CN115138958B - 水下双面金属复合板爆炸焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了水下双面金属复合板爆炸焊接方法，方法步骤如下：S1：在基板两侧均放置若干均匀分布的内支撑，然后再将两复板分别置于内支撑远离所述基板的一侧，并使复板和基板之间形成局部真空，得到爆炸复合金属材料组件；S2：将装配后的金属复合板放置在水槽内的底座上，并通过支脚对下端设置有用于盛放炸药的药框的支撑板进行固定，并通过插接在药框内的起爆雷管的起爆引线进行起爆以实现爆炸复合金属材料组件的焊接。本发明实现了基板两侧与复板的同步复合，节约了金属复合板的加工时间，且制备的金属复合板具有更高的结合强度和更低的阻抗值。

Description

水下双面金属复合板爆炸焊接方法
技术领域
本发明涉及爆炸焊接技术领域，尤其涉及水下双面金属复合板爆炸焊接方法。
背景技术
铜铝复合板材属于层状铜铝复合材料。其是以铝及铝合金为基层，采用连续铸造半融态轧制复合方法或者其他方法，在其一面或者两面连续复合一定厚度铜及铜合金板的复合材料。铜铝双金属复合材料不仅具有良好的导热、导电、屏蔽性、耐腐蚀性而广泛应用于电力传输、电子、新能源、生活电器、建筑等行业，还因质量轻、价格低廉、美观而受到各国关注并大力开发。如:铜铝双金属复合板在与铜合金几乎一样的导热导电条件下，质量可以降低40％～50％，费用可以降低30％～50％。目前主流的铜铝双金属复合材料制备方法有轧制复合、异步轧制复合、铸轧复合、重力铸造、累积叠轧焊等。其综合具有铝的质轻价廉和铜的高导电高导热等良好的性能，可以广泛应用于变压器绕组、高低压开关柜、起重机滑触线、电子元器件印制电路板、太阳能热水器等方面。
但是对于现有的铜铝双金属复合材料的制备方法来说，在生产薄型铜铝复合材料时，由于加工过程的高温，引起铜铝界面间生成铜铝化合物。该化合物性能脆硬，电阻大；会引起铜铝复合材料界面强度降低，导致铜铝复合材料出现分层等质量问题；此外界面电阻大会使铜铝复合材料在作为导线使用时引起发热等问题。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了水下双面金属复合板爆炸焊接方法，在生产薄型金属复合板时具有更好的结合质量和表面质量。
本发明提出的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，方法步骤如下：
S1：在基板两侧均放置若干均匀分布的内支撑，然后再将两复板分别置于内支撑远离所述基板的一侧，并使复板和基板之间形成局部真空，得到爆炸复合金属材料组件；
S2：将装配后的金属复合板放置在水槽内的底座上，并通过支脚对下端设置有用于盛放炸药的药框的支撑板进行固定，并通过插接在药框内的起爆雷管的起爆引线进行起爆以实现爆炸复合金属材料组件的焊接。
优选地，所述基板为铝板，所述复板为铜板；所述铜板的厚度为0.1-2mm。
优选地，所述复板和基板之间形成局部真空的方法为：将基板和复板外周通过密封胶密封以使基板和复板之间形成密闭空间，并在密封胶上开一出气孔，将该复合板置于加热炉中进行加热，然后通过密封胶将出气孔密封，并将复合板冷却至室温即可。
优选地，所述内支撑为小颗粒金属球通过与粘性有机溶剂混合形成小球，然后通过加热使有机溶剂挥发以形成多孔结构。
优选地，所述小颗粒金属球的材质与基板/复板相同。
优选地，位于水下的所述支撑板上端至水面的距离为200-500mm。
优选地，所述炸药框内的炸药为乳化炸药或水胶炸药，炸药的爆速为3000-5200m/s。
优选地，所述基板远离所述复板的一侧和所述复板远离所述基板的一侧均设置有缓冲垫。
优选地，所述药框底部倾斜设置，且所述药框装有起爆雷管的一侧至复合板的距离最近；所述药框的倾斜角度为0-15°。
优选地，所述药框底部水平设置，且所述药框装有起爆雷管的一侧的装药厚度最大；所述药框内的炸药上端面呈梯形或三角形。
本发明的有益技术效果：
(1)本发明的复板和基板形成局部真空，能够避免空气对板材复合质量的影响，且采用本发明的技术可以使用更高爆速、能量更加集中的乳化炸药或水胶炸药进行爆炸焊接，且高爆速的乳化炸药并不会使薄板复合出现复合率降低的问题。
(2)采用本发明的内支撑结构很好的解决了大板幅薄板在焊接过程中容易出现弯曲、支撑结构容易导致板材凸起等质量问题，从而提高了板材的复合质量。
(3)本发明实现了基板两侧同时与复板的爆炸复合，提高了金属复合板的爆炸焊接的效率。
