在所述连接柱外侧，所述连接柱下端安装有用于限位的限位环，所述限位环上端设置有垫圈，所述垫圈与所述弹簧支座连接。
优选地，所述不锈钢筒体侧壁处均匀开设有便于爆炸气体排出的透气孔。
优选地，所述二级抽真空盖体上端开设有用于外接所述罗茨真空泵的抽气孔和用于外接抽烟组件的排烟孔，所述二级抽真空盖体上端安装有用于连接雷管脚线的真空插座。
优选地，所述二级抽真空盖体上端中部安装有吊环，所述二级抽真空盖体两侧安装有把手。
优选地，所述第一钢板与所述第二钢板均为圆环型结构，所述第一钢板的外径小于第二钢板的外径。
优选地，球罐内二级抽真空爆炸加工平台的工作方法步骤如下：
S1：将待焊接的金属板材表面氧化层打磨干净，其中覆板在基板上方，中间用铜柱垫高，放在平台中央，放置适量炸药在覆板上方并插入雷管；
S2：利用吊起装置连接吊环将二级抽真空盖体吊起至爆炸焊接平台正上方，将雷管脚线连接内侧真空插座，用真空泥将四根螺栓间隙堵住；
S3：缓慢放下二级抽真空盖体，解除悬挂平台，旋转二级抽真空盖体，待到二级抽真空盖体无法旋紧，再用锤子敲击把手，直到不能旋转为止；
S4：将二级抽真空盖体上的抽气孔和排烟孔通过管道分别接球形罐上的罗茨真空泵和抽烟组件；
S5：将连接起爆器的两根导线分别接真空插座外侧；
S6：连接抽气装置，从抽气孔抽气一分钟后停止抽气，观察真空表数值变化，若真空表数值稳定，即表示气密性符合要求，再进行以后步骤，若真空表数值变化，先排查问题确保气密性正常再进行以后步骤；
S7：关闭球形容器的入口，确保球形容器密封性和安全性达到要求；
S8：先用罗茨真空泵对爆炸焊接平台抽真空，真空表数值达到要求时，再用机械真空泵对球形罐抽真空，达到要求即可停止抽气；
S9：开始爆炸焊接作业，起爆炸药；
S10：焊接作业结束后，打开抽烟组件对污烟进行收集、处理，达标后方可排放；
S11：旋开二级抽真空盖体，利用吊起装置吊起盖体，观察焊接质量，清理工作平台。
优选地，所述球罐内二级抽真空爆炸加工平台的工作方法应用于爆炸加工中的负压爆炸焊接。
本发明中的有益效果是：
(1)根据本发明所提出的一种应用于球罐内二级抽真空爆炸加工平台，其创新之处在于，该平台结构上与球体无焊点、不破坏容器筒体。平台底座形状像“草帽”，稳定性高。“帽檐”下同心圆缓冲材料，缓冲材料孔隙少，弹性适中，可以起到减震作用同时不会吸收爆炸气体。筒体内部为弹簧垫-缓冲材料夹层结构，可以吸收爆炸加工时的能量；筒体内部为弹簧垫-缓冲材料夹层结构，在提高减震垫使用寿命、吸收爆炸能量的同时降低地面震动。
(2)根据本发明所提出的一种应用于球罐内二级抽真空爆炸加工平台，其创新之处在于，本发明可以在爆炸加工过程中大幅度降低地面震动和噪声传播；本发明二级抽真空装置不仅可以模拟真实的真空环境，而且可以在短时间内可以提供接近真空的真空度，使爆炸工作更高效。在接近真空环境下，随着空气介质的减少，本发明不仅可以提高爆炸焊接的焊接效果，还可以方便研究不同压力下的爆炸加工效果。此外，可抽真空盖体内部可以反射炸药爆炸时产生的冲击波，提高了能量利用率，使爆炸加工效果更好；
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台的结构示意图；
图2为本发明提出的爆炸平台部的俯视图；
图3为本发明提出的二级抽真空盖体部的俯视图；
图4为本发明提出的弹簧减震机构的结构示意图；
图5为本发明提出的弹簧垫的仰视图；
图6为本发明提出的负压爆炸焊接下的结构示意图；
图7为本发明提出的介于0.05atm和1atm之间爆炸焊接的结构示意图；
图8为本发明提出的简易网罩的结构示意图；
图9为本发明提出的简易网罩的俯视图；
图10为本发明提出的爆炸成形下的结构示意图。
