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爆炸焊_图文_百度文库

发布日期:2020-06-06 18:02 作者:赌钱网址 点击:

  爆炸焊_生产/经营管理_经管营销_专业资料。爆炸焊 08:22 08:22 ? 爆炸焊(explosive welding)是以炸药作为能 源,利用爆炸时产生的冲击力,使焊件发生 剧烈碰撞、塑性变形、熔化及原子间相互扩 散,从而实现连

  爆炸焊 08:22 08:22 ? 爆炸焊(explosive welding)是以炸药作为能 源,利用爆炸时产生的冲击力,使焊件发生 剧烈碰撞、塑性变形、熔化及原子间相互扩 散,从而实现连接的一种压焊方法。 ? 金属爆炸焊接是介于金属物理学、爆炸物理 学和焊接工艺学之间的一门边缘学科,爆炸 焊接又是用炸药作能源进行金属间焊接和生 产金属复合材料的一种很有实用价值的高新 技术。它的最大特点是在一瞬间能将相同的、 特别是不同的和任意的金属组合,简单、迅 速和强固地焊接在一起。它的最大用途是制 造大面积的各种组合、各种形状、各种尺寸 和各种用途的双金属及多金属复合材料。 08:22 一、爆炸焊基本原理 ? 爆炸焊接是美国的卡尔在1944年提出的,他在一次 炸药爆炸试验中偶然发现,两片直径约1英寸、厚 度为0.035英寸的黄铜圆薄片,由于受到爆炸的突 然冲击而被焊在一起。1957年,美国的弗立普杰克 第一次把爆炸焊接技术引入到工业工程应用上,在 美国成功地实现了铝与钢的爆炸焊接。此后经过各 个国家的不断努力,爆炸焊接技术已经广泛地得到 应用。 ? 爆炸焊接主要用于金属复合板材、异种材料(异种 金属、陶瓷与金属等)过渡接头以及爆炸压力成形 加工等方面,一般采用接触爆炸,将炸药直接置于 待焊试件的表面,有时为了保护表面的质量,可在 炸药与待焊试件间加入一缓冲层。 08:22 1.1 爆炸焊基本类型 ? 1) 按接头形式不同分为面爆炸焊、线爆炸焊和 点爆炸焊,其中线爆炸焊和点爆炸焊在实际中 应用较少,面爆炸焊是爆炸焊的主要类型。 ? 2) 按装配方式可分为平行法和角度法,如图1 所示。平行法是将两试件平行放置,预留一定 的间隙。爆炸焊接时试件随炸药爆炸的推进依 次形成连接,接头各处的情况基本相同。角度 法是使两试件间存在一个夹角,由两试件间隙 较小处开始起焊,依次向间隙较大处推进,由 于间隙不能过大,故试件的尺寸也不能太大。 08:22 ? 3) 按试件是否预热可分为热爆炸焊和冷爆炸 焊。热爆炸焊是将常温下脆性值较小的金属 材料加热到它的韧脆转变温度以上后,立即 进行爆炸焊接。例如钼在常温下的脆性值很 小,爆炸焊后易脆裂,将其加热到400℃(韧 脆转变温度)以上时钼不再脆裂,并能和其 他金属焊在一起。冷爆炸焊是将塑性很高的 金属(如铅)置于液氮中,待其冷硬后取出, 立即进行爆炸焊接。 ? 此外,按爆炸的次数可分为一次、两次和多 次爆炸焊;按爆炸焊进行的地点可分为地面、 地下、水中、空中和线 分布可分为单面爆炸焊和双面爆炸焊。 08:22 1.2 爆炸焊原理 08:22 ? 爆炸焊是一个动态焊接过程,在爆炸前覆板与基板有 一预置角α,炸药用雷管引爆后,以恒定的速度υd(一 般为1500m/s~3500m/s)自左向右爆轰。炸药在爆炸 瞬时释放的化学能量将产生一高压(高达700MPa)、 高温(局部瞬时温度高达3000℃)和高速(500~ 1000m/s)冲击波,该冲击波作用到覆板上,使覆板产 生变形,并猛烈撞击基板,其斜碰撞速度可达 200m/s~500m/s(冲击角β保持在7°~25°之间)。 在碰撞作用下,撞击点处的金属可看作无粘性的流体, 在基板与覆板接触点的前方形成射流,射流的冲刷作 用清除了焊件表面的杂质和污物,去除了金属表面的 氧化膜和吸附层,使洁净的表面相互接触。在界面两 侧纯净金属发生塑性变形的过程中,冲击功能转换成 热能,使界面附近的薄层金属温度升高并熔化,同时 在高温高压作用下这一薄层内的金属原子相互扩散, 形成金属键,冷却后形成牢固的接头。 08:22 1. 焊接焊原理 ? 接头的结合面 :1) 平坦界面。该类界面的特 点是界面上可见到平直、清晰的结合线,基体 金属直接接触和结合,没有明显的塑性变形或 熔化等微观组织形态。形成这种结合特点的主 要原因是撞击速度较低。 ? 2) 波浪形界面。当撞击速度高于某一临界值时, 接头的结合区呈现有规律的连续波浪形状。界 面形成或大或小的不连续漩涡区,高倍显微组 织可能看到微米级的熔化金属薄层,并且在不 同强度和不同特性的爆炸载荷下,会产生不同 形状和参数(波长、波幅和频率)的波形。 08:22 2. 接头形成特点 二、爆炸焊工艺 ? 2.1 工艺特点 ? 2.2 爆炸焊工艺流程 ? 2.3 焊接工艺参数选择 08:22 工艺特点 ?材料的焊接性 爆炸焊主要用于同种金属材料、异种金属材 料、金属与陶瓷的焊接,特别是材料性能差 异大而用其他方法难以实现可靠焊接的金属 (如铝和钢、铝和钽等)、热膨胀系数相差 很大的材料(钛和钢、陶瓷和金属等)、活 性很强的金属(如钽、锆、铌等)。实际上, 任何具有足够强度和塑性并能承受工艺过程 所要求的快速变形的金属,都可以进行爆炸 焊接,图4是成功实现爆炸焊接的金属及合金 组合。 08:22 锆 镁 钨 铬 钴 合 金 3 铂 金 银 铌 钽 耐 蚀 合 金 9 ● ● 钛 镍 合 金 11 ● ● ● ● ● ● 铜 合 金 12 ● ● ● ● ● 铝 不 锈 钢 14 ● ● ● 合 金 钢 15 ● ● 碳 钢 1 碳钢 合金钢 不锈钢 铝 铜合金 镍合金 钛 耐蚀合金 钽 铌 银 金 铂 钨铬钴合金 镁 锆 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ● ● ● ● 2 ● ● 4 5 ● 6 ● 7 ● 8 ● ● 10 ● ● ● ● ● 13 ● ● ● ● 16 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 08:22 图 4 可实现爆炸焊接的金属及合金 接头形式 ? 按焊件的类型不同,可分为板-板、管 -管、管-板爆炸焊接。按产品和工艺 要求,接头形式主要可以分为对接和搭 接两种。基板与覆板厚度的比值称为基 覆比,该值一般不小于1。基覆比值越大, 即基板与覆板的厚度比越大,爆炸焊质 量越容易保证。 08:22 08:22 2.2 爆炸焊工艺流程 ?(1)表面清理 爆炸焊接时,试件对接表面必 须平整,无缺陷存在。(2)安放间隙柱 为了 保持基板与覆板之间的距离,可用焊于基板四 周的铁丝作支撑,也可在两板之间安装立柱。 (3)涂抹缓冲保护层 当覆板在基板上支撑起 来以后,用毛刷或滚筒将水玻璃或黄油涂抹在 覆板的上表面(上表面将接触炸药),有时采 用橡胶材料作缓冲层,这一薄层物质起缓冲爆 炸载荷和保护覆板表面免于氧化及损伤的作用。 (4)放置药框 将预先备好的木质或其他材质 的炸药框放到覆板上面,药框内缘尺寸比覆板 的外缘尺寸稍小 08:22 ?(5)布放主炸药 药框安放好后,将主炸药 用工具放入药框,应保证各处的炸药厚基本 相同。(6)布放高爆速的引爆炸药 (7)安 插雷管 (8)接起爆线 ?爆炸焊接时,接触界面撞击点前方产生的金 属射流,以及爆炸发生时覆板的变形和加速 运动,必须沿整个焊接接头逐步地连续完成, 这是获得爆炸焊牢固接头的基本条件。因此, 炸药的引爆必须是逐步进行的,如果炸药同 时一起爆炸,整个覆板与基板进行撞击,即 使压力再高也不能产生良好的结合。 08:22 2.3 焊接工艺参数选择 ? 爆炸焊的参数主要有:炸药品种、单位 面积药量、基板与覆板的安装间隙和安 装角、基板与覆板的尺寸参数(主要有 板材的厚度、基覆比)以及表面状态等。 08:22 三、常用材料及典型工件的爆炸焊 覆层材料 钛 不锈钢 铜 铝 镍 钨 钼 铌 钽 锆 因科镍 08:22 基 层 材 料 钢、不锈钢、铜、铝、镍、锆、铪、铌、钽、钨、钼、金、银、镁、铍或锂等 钢、铜、铝、镍、锆、铌、钽、钼、银、因瓦合金、因科镍或哈斯特洛依等 钢、铝、镍、锆、铌、钽、钨、钼、金、银、镁、锡、铀、钍、锌、铍、超导合金、因 瓦合金或可伐合金等 钢、镍、锆、铌、钽、银、铍、锂、镁、锌或可伐合金等 钢、锆、铪、铌、钽、钨、钼、铑、金、银、镁、因科镍、因瓦合金或可伐合金等 钢、钒、铍、铌、钽、锆或钼等 钢、铌、钽或锆等 钢、锆或钽等 钢、金或钴等 钢或钴等 钢、锆、钼或哈斯特洛依等,还有铅-钢

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