附图说明
图1为本发明提出的水下双面金属复合板爆炸焊接时的示意图；
图2为本发明提出的金属复合材料组件的结构示意图；
图3为本发明提出的药框的结构示意图；
图4为本发明提出的另一实施例的药框的结构示意图；
图5为本发明提出的金属复合材料爆炸焊接后的实物图。
图中：1-水槽、2-起爆雷管、3-底座、4-金属复合板、41-复板、42-出气孔、43-基板、44-密封胶、45-内支撑、46-缓冲垫、5-药框、6-支撑腿、7-支撑板、8-起爆引线。
具体实施方式
实施例1
本发明提出的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，方法步骤如下：
S1：在基板两侧均放置若干均匀分布的内支撑，然后再将两复板分别置于内支撑远离基板的一侧，并使复板和基板之间形成局部真空，得到爆炸复合金属材料组件；
S2：将装配后的金属复合板放置在水槽内的底座上，并通过支脚对下端设置有用于盛放炸药的药框的支撑板进行固定，并通过插接在药框内的起爆雷管的起爆引线进行起爆以实现爆炸复合金属材料组件的焊接。
基板为铝板，复板为铜板；铜板的厚度为1mm。
复板和基板之间形成局部真空的方法为：将基板和复板外周通过密封胶密封以使基板和复板之间形成密闭空间，并在密封胶上开一出气孔，将该复合板置于加热炉中进行加热，然后通过密封胶将出气孔密封，并将复合板冷却至室温即可。
内支撑为小颗粒铜通过与粘性有机溶剂混合形成小球，然后通过加热使有机溶剂挥发以形成多孔结构，粘性有机溶剂可采用石蜡等，高温烧结使微球与微球接触的部分融合粘结在一起，形成一个多孔的由微球互相支撑连接组成的小球。
小颗粒金属球的材质与基板/复板相同。
位于水下的支撑板上端至水面的距离为400mm。
炸药框内的炸药为乳化炸药或水胶炸药，炸药的爆速为3600m/s。
基板远离复板的一侧和复板远离基板的一侧均设置有缓冲垫。
药框底部倾斜设置，且药框装有起爆雷管的一侧至复合板的距离最近；药框的倾斜角度为10°。
药框底部水平设置，且药框装有起爆雷管的一侧的装药厚度最大；药框内的炸药上端面呈梯形或三角形。
经测定，该复合材料的直流电阻率为0.02367Ω·mm2/m。
实施例2
本发明提出的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，方法步骤如下：
S1：在基板两侧均放置若干均匀分布的内支撑，然后再将两复板分别置于内支撑远离基板的一侧，并使复板和基板之间形成局部真空，得到爆炸复合金属材料组件；
S2：将装配后的金属复合板放置在水槽内的底座上，并通过支脚对下端设置有用于盛放炸药的药框的支撑板进行固定，并通过插接在药框内的起爆雷管的起爆引线进行起爆以实现爆炸复合金属材料组件的焊接。
基板为铝板，复板为铜板；铜板的厚度为2mm。
复板和基板之间形成局部真空的方法为：将基板和复板外周通过密封胶密封以使基板和复板之间形成密闭空间，并在密封胶上开一出气孔，将该复合板置于加热炉中进行加热，然后通过密封胶将出气孔密封，并将复合板冷却至室温即可。
内支撑为小颗粒铜通过与粘性有机溶剂混合形成小球，然后通过加热使有机溶剂挥发以形成多孔结构，粘性有机溶剂可采用石蜡等，高温烧结使微球与微球接触的部分融合粘结在一起，形成一个多孔的由微球互相支撑连接组成的小球。
小颗粒金属球的材质与基板/复板相同。
位于水下的支撑板上端至水面的距离为500mm。
炸药框内的炸药为乳化炸药或水胶炸药，炸药的爆速为5200m/s。
基板远离复板的一侧和复板远离基板的一侧均设置有缓冲垫。
药框底部倾斜设置，且药框装有起爆雷管的一侧至复合板的距离最近；药框的倾斜角度为15°。
经测定，该复合材料的直流电阻率为0.02413Ω·mm2/m。
实施例3
本发明提出的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，方法步骤如下：
S1：在基板两侧均放置若干均匀分布的内支撑，然后再将两复板分别置于内支撑远离基板的一侧，并使复板和基板之间形成局部真空，得到爆炸复合金属材料组件；
S2：将装配后的金属复合板放置在水槽内的底座上，并通过支脚对下端设置有用于盛放炸药的药框的支撑板进行固定，并通过插接在药框内的起爆雷管的起爆引线进行起爆以实现爆炸复合金属材料组件的焊接。
基板为铝板，复板为铜板；铜板的厚度为0.3mm。