图中：1-螺栓、2-爆炸平台、3-爆炸平台底座、4-弹簧垫、5-不锈钢筒体、6-橡胶垫、7-透气孔、8-第一钢板、9-第二钢板、10-螺母、11-减震橡胶、12-球形罐、13-丁基橡胶垫圈、14-二级抽真空盖体、15-真空插座、16-抽气孔、17-排烟孔、18-把手、19-螺纹、20-吊环、21-顶板、22-圆孔、23-弹簧、24-底板、25-垫圈、26-限位环、27-连接柱、28-弹簧支座、29-雷管、30-低爆速炸药、31-覆板、32-垫高金属、33-基板、34-雷管脚线、35-导线、36-起爆器、37-罗茨真空泵、38-机械真空、39-抽烟组件、40-排烟烟囱、41-简易网罩、42-水、43-成形模具、44-抗水炸药、45-板材、46-垫板、47-容器、48-密封盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
参照图1-5，球罐内二级抽真空爆炸加工平台包括爆炸平台2、减震组件、球形罐12、二级抽真空盖体14，爆炸平台2材料为62Ni-28Cr-10Fe不锈钢材质，直径为700-710mm，厚度为100-110mm，爆炸平台2安装在球形罐12内部，爆炸平台2下端安装有爆炸平台底座3，爆炸平台2外围还有一圈丁基橡胶圈13用以保证气密性，爆炸平台底座3安装在减震组件上端，减震组件下端安装有第一钢板8，第一钢板8上方设置有第二钢板9，第二钢板9与减震组件侧壁固定连接，第一钢板8下方、第一钢板8与第二钢板9之间、第二钢板9上方均填充有减震橡胶11，二级抽真空盖体14安装在爆炸平台2上端，球形罐12外接有用于将球形罐12内部抽真空的机械真空泵38，二级抽真空盖体14外接有用于将二级抽真空盖体14内部抽真空的罗茨真空泵37；减震组件包括弹簧垫4、不锈钢筒体5、橡胶垫6，不锈钢筒体5外径为1080-1100mm，厚度为40-50mm，高度为800-1000mm，弹簧垫4与橡胶垫6错层排列形成减震垫结构，减震垫结构安装在不锈钢筒体5内部，爆炸平台底座3安装在减震垫结构上端；弹簧垫4内部安装有弹簧减震机构，弹簧减震机构包括顶板21、弹簧23、底板24，顶板21下端连接有连接柱27，底板24对应连接柱27位置处安装有弹簧支座28，连接柱27下端可滑动安装在弹簧支座28内部，弹簧支座28与顶板21之间设置有弹簧23，弹簧23嵌套安装在连接柱27外侧，连接柱27下端安装有用于限位的限位环26，限位环26上端设置有垫圈25，垫圈25与弹簧支座28连接，弹簧垫四角有四个圆孔22；不锈钢筒体5侧壁处均匀开设有便于爆炸气体排出的透气孔7，透气孔7的直径为40-50mm；二级抽真空盖体14上端开设有用于外接罗茨真空泵37的抽气孔16和用于外接抽烟组件39的排烟孔17，二级抽真空盖体14上端安装有用于连接雷管脚线34的真空插座15；二级抽真空盖体14上端中部安装有吊环20，二级抽真空盖体14两侧安装有把手18；第一钢板8与第二钢板9均为圆环型结构，第一钢板8的外径小于第二钢板9的外径，第二钢板9的外径为不锈钢筒体5直径的1.5倍。整个平台放置于直径4m的可抽真空球罐内，不锈钢筒体5、第一钢板8与第二钢板9构成类似于草帽的帽檐结构。
试验时根据需不同加工条件，更换不同盖体。
一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台的工作方法，包括如下方法步骤：
步骤1：将待焊接的金属板材表面氧化层打磨干净，其中覆板31在基板33上方，中间用铜柱垫高，放在平台中央。放置适量炸药30在覆板31上方并插入雷管34；
步骤2：利用吊起装置连接吊环20将二级抽真空盖体14吊起至爆炸平台2正上方，将雷管脚线34连接真空插座15内侧，用真空泥将四根螺栓1间隙堵住；
步骤3：缓慢放下盖体，解除悬挂平台。旋转盖体，待到盖体无法旋紧，再用锤子敲击把手18，直到不能旋转为止；
步骤4：将盖体上的抽气孔16和排烟孔17通过管道分别接球形罐12上的罗茨真空泵37和抽烟组件39；
步骤5：将连接起爆器36的两根导线35分别接真空插座15外侧；
步骤6：连接抽气装置，从抽气孔16抽气一分钟后停止抽气，观察真空表数值变化。若真空表数值稳定，即表示气密性符合要求，再进行以后步骤。若真空表数值变化，先排查问题确保气密性正常再进行以后步骤；
步骤7：关闭球形罐12的入口，确保球形容器密封性和安全性达到要求；
步骤8：先用罗茨真空泵37对爆炸焊接平台抽真空，真空表数值达到要求时，再用机械真空泵38对球形罐12抽真空，达到要求即可停止抽气；
