一種解決稀貴金屬複合材料板起爆點不貼合的爆炸焊接方法
2023-06-07 08:01:26 1
一種解決稀貴金屬複合材料板起爆點不貼合的爆炸焊接方法
【專利摘要】一種解決稀貴金屬複合材料起爆點不貼合的爆炸焊接方法，採用兩次爆炸焊接的方法，第一次爆炸採用邊緣起爆點爆炸焊接小面積的複合層，得到的一塊爆炸複合板面積略大於第二次起爆點中央不貼合區域的面積，所述一塊爆炸複合板作為第二次起爆點中心區域；選擇略大於基板面積的復層，覆蓋於第一次爆炸完成後的在中央部位有復層的基板上，中央部位具有爆炸複合板的位置作為第二次起爆點進行爆炸；然後將第二次爆炸焊接的起爆點周圍的不貼合區域的複合層剔除；再將第二次爆炸的複合層板與第一次複合層板兩次爆炸的復層板進行焊接。
【專利說明】一種解決稀貴金屬複合材料板起爆點不貼合的爆炸焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明公開了一種解決稀貴金屬複合材料起爆點不貼合的爆炸焊接方法，其屬於複合材料製造領域。
【背景技術】
[0002]稀貴金屬複合材料泛指鈦、鋯、鉭、鈮做為復層的金屬複合材料。因鈦、鋯、鉭、鈮與鋼在焊接時形成脆性化合物，在多晶轉化過程中的體積變化、及冷卻過程中線性膨脹係數的差別造成的體積變化，使得焊接接頭失效，無法實現與基體金屬的熔化焊接，所以稀貴金屬複合材料其製造過程中核心技術就是爆炸焊接技術，必須一次成功爆炸成型。
[0003]隨著國內化工裝備、能源等行業的發展，對稀貴金屬複合材料的需求越來越旺盛。超大型的稀貴金屬複合材料越來越多，在一些大型換熱器、熱交換器、法蘭等部件上，其尺寸圓形最大達到直徑4600mm,矩形最大達到28平米,其復層稀貴金屬厚度一般5?14mm。同時為保證設備的安全性，其技術要求越來越高。當前的技術瓶頸就是要求達到100%貼合。如採用目前的生產工藝製造，採用圖1:中心起爆與邊緣起爆爆轟距離示意圖所示的中心起爆，即在Pl位置起爆，其爆轟波傳播的距尚LI是最最短的，爆轟的穩定性以及爆炸焊接的質量才能得到保證，但必然中心有直徑30?70mm的起爆點不貼合區域。如果將起爆點引到有效尺寸之外，採用圖1所示的P2中心起爆，其爆轟傳播的距離顯著增加，切爆轟擾動不對稱，爆轟波傳播及其不穩定，其焊接質量無法保證，特別是A點對應的附近位置，易出現復層撕裂，結合面過熔等無法返工的缺陷。
【發明內容】
[0004]本發明目的，針對現行工藝採用邊緣起爆，無法保證稀貴金屬爆炸焊接質量的問題，本發明提供了一種採用兩次爆炸，尤其是中心點起爆，但解決了中心起爆點複合層與基板不貼合問題的爆炸焊接加工方法，本發明尤其是適用於大面積的複合板的爆炸加工製備。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術方案是:一種解決稀貴金屬複合材料起爆點不貼合的爆炸焊接方法，其特徵是採用兩次爆炸焊接的方法，第一次爆炸採用邊緣起爆點爆炸焊接小面積的複合層，得到的一塊爆炸複合板(在基板中央部位)面積略大於第二次起爆點中央不貼合區域的面積，所述一塊爆炸複合板作為第二次起爆點中心區域；選擇略大於基板面積的復層，覆蓋於第一次爆炸完成後的在中央部位有復層的基板上，中央部位具有爆炸複合板的位置作為第二次起爆點進行爆炸；然後將第二次爆炸焊接的起爆點周圍的不貼合區域的複合層剔除；再將第二次爆炸的複合層板與第一次複合層板兩次爆炸的復層板進行焊接；復層板一般是稀貴金屬，採用手工氬弧焊的方法進行焊接，最終實現在中心起爆的情況下無起爆點不貼合區域。
[0006]進一步的，優選的是第二次複合層板起爆時採用聚能裝置，大大減小起爆點不貼合區域面積。聚能裝置裝藥如圖3所示，聚能裝置中的炸藥在雷管起爆的帶動下起爆，爆轟波向倒置在復層金屬表面的錐形金屬罩傳播，推動金屬罩向椎體的軸線，即將原柱狀的起爆藥的能量集中到金屬罩的軸線，將起爆點藥柱的能量以推動柱形底面積改變為以更集中的能量推動這個軸線與復板上的一個點。對於較厚的復層，必須經過50mm以上甚至150mm的距離才能形成彎折角，實現焊接，而採用聚能裝置，基本能在20?50mm以內就能形成彎折角，實現焊接。因此採用聚能裝置，大大減小了起爆點不貼合區域的面積。
[0007]進一步的，第二次爆炸前在選擇所述的複合層板上開槽，開槽的形狀與面積對應於複合層邊緣。
[0008]本發明的有益效果是:
[0009]1、成功解決了大型稀貴金屬複合材料採用中心起爆，其中心起爆點不貼合問題。
[0010]本發明採用兩層爆炸焊接的方法，將第一層爆炸焊接的起爆點不貼合區域剔除，第二層的起爆點放置在第一次爆炸焊接的貼合區域。再將第二層起爆點擺放位置的兩次復層金屬件的不貼合進行手工氬弧焊的方法進行焊接，最終實現在中心起爆的情況下無起爆點不貼合區域。
[0011]2、本發明解決了超厚復層的復板邊緣效應問題。
