CN205551780U - 钛铝复合板爆炸成型装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于钛复合材料领域，提供一种可用于低于1mm厚度的钛板进行爆炸成型复合到铝板上的钛铝复合板爆炸成型装置，所述装置包括基座，在基座上铺设有基板，在基板上方铺设有复板，所述基板为铝板，所述复板为钛板，在铝板和钛板之间设有支撑件，使得铝板和钛板之间具有间隙L，在钛板上方铺设有一层炸药层，在炸药层上放置有雷管，钛板的厚度不大于0.2mm，炸药层为由膏状乳化炸药铺设而成的一层板状炸药。通过将膏状乳化炸药用于复合板爆炸成型工艺中，同时，膏状乳化炸药可在钛板上铺设而成一层板状炸药，可有效避免对厚度低于1mm的钛板的炸穿、炸伤变形等，因而可获得更薄的钛铝复合板。
Description
技术领域
本实用新型涉及钛复合材料领域，尤其涉及一种钛铝复合板爆炸成型装置。
背景技术
爆炸焊接是一种固相焊接方法，通常用于异种金属之间的焊接。如钛、铜、铝、钢等金属之间的焊接，而这些化学成分和物理性能各异的金属材料的焊接，用其他的焊接方法很难实现。爆炸焊接产生的金属复合板主要用途是替代昂贵的不锈钢及有色金属，广泛用于化工、船舶、车辆、军工、航天等领域。钛板具有强度高而密度小，机械性能好，韧性和抗蚀性能很好，但钛板的工艺性能差，切削加工困难，铝板比重低，塑性好，非常适于机加工，如锯、剪、铣、镗、刨、车等，为了扩大金属材料的使用范围，因此制备得到的钛铝复合板，其加工铝板，保持钛的韧性和抗蚀、耐磨等优良性能，降低成本。目前采用爆炸焊接生产的钛铝复合板，其使用的炸药，通常为普通的炸药，例如在申请号为200910010698.4的发明专利申请文献中采用的铵油炸药；在申请号为200610128244.3的发明专利申请文献中采用的铵梯炸药。采用上述炸药后，其复合用的钛板的厚度均大于1mm，而在钛板低于1mm甚至更薄的情况下，由于钛板过薄，因此采用上述炸药爆炸时将容易出现炸穿、炸伤变形等，因此，无法实现此类超薄钛板的爆炸成型焊接。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是提供一种可用于低于1mm厚度的钛板进行爆炸成型复合到铝板上的钛铝复合板爆炸成型装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型特别提出膏状乳化炸药在钛铝复合板爆炸成型工艺中的用途。通过采用膏状乳化炸药作为钛铝复合板爆炸成型工艺中可有效避免厚度低于1mm的钛板出现炸穿、炸伤变形等情况，因而可得到厚度更薄的钛铝合金材料。
另外，本实用新型还提供一种钛铝复合板爆炸成型装置，包括基座，在基座上铺设有基板，在基板上方铺设有复板，所述基板为铝板，所述复板为钛板，在铝板和钛板之间设有支撑件，使得铝板和钛板之间具有间隙L，在钛板上方铺设有一层炸药层，在炸药层上放置有雷管，钛板的厚度不大于0.2mm，炸药层为由膏状乳化炸药铺设而成的一层板状炸药。
进一步的是：按重量百分比计，膏状乳化炸药由乳化基质55～86％和玻璃微球14～45％混合制备得到；所述乳化基质由下述组分乳化而成：硝酸铵79～82％，硝酸钠3.5～3.9％，水8～11％，一体化油相材料5～7％。
进一步的是：所述一体化油相材料由下述方法制备得到：将乳化剂、机油、石蜡和微晶蜡按顺序混合，100℃熔化，再于70℃保温；所述乳化剂为山梨醇酐单油酸酯，其质量分数为2.5～2.7％；所述乳化基质的乳化过程为：A、将水、硝酸铵和硝酸钠在95℃条件下搅拌成过饱和溶液，而后在80℃条件下保温；B、将一体化油相材料加入到上步A中的过饱和溶液中，70℃乳化，得到乳化基质；所述玻璃微球的细度过60目筛。