步骤9：开始爆炸焊接作业，起爆炸药；
步骤10：焊接作业结束后，打开抽烟组件39对污烟进行收集、处理，达标后方可排放；
步骤11：旋开盖体，利用吊起装置吊起盖体，观察焊接质量，清理工作平台。
实施例2
一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台的操作步骤和实施例1相同，如图7所示，不同之处在于实施例2改用常压或500pa以上的负压，改用简易网罩41，简易网罩41由钢筋交错编织而成，简易网罩41下方亦可与爆炸平台旋紧，网罩孔径的对角线长度为80-100mm。
步骤1：将待焊接的金属板材表面氧化层打磨干净，其中覆板31在基板33上方，中间用铜柱垫高，放在平台中央。放置适量炸药30在覆板31上方并插入雷管34；
步骤2：利用吊起装置将简易盖体41吊起至爆炸平台2正上方，将雷管脚线34由简易网罩41网孔内穿出；
步骤3：缓慢放下简易网罩41，解除悬挂平台。旋转简易网罩41，待到简易网罩41无法旋紧即可；
步骤4：连接起爆器36的两根导线35；
步骤5：关闭球形罐12的入口，确保球形罐12密封性和安全性达到要求
步骤6：用机械真空泵38对球形罐12抽真空，达到要求即可停止抽气(常压不需要此步骤)；
步骤7：开始爆炸焊接作业，起爆炸药；
步骤8：焊接作业结束后，打开抽烟组件39对污烟进行收集、处理，达标后方可排放；
步骤9：旋开简易网罩41，利用吊起平台吊起简易网罩41，观察焊接质量，清理工作平台。
实施例3
一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台不仅可以应用于负压条件，也可以研究正压条件下的爆炸焊接效果。将抽气孔16接空压机和压力表，即可研究不同正压下的爆炸焊接效果。步骤如下：
步骤1：将待焊接的金属板材表面氧化层打磨干净，其中覆板31在基板33上方，中间用铜柱垫高，放在平台中央。放置适量炸药30在覆板31上方并插入雷管34；
步骤2：利用吊起装置连接吊环20将二级抽真空盖体14吊起至爆炸焊接平台2正上方，将雷管两根脚线接15内侧真空插座，用真空泥将四根螺栓1间隙堵住；
步骤3：缓慢放下二级抽真空盖体14，解除悬挂平台。旋转二级抽真空盖体14，待到二级抽真空盖体14无法旋紧，再用锤子敲击把手18，直到不能旋转为止；
步骤4：将二级抽真空盖体14上的抽气孔16和排烟孔17通过管道分别接空压机和抽烟组件39；
步骤5：将连接起爆器36的两根导线35分别接真空插座15外侧；
步骤6：连接抽气装置，从抽气孔16压入空气并观察压力表数值变化。若压力表数值稳定，即表示气密性符合要求，将压力控制到指定数值即可。若压力表数值变化，先排查问题确保气密性正常再进行以后步骤；
步骤7：关闭球形罐12的入口，确保球形容器密封性和安全性达到要求；
步骤8：用机械真空泵38对球形罐12抽真空，达到要求即可停止抽气；
步骤9：开始爆炸焊接作业，起爆炸药；
步骤10：焊接作业结束后，打开抽烟组件39对污烟进行收集、处理，达标后方可排放；
步骤11：旋开盖体，利用吊起装置吊起盖体，观察焊接质量，清理工作平台。
实施例4
实施例1-3皆为爆炸焊接，本平台也可以用作爆炸成形如图10。
一种应用于球罐内二级抽真空爆炸加工平台，包括如下方法步骤：
步骤1：将成形模具43放置在平台上方，将待成形板材45置于模具上方，并用垫板46压紧，防止板材成形时卷边，将空隙密封；
步骤2：往容器47内注入适量水；
步骤3：将雷管29插入抗水炸药44中，放入水中；
步骤4：用吊起装置将二级抽真空盖体14吊起至平台上方，接好脚线，放下二级抽真空盖体14并旋紧。用密封盖48将抽气孔密封，防止爆炸使水溢出，长期会锈蚀容器；
步骤5：将连接起爆器36的两根导线35分别接真空插座15外侧；
步骤7：关闭球形罐12的入口，确保球形罐12安全性达到要求；
步骤8：用机械真空泵38对球形罐12抽真空，达到要求即可停止抽气；
步骤9：开始爆炸焊接作业，起爆炸药；
步骤10：焊接作业结束后，打开抽烟组件39对污烟进行收集、处理，达标后方可排放；
步骤11：旋开盖体，利用吊起装置吊起盖体，观察焊接质量，清理工作平台。