[0012]採用復層邊緣開槽的方法，降低了復層切邊所需的能量，減小了基層在剪切復層時所受的損傷。可以減小爆炸焊接方法生產金屬複合材料的邊緣餘量，提高稀貴金屬復層材料利用率。
[0013]3、本發明解決了稀貴金屬複合板爆炸裝置中的支撐間隙對複合板貼合質量的影響。
[0014]爆炸複合板中的支撐間隙是為了給復層在炸藥爆轟能量的推動下，有了一定的加速距離，並產生彎折角，實現復層金屬向基層金屬的高速傾斜碰撞。(起爆點無法貼合就是因為無法實現傾斜碰撞。)因此支撐間隙必不可少，在爆炸焊接的瞬間，一部分的支撐被射流吹出結合面，但仍有多數支撐間隙保留在結合面。在這個過程中，支撐間隙會阻礙射流的噴射，保留在結合面內的支撐間隙將作為一個缺陷，殘留在金屬複合材料內，影響爆炸焊接質量。本發明採用拱橋式復層，將所有支撐布置在有效尺寸之外，解除了支撐間隙對結合面金屬射流的阻礙和殘留。提高爆炸焊接貼合質量以及一次爆炸焊接成型成功率。
[0015]4、操作簡便
[0016]在爆炸焊接現場，先按常規方法進行一次爆炸焊接，然後剔除第一層爆炸焊接的不貼合區域，再進行第二層的爆炸焊接。第二層的復層在爆炸焊接前進行預處理，成圖2所示拱橋形，並邊緣開槽。整個過程不需要任何複雜的機器和設備，方便可行、成本低廉，但成功解決了起爆點不貼合、支撐阻礙射流、邊緣效應等問題。本發明的兩種方法各有利弊，第一種的第一次爆炸後清理工作量較大，但工藝更合理，第二種方法亦有其特點。本發明尤其是適用於大面積的復層無法與基體金屬實現熔化焊的稀貴金屬複合板製備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1給出邊緣起爆和中心起爆對應的爆轟傳播距離的差別(圖a為圓板爆炸，圖b為方板爆炸圖示);
[0018]圖2給出了復層開槽及支撐邊緣布置的安裝示意圖；[0019]圖3給出了起爆點聚能裝藥的安裝示意圖；
[0020]圖4給出了第一層爆炸焊接方案的示意圖；
[0021]圖5給出了第二層爆炸焊接安裝示意圖；
[0022]圖6給出了第二層爆炸複合安裝示意圖，第二層復層與第一層復層之間的不貼合焊補方案。
【具體實施方式】
[0023]如圖所示，地基1、基層2、支撐3、第二復層4、復層開槽5、第一次爆炸後複合層剔除區P，炸藥6、雷管7、第一復層8、起爆點9。
[0024]複合爆炸板的方法已經是本領域常規的方法，一般基層採用較厚(l-20cm)碳鋼，復層一般是無法與基體金屬熔化焊的稀貴金屬，也包括各種耐腐蝕合金鋼，甚至是INC0L0Y、巴氏合金、蒙乃爾合金鋼。當然二次爆炸的復層板的材質要相同。第二次爆炸時，本發明還提供了一種弱化邊緣效應的方法。將復層在非結合面開槽(如圖2右上角，槽位置對應於基層金屬的邊緣)，復層在基層邊緣變得易剪切，減小了基層邊緣在剪切復層是引起的擠壓變形量，對於12_?14_的復層，這個擠壓變形足以讓基層金屬開裂失效。
[0025]在邊緣裝藥是將參照開槽後所剩復層厚度進行計算和布置。
[0026]本發明還提供了一種有效尺寸內無間隙的爆炸焊接方法。將復層預處理成圖2所示的復層形狀，所有支撐布置在邊緣非有效尺寸之內。解決了支撐熔化不充分，貼合強度不高的問題。
[0027]雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.一種解決稀貴金屬複合材料起爆點不貼合的爆炸焊接方法，其特徵是採用兩次爆炸焊接的方法，第一次爆炸採用邊緣起爆點爆炸焊接小面積的複合層，得到的一塊爆炸複合板面積略大於第二次起爆點中央不貼合區域的面積，所述一塊爆炸複合板作為第二次起爆點中心區域；選擇略大於基板面積的復層，覆蓋於第一次爆炸完成後的在中央部位有復層的基板上，中央部位具有爆炸複合板的位置作為第二次起爆點進行爆炸；然後將第二次爆炸焊接的起爆點周圍的不貼合區域的複合層剔除；再將第二次爆炸的複合層板與第一次複合層板兩次爆炸的復層板進行焊接。
2.根據權利要求1所述的解決稀貴金屬複合材料板起爆點不貼合的爆炸焊接方法，其特徵是第二次複合層板起爆時採用聚能裝置，減小起爆點不貼合區域面積，聚能裝置中的炸藥在雷管起爆的帶動下起爆，爆轟波向倒置在復層金屬表面的錐形金屬罩傳播，將原柱狀的起爆藥的能量集中到金屬罩的軸線，將起爆點藥柱的能量以推動柱形底面積改變為以更集中的能量推動這個軸線與復板上的一個點。
3.根據權利要求1所述的解決稀貴金屬複合材料板起爆點不貼合的爆炸焊接方法，其特徵是第二次爆炸前在選擇所述的複合層板上開槽，開槽的位置對應於基層材料的邊緣。
【文檔編號】B23K20/08GK103878474SQ201410136261
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2014年4月4日
【發明者】方雨, 杭逸夫, 夏小院, 張劍, 趙鵬飛, 劉 東, 陳怡 , 閆騰飛, 李超, 張軍民 申請人:安徽弘雷金屬複合材料科技有限公司