CN115283809A - 无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法 - Google Patents

无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，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：将爆炸复合金属材料组件放置在支撑架的中部，并在支撑架上分别位于爆炸复合金属材料组件两侧的第一药框和第二药框内填充炸药，且第一药框内插接有用于起爆炸药的第一起爆雷管，所述第二药框内插接有用于起爆炸药的第二起爆雷管；S3：将支撑架放入水下并同时对第一起爆雷管和第二起爆雷管起爆以完成爆炸复合金属材料组件的爆炸复合。本发明提高了金属板爆炸复合的效率，适合工业化生产。

Description

无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法
技术领域
本发明涉及爆炸焊接技术领域，尤其涉及无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法。
背景技术
目前，铜铝双金属材料的制备方法有摩擦焊、爆炸焊、等离子活化烧结、搅拌摩擦焊万、搅拌摩擦点焊、丝焊、累积叠轧焊、真空钎焊、挤压、冷轧、喷涂、反应焊接等固态复合法，以及一些固液复合的方法。
铜铝结合界面在高温下会产生铜铝化合物，这种化合物硬度大、脆性大导致铜铝结合面的结合强度降低。同时，铜铝化合物电阻大，在作为导线使用时会出现发热等问题。目前的铜铝复合技术均需高温过程，无法解决铜铝化合物带来的问题。
水下爆炸复合技术是将炸药放置在水下，炸药爆炸产生的冲击波，通过水层传递到复板上，引起复板对基板的高速撞击，使复板和基板产生分子间的结合，但是对于现有的薄板型复合板的水下爆炸复合技术来说，容易出现出现弯曲、复板凸起等问题；此外，水下爆炸复合还需要在基板下方设置基座来保证复合的效果，而由于复合板至水面的距离会影响爆炸复合的效果，因此每次爆炸前均需要确定基座到水面的距离，从而限制了水下爆炸复合环境的选择，影响复合板的加工效率。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，不需要布置基座，复合板至水面的距离调节方便，从而提高了金属板爆炸复合的效率，适合工业化生产。
本发明提出的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，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：将爆炸复合金属材料组件放置在支撑架的中部，并在支撑架上分别位于爆炸复合金属材料组件两侧的第一药框和第二药框内填充炸药，且第一药框内插接有用于起爆炸药的第一起爆雷管，所述第二药框内插接有用于起爆炸药的第二起爆雷管；
S3：将支撑架放入水下并同时对第一起爆雷管和第二起爆雷管起爆以完成爆炸复合金属材料组件的爆炸复合。
优选地，所述复板为铜板，所述基板为铝板或钢板。
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，位于水下的所述爆炸复合金属材料组件上端至水面的距离为200-500mm。
优选地，所述第一药框至所述爆炸复合金属材料组件的距离与所述第二药框至所述爆炸复合金属材料组件的距离相同。
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，两所述复板远离所述基板的一侧均设置有缓冲垫。
优选地，所述第一起爆雷管和所述第二起爆雷管位于爆炸复合金属材料组件的同侧。
本发明的有益技术效果：
(1)本发明通过在复合板的两侧设置炸药，且两侧的炸药在爆炸过程中对复合板的冲击力相同，从而保证了金属板在无基座的情况下爆炸复合的效果，且实现了基板两侧同时与复板爆炸复合，缩短了金属复合板的加工工序；此外，采用该爆炸复合方式还方便调节复合板至水面的高度，方便爆炸环境的选择。
(2)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。
附图说明
图1为本发明提出的无基座双面金属复合板的爆炸焊接时的结构示意图；
图2为本发明提出的爆炸复合金属材料组件的结构示意图；
图3为本发明提出的爆炸复合金属材料组件爆炸复合后的结构示意图；
图4为本发明提出的爆炸复合金属材料组件爆炸复合后的直流电阻率测试结果。
图中：1-支撑架、2-第一药框、3-第一起爆雷管、4-金属板、41-复板、42-出气孔、43-基板、44-密封胶、45-内支撑、46-缓冲垫、5-第二起爆雷管、6-第二药框。
具体实施方式
实施例1
本发明提出的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，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：将爆炸复合金属材料组件放置在支撑架的中部，并在支撑架上分别位于爆炸复合金属材料组件两侧的第一药框和第二药框内填充炸药，且第一药框内插接有用于起爆炸药的第一起爆雷管，第二药框内插接有用于起爆炸药的第二起爆雷管；
S3：将支撑架放入水下并同时对第一起爆雷管和第二起爆雷管起爆以完成爆炸复合金属材料组件的爆炸复合。
复板为铜板，基板为铝板，复板的厚度为0.8mm。
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/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复板相同。
位于水下的爆炸复合金属材料组件上端至水面的距离为300mm。
第一药框至爆炸复合金属材料组件的距离与第二药框至爆炸复合金属材料组件的距离相同。
炸药框内的炸药为乳化炸药，炸药的爆速为4000m/s。
两复板远离基板的一侧均设置有缓冲垫。
第一起爆雷管和第二起爆雷管位于爆炸复合金属材料组件的同侧。
实施例2
本发明提出的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，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：将爆炸复合金属材料组件放置在支撑架的中部，并在支撑架上分别位于爆炸复合金属材料组件两侧的第一药框和第二药框内填充炸药，且第一药框内插接有用于起爆炸药的第一起爆雷管，第二药框内插接有用于起爆炸药的第二起爆雷管；
S3：将支撑架放入水下并同时对第一起爆雷管和第二起爆雷管起爆以完成爆炸复合金属材料组件的爆炸复合。
复板为铜板，基板为铝板，复板的厚度为0.5mm。
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/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相同。
位于水下的爆炸复合金属材料组件上端至水面的距离为250mm。
第一药框至爆炸复合金属材料组件的距离与第二药框至爆炸复合金属材料组件的距离相同。
炸药框内的炸药为乳化炸药，炸药的爆速为3600m/s。
两复板远离基板的一侧均设置有缓冲垫。
第一起爆雷管和第二起爆雷管位于爆炸复合金属材料组件的同侧。
实施例3
本发明提出的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，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：将爆炸复合金属材料组件放置在支撑架的中部，并在支撑架上分别位于爆炸复合金属材料组件两侧的第一药框和第二药框内填充炸药，且第一药框内插接有用于起爆炸药的第一起爆雷管，第二药框内插接有用于起爆炸药的第二起爆雷管；
S3：将支撑架放入水下并同时对第一起爆雷管和第二起爆雷管起爆以完成爆炸复合金属材料组件的爆炸复合。
复板为铜板，基板为铝板，复板的厚度为1.2mm。
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/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相同。
位于水下的爆炸复合金属材料组件上端至水面的距离为500mm。
第一药框至爆炸复合金属材料组件的距离与第二药框至爆炸复合金属材料组件的距离相同。
炸药框内的炸药为水胶炸药，炸药的爆速为4800m/s。
两复板远离基板的一侧均设置有缓冲垫。
第一起爆雷管和第二起爆雷管位于爆炸复合金属材料组件的同侧。
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和图4，图4为实施例制备的金属复合板平行测定8次的结果和标准要求的铜铝复合板的直流电阻率，直流电阻率的单位为Ω·mm2/m。
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 79 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 0.070 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 (10)

1.无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，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：将爆炸复合金属材料组件放置在支撑架的中部，并在支撑架上分别位于爆炸复合金属材料组件两侧的第一药框和第二药框内填充炸药，且第一药框内插接有用于起爆炸药的第一起爆雷管，所述第二药框内插接有用于起爆炸药的第二起爆雷管；
S3：将支撑架放入水下并同时对第一起爆雷管和第二起爆雷管起爆以完成爆炸复合金属材料组件的爆炸复合。
2.根据权利要求1所述的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，所述复板为铜板，所述基板为铝板或钢板。
3.根据权利要求1所述的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，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。
4.根据权利要求1所述的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，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。
5.根据权利要求4所述的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，所述小颗粒金属球的材质与基板/复板相同。
6.根据权利要求1所述的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，位于水下的所述爆炸复合金属材料组件上端至水面的距离为200-500mm。
7.根据权利要求1所述的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，所述第一药框至所述爆炸复合金属材料组件的距离与所述第二药框至所述爆炸复合金属材料组件的距离相同。
8.根据权利要求1所述的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，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。
9.根据权利要求1所述的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，两所述复板远离所述基板的一侧均设置有缓冲垫。
10.根据权利要求1所述的无基座双面金属复合板的爆炸焊接方法，其特征在于，所述第一起爆雷管和所述第二起爆雷管位于爆炸复合金属材料组件的同侧。
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