进一步的是：膏状乳化炸药的密度为0.55～0.9g/cm3，爆速为1500m/s～2900m/s。
进一步的是：钛板的厚度为0.1mm-0.2mm，铝板的厚度为2mm，钛板和铝板之间的间隙L为1.5mm-1.8mm；膏状乳化炸药的用量与其所铺设的面积的比值关系为：0.175g/cm2-0.24g/cm2。
进一步的是：当钛板的厚度为0.1mm时，钛板和铝板之间的间隙L为1.5mm-1.8mm，膏状乳化炸药的用量与其所铺设的面积的比值关系为：0.175g/cm2-0.187g/cm2；当钛板的厚度为0.2mm时，钛板和铝板之间的间隙L为1.8mm-2.0mm，膏状乳化炸药的用量与其所铺设的面积的比值关系为：0.21g/cm2-0.24g/cm2。
进一步的是：支撑件为多个间隔分布在铝板和钛板四周边缘的纸板组成，每个纸板的长度为30mm，宽度为4mm，厚度为1.5mm-2mm。
进一步的是：所述雷管放置在钛板的边缘位置，并且雷管平躺的放置在钛板上，既雷管的长度方向与钛板平行，在雷管上由膏状乳化炸药包裹有一层增强炸药层。
进一步的是：所述基座包括沙基和铁板基座，铁板基座放置在沙基上，基板铺设在铁板基座上。
进一步的是：钛板的尺寸为240mm×190mm×0.1mm或者240mm×190mm×0.2mm；铝板的尺寸为240mm×190mm×2mm；钛板和铝板的边缘对其；铁板基座的尺寸为400mm×300mm×12mm，铝板放置在铁板基座上方的中心；沙基的尺寸为1000mm×1000mm×200mm，铁板基座放置在沙基上方的中心。
本实用新型的有益效果是：通过将膏状乳化炸药用于复合板爆炸成型工艺中，可有效避免对厚度低于1mm的钛板的炸穿、炸伤变形等，因而可获得更薄的钛铝复合板。另外，膏状乳化炸药可在钛板上铺设而成一层板状炸药，通过调节适当的炸药用量即可适用于厚度低于1mm的钛板的爆炸成型，尤其可适用于钛板厚度为0.1mm-0.2mm的情况。膏状乳化不仅具有易生产、性能稳定及爆炸焊接效果好(爆炸焊接结合率≥98％)的优良性能，而且炸药流动性好，爆炸焊接时可根据钛板形状做成相应的板状。另外，通过将雷管平躺的放置在钛板的边缘位置，一方面可避免将雷管放置在钛板中心位置时由于雷管重量过重而造成钛板变形，另一方面也可避免雷管爆炸时聚能穴炸伤钛板。
附图说明
图1为本实用新型所述的钛铝复合板爆炸成型装置的示意图；
图2为图1中局部区域A的放大示意图；
图中标记为：基座1、铝板2、钛板3、支撑件4、炸药层5、雷管6、沙基7和铁板基座8、增强炸药层9。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
本实用新型特别提出膏状乳化炸药在钛铝复合板爆炸成型工艺中的用途，既是将膏状乳化炸药用于钛铝复合板爆炸成型工艺中作为爆炸炸药；其与普通的炸药或者普通的乳化炸药相比，可将其做成板状后再铺设在钛板上，并且其具有易生产、性能稳定及爆炸焊接效果好，爆炸焊接结合率≥98％的优良性能。
如图1和图2中所示，本实用新型提供的钛铝复合板爆炸成型装置，包括基座1，在基座上铺设有基板，在基板上方铺设有复板，所述基板为铝板2，所述复板为钛板3，在铝板2和钛板3之间设有支撑件4，使得铝板2和钛板3之间具有间隙L，在钛板3上方铺设有一层炸药层5，在炸药层5上放置有雷管6，钛板3的厚度不大于0.2mm，炸药层5为由膏状乳化炸药铺设而成的一层板状炸药。