Claims (7)

1.一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台，其特征在于：包括爆炸平台、减震组件、球形罐、二级抽真空盖体，所述爆炸平台安装在所述球形罐内部，所述爆炸平台下端安装有爆炸平台底座，所述爆炸平台底座安装在所述减震组件上端，所述减震组件下端安装有第一钢板，所述第一钢板上方设置有第二钢板，所述第二钢板与所述减震组件侧壁固定连接，所述第一钢板下方、第一钢板与第二钢板之间、第二钢板上方均填充有减震橡胶，所述二级抽真空盖体安装在所述爆炸平台上端，所述球形罐外接有用于将所述球形罐内部抽真空的机械真空泵，所述二级抽真空盖体外接有用于将所述二级抽真空盖体内部抽真空的罗茨真空泵；
所述减震组件包括弹簧垫、不锈钢筒体、橡胶垫，所述弹簧垫与所述橡胶垫错层排列形成减震垫结构，所述减震垫结构安装在所述不锈钢筒体内部，所述爆炸平台底座安装在所述减震垫结构上端；
所述弹簧垫内部安装有弹簧减震机构，所述弹簧减震机构包括顶板、弹簧、底板，所述顶板下端连接有连接柱，所述底板对应所述连接柱位置处安装有弹簧支座，所述连接柱下端可滑动安装在所述弹簧支座内部，所述弹簧支座与所述顶板之间设置有弹簧，所述弹簧嵌套安装在所述连接柱外侧，所述连接柱下端安装有用于限位的限位环，所述限位环上端设置有垫圈，所述垫圈与所述弹簧支座连接。
2.根据权利要求1所述的一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台，其特征在于：所述不锈钢筒体侧壁处均匀开设有便于爆炸气体排出的透气孔。
3.根据权利要求2所述的一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台，其特征在于：所述二级抽真空盖体上端开设有用于外接所述罗茨真空泵的抽气孔和用于外接抽烟组件的排烟孔，所述二级抽真空盖体上端安装有用于连接雷管脚线的真空插座。
4.根据权利要求3所述的一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台，其特征在于：所述二级抽真空盖体上端中部安装有吊环，所述二级抽真空盖体两侧安装有把手。
5.根据权利要求1所述的一种球罐内二级抽真空爆炸加工平台，其特征在于：所述第一钢板与所述第二钢板均为圆环型结构，所述第一钢板的外径小于第二钢板的外径。
6.根据权利要求4-5任一项所述的球罐内二级抽真空爆炸加工平台的工作方法，其特征在于，所述方法步骤如下：
S1：将待焊接的金属板材表面氧化层打磨干净，其中覆板在基板上方，中间用铜柱垫高，放在平台中央，放置适量炸药在覆板上方并插入雷管；
S2：利用吊起装置连接吊环将二级抽真空盖体吊起至爆炸焊接平台正上方，将雷管脚线连接内侧真空插座，用真空泥将四根螺栓间隙堵住；
S3：缓慢放下二级抽真空盖体，解除悬挂平台，旋转二级抽真空盖体，待到二级抽真空盖体无法旋紧，再用锤子敲击把手，直到不能旋转为止；
S4：将二级抽真空盖体上的抽气孔和排烟孔通过管道分别接球形罐上的罗茨真空泵和抽烟组件；
S5：将连接起爆器的两根导线分别接真空插座外侧；
S6：连接抽气装置，从抽气孔抽气一分钟后停止抽气，观察真空表数值变化，若真空表数值稳定，即表示气密性符合要求，再进行以后步骤，若真空表数值变化，先排查问题确保气密性正常再进行以后步骤；
S7：关闭球形容器的入口，确保球形容器密封性和安全性达到要求；
S8：先用罗茨真空泵对爆炸焊接平台抽真空，真空表数值达到要求时，再用机械真空泵对球形罐抽真空，达到要求即可停止抽气；
S9：开始爆炸焊接作业，起爆炸药；
S10：焊接作业结束后，打开抽烟组件对污烟进行收集、处理，达标后方可排放；
S11：旋开二级抽真空盖体，利用吊起装置吊起盖体，观察焊接质量，清理工作平台。
7.根据权利要求6所述的球罐内二级抽真空爆炸加工平台的工作方法，其特征在于：所述球罐内二级抽真空爆炸加工平台的工作方法应用于爆炸加工中的负压爆炸焊接。
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