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爆炸焊基本原理和应用

发布日期:2020-11-18 10:35 作者:宝盈现金直营 点击:

  爆炸焊基本原理和应用_能源/化工_工程科技_专业资料。1、原理 爆炸焊 爆炸焊是以炸药作为能源进行金属焊接的 方法,利用炸药爆轰的能量,使被焊金属表面 发生高速倾斜撞击,在撞击面上造成一薄层金 属的塑性变形、适量熔化和原子间的相互扩散 等,同种或异种

  1、原理 爆炸焊 爆炸焊是以炸药作为能源进行金属焊接的 方法,利用炸药爆轰的能量,使被焊金属表面 发生高速倾斜撞击,在撞击面上造成一薄层金 属的塑性变形、适量熔化和原子间的相互扩散 等,同种或异种金属就在这短暂的爆炸过程中 形成结合。 1 爆炸焊的发展 爆炸焊接是Carl在1944年首先提出来的,他第一个 观察到了由炸药爆轰引起的材料在高速碰撞下的固相焊 接,于是提出了利用爆炸和超声波技术把各种金属焊接 在一起的设想。 随后美国的Philipchuk V第1次把爆炸焊接技术引入 到实际工业中,成功地实现了铝与钢之间的爆炸焊接。 到20世纪60年代初期,英国、前苏联、联邦德国、 捷克、日本等国也相继开展了对爆炸焊接技术和理论的 研究,使该项技术日趋成熟。 2 爆炸焊的发展 同时,我国也有少数人开始从事爆炸焊接方面的 实验及其理论研究,1968年大连造船厂陈火金等试制 成功了国内第1块爆炸复合板。随着工业的发展,越来 越多的工程需用优质的不锈钢材或各种稀有金属加工 成的耐腐蚀、耐高温、耐磨的部件,这极大地推动了 爆炸焊接技术的发展。特别是20世纪80年代以来,爆 炸焊接理论和实验技术得到了长足的发展,应用技术 也有了许多创新,使得该技术在化工、石油、制药、 造船、军事,甚至核工业、航空航天等领域都有广泛 的应用。 3 2、爆炸焊的分类 按照被焊接件初始安装方式不同,爆炸 焊可以分为平行法和角度法: ? 平行法 4 ? 角度法 2、爆炸焊的分类 5 2、爆炸焊的分类 ?按照接头形式和结合区形状不同,爆炸焊分为 点爆炸焊、线爆炸焊和面爆炸焊; ?按爆炸焊实施位置可分为地面、地下、空中、 水下和真空中的爆炸焊; ?按产品形状可分为板一板、管一管、管一板、 管一棒、金属粉末一板爆炸焊等; 6 2、爆炸焊的分类 ?按爆炸的次数可分为一次、二次或多次爆炸 焊,因此有双层和多层爆炸焊之分; ?按布药特点可分为单面和双面爆炸焊,或从 内、外或内外同时进行的爆炸焊; ?按焊件是否预冷或预热分为冷爆炸焊和热爆 炸焊。 7 3、爆炸焊的特点 (1) 可实现同种及异种金属材料的连接; (2) 可焊接的尺寸范围宽(可焊面积13~28m2); (3) 可进行双层、多层板的焊接; (4) 工艺简单,不需复杂设备,投资少,应用方便;优点 (5) 不需填充金属,可节省贵重金属; (6) 表面清理要求不高,需简单清除氧化皮和油污, (7) 被焊的金属材料必须具有足够的韧性和抗冲击能 力以承受爆炸力的剧烈碰撞; (8) 爆炸焊时金属产生喷射,仅用于平