复板和基板之间形成局部真空的方法为：将基板和复板外周通过密封胶密封以使基板和复板之间形成密闭空间，并在密封胶上开一出气孔，将该复合板置于加热炉中进行加热，然后通过密封胶将出气孔密封，并将复合板冷却至室温即可。
内支撑为小颗粒铝通过与粘性有机溶剂混合形成小球，然后通过加热使有机溶剂挥发以形成多孔结构，粘性有机溶剂可采用石蜡等，高温烧结使微球与微球接触的部分融合粘结在一起，形成一个多孔的由微球互相支撑连接组成的小球。
小颗粒金属球的材质与基板/复板相同。
位于水下的支撑板上端至水面的距离为200mm。
炸药框内的炸药为乳化炸药或水胶炸药，炸药的爆速为3000m/s。
基板远离复板的一侧和复板远离基板的一侧均设置有缓冲垫。
药框底部水平设置，且药框装有起爆雷管的一侧的装药厚度最大；药框内的炸药上端面呈梯形或三角形。
经测定，该复合材料的直流电阻率为0.02405Ω·mm2/m。
对实施例1制备的铜铝金属复合板及现有的处理方式的抗剪切强度、接头阻抗、电阻率进行测定，测试方法参照《输变电用铜铝复合母线》(DL/T 247-2012)，结果如表1、表2。
表1复合板性能测定
组别 实施例1 热轧 热轧+退火
抗剪切强度/MPa 71 57 31
表2复合铜铝材料接头阻抗测试结果
组别 实施例1 冷轧 钎焊 冷轧+退火 扩散焊
接头阻抗值/Ω 0.073 0.077 0.082 0.079 0.095
由表1、表2和图4可以看出本发明水下爆炸焊接制备的铜铝复合材料具有更高的抗剪切强度和更低的接头阻抗值、电阻率，平均电阻率比标准的电阻率低5％左右。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.水下双面金属复合板爆炸焊接方法，其特征在于，方法步骤如下：
S1：在基板两侧均放置若干均匀分布的内支撑，然后再将两复板分别置于内支撑远离所述基板的一侧，并使复板和基板之间形成局部真空，得到爆炸复合金属材料组件；
S2：将装配后的金属复合板放置在水槽内的底座上，并通过支脚对下端设置有用于盛放炸药的药框的支撑板进行固定，并通过插接在药框内的起爆雷管的起爆引线进行起爆以实现爆炸复合金属材料组件的焊接；
所述内支撑为小颗粒金属球通过与粘性有机溶剂混合形成小球，然后通过加热使有机溶剂挥发以形成多孔结构。
2.根据权利要求1所述的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，其特征在于，所述基板为铝板，所述复板为铜板；所述铜板的厚度为0.1-2mm。
3.根据权利要求1所述的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，其特征在于，所述复板和基板之间形成局部真空的方法为：将基板和复板外周通过密封胶密封以使基板和复板之间形成密闭空间，并在密封胶上开一出气孔，将复合板置于加热炉中进行加热，然后通过密封胶将出气孔密封，并将复合板冷却至室温即可。
4.根据权利要求1所述的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，其特征在于，所述小颗粒金属球的材质与基板/复板相同。
5.根据权利要求1所述的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，其特征在于，位于水下的所述支撑板上端至水面的距离为200-500mm。
6.根据权利要求1所述的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，其特征在于，所述药框内的炸药为乳化炸药或水胶炸药，炸药的爆速为3000-5200m/s。
7.根据权利要求1所述的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，其特征在于，所述基板远离所述复板的一侧和所述复板远离所述基板的一侧均设置有缓冲垫。
8.根据权利要求1所述的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，其特征在于，所述药框底部倾斜设置，且所述药框装有起爆雷管的一侧至复合板的距离最近；所述药框的倾斜角度为0-15°。
9.根据权利要求1所述的水下双面金属复合板爆炸焊接方法，其特征在于，所述药框底部水平设置，且所述药框装有起爆雷管的一侧的装药厚度最大；所述药框内的炸药上端面呈梯形或三角形。
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