本实用新型中的膏状乳化炸药相对于普通的乳化炸药而言，可制成板状后再铺设到钛板3上。更具体的，按重量百分比计，本实用新型所述的膏状乳化炸药由乳化基质55～86％和玻璃微球14～45％混合制备得到；其中所述乳化基质由下述组分乳化而成：硝酸铵79～82％，硝酸钠3.5～3.9％，水8～11％，一体化油相材料5～7％。其中的一体化油相材料可由下述方法制备得到：将乳化剂、机油、石蜡和微晶蜡按顺序混合，100℃熔化，再于70℃保温；而乳化剂可为山梨醇酐单油酸酯，其质量分数为2.5～2.7％。另外，所述乳化基质的乳化过程为：A、将水、硝酸铵和硝酸钠在95℃条件下搅拌成过饱和溶液，而后在80℃条件下保温；2、将一体化油相材料加入到上步A中的过饱和溶液中，70℃乳化，得到乳化基质。另外，玻璃微球的细度过60目筛。另外，通过上书房方法获得的膏状乳化炸药，其密度控制在密度为0.55～0.9g/cm3，爆速为1500m/s～2900m/s。
另外，在实际爆炸成型时，对于不同厚度的钛板3，可进一步设置不同的钛板3与铝板2之间的间隙L，以及使用不同量的膏状乳化炸药；本实用新型针对钛板厚度，优选如下关系：选用钛板3的厚度为0.1mm-0.2mm，铝板2的厚度为2mm，钛板3和铝板2之间的间隙L为1.5mm-1.8mm；膏状乳化炸药的用量与其所铺设的面积的比值关系为：0.175g/cm2-0.24g/cm2。更具体的，当钛板3的厚度为0.1mm时，钛板3和铝板2之间的间隙 L为1.5mm-1.8mm，膏状乳化炸药的用量与其所铺设的面积的比值关系为：0.175g/cm2-0.187g/cm2；当钛板3的厚度为0.2mm时，钛板3和铝板2之间的间隙L为1.8mm-2.0mm，膏状乳化炸药的用量与其所铺设的面积的比值关系为：0.21g/cm2-0.24g/cm2。
另外，支撑件4的作用是支撑钛板3，确保钛板3与铝板4之间具有一定间隙L。本实用新型中，优选支撑件4为多个间隔分布在铝板2和钛板3四周边缘的纸板组成，每个纸板的长度为30mm，宽度为4mm，厚度为1.5mm-2mm。支撑件4设置在钛板3对应的四周，其数量可根据需要设定，例如当钛板3的上表面为矩形或者正方形结构时，设置四个支撑件4，并且四个支撑件4位于钛板3的四个角落处。另外，当钛板3的面积较大时，也可进一步在钛板3的中部区域设置相应的中部支撑件，中部支撑件可采用铜制的支撑件。
另外，考虑到本实用新型中的钛板3的厚度非常薄，为0.2mm及以下，因此，如果将雷管6放置到钛板3上方的中部位置时，将由于雷管6的重量较重而导致钛板3发生较大变形，同时钛板3也容易被雷管6爆炸时的聚能穴炸伤；为此，本实用新型优选将雷管6放置在钛板3的边缘位置，并且雷管6平躺的放置在钛板3上，既雷管6的长度方向与钛板3平行，具体可参照附图2中所示，当雷管6平躺放置时，其引线可从其朝向钛板3外方向的端部引出。另外，为了提高雷管6的引爆效果，还可进一步在雷管6上由膏状乳化炸药包裹有一层增强炸药层9；增强炸药层9可在雷管6放置大炸药层5上后再添加上去，添加的量一般控制在5-10克即可。
另外，本实用新型中的基座1可包括沙基7和铁板基座8，铁板基座8放置在沙基7上，基板铺设在铁板基座8上。沙基7的尺寸应当比铁板基座8的尺寸大，例如当设置铁板基座8的尺寸为400mm×300mm×12mm，时可设置沙基7的尺寸为1000mm×1000mm×200mm。
下面以在铁板基座8的尺寸为400mm×300mm×12mm，沙基7的尺寸为1000mm×1000mm×200mm的基座1上进行如下几次具体实验：
实施例1
钛板尺寸：240mm×190mm×0.2mm；铝板尺寸：240mm×190mm×2mm进行爆炸焊接，膏状乳化炸药用量为100克，间歇L为1.9mm；爆炸成型后界面结合牢固，结合率达到98.2％。
实施例2
钛板尺寸240mm×190mm×0.2mm；铝板尺寸：240mm×190mm×2mm进行爆炸焊接，膏状乳化炸药用量为107克，间歇L为1.8mm；爆炸成型后界面结合牢固，结合率达到98.4％。
实施例3
钛板尺寸240mm×190mm×0.1mm；铝板尺寸：240mm×190mm×2mm进行爆炸焊接，膏状乳化炸药用量为85克，间歇L为1.8mm；爆炸成型后界面结合牢固，结合率达到98.5％。
实施例4
钛板尺寸240mm×190mm×0.1mm；铝板尺寸：240mm×190mm×2mm进行爆炸焊接，膏状乳化炸药用量为80克，间歇L为1.7mm；爆炸成型后界面结合牢固，结合率达到98.3％。
Claims (8)
1.钛铝复合板爆炸成型装置，包括基座(1)，在基座上铺设有基板，在基板上方铺设有复板，所述基板为铝板(2)，所述复板为钛板(3)，在铝板(2)和钛板(3)之间设有支撑件(4)，使得铝板(2)和钛板(3)之间具有间隙L，在钛板(3)上方铺设有一层炸药层(5)，在炸药层(5)上放置有雷管(6)，其特征在于：钛板(3)的厚度不大于0.2mm，炸药层(5)为由膏状乳化炸药铺设而成的一层板状炸药。
2.如权利要求1所述的钛铝复合板爆炸成型装置，其特征在于：膏状乳化炸药的密度为0.55～0.9g/cm3，爆速为1500m/s～2900m/s。
3.如权利要求1或2所述的钛铝复合板爆炸成型装置，其特征在于：钛板(3)的厚度为0.1mm-0.2mm，铝板(2)的厚度为2mm，钛板(3)和铝板(2)之间的间隙L为1.5mm-1.8mm；膏状乳化炸药的用量与其所铺设的面积的比值关系为：0.175g/cm2-0.24g/cm2。
4.如权利要求3所述的钛铝复合板爆炸成型装置，其特征在于：当钛板(3)的厚度为0.1mm时，钛板(3)和铝板(2)之间的间隙L为1.5mm-1.8mm，膏状乳化炸药的用量与其所铺设的面积的比值关系为：0.175g/cm2-0.187g/cm2；当钛板(3)的厚度为0.2mm时，钛板(3)和铝板(2)之间的间隙L为1.8mm-2.0mm，膏状乳化炸药的用量与其所铺设的面积的比值关系为：0.21g/cm2-0.24g/cm2。
5.如权利要求3所述的钛铝复合板爆炸成型装置，其特征在于：支撑件(4)为多个间隔分布在铝板(2)和钛板(3)四周边缘的纸板组成，每个纸板的长度为30mm，宽度为4mm，厚度为1.5mm-2mm。
6.如权利要求3所述的钛铝复合板爆炸成型装置，其特征在于：所述雷管(6)放置在钛板(3)的边缘位置，并且雷管(6)平躺的放置在钛板上，既雷管(6)的长度方向与钛板(3)平行，在雷管(6)上由膏状乳化炸药包裹有一层增强炸药层(9)。
7.如权利要求1所述的钛铝复合板爆炸成型装置，其特征在于：所述基座(1)包括沙基(7)和铁板基座(8)，铁板基座(8)放置在沙基(7)上，基板铺设在铁板基座(8)上。
8.如权利要求7所述的钛铝复合板爆炸成型装置，其特征在于：钛板(3)的尺寸为240mm×190mm×0.1mm或者240mm×190mm×0.2mm；铝板(2)的尺寸为240mm×190mm×2mm；钛板(3)和铝板(2)的边缘对其；铁板基座(8)的尺寸为400mm×300mm×12mm，铝板(2)放置在铁板基座(8)上方的中心；沙基(7)的尺寸为1000mm×1000mm×200mm，铁板基座(8)放置在沙基(7)上方的中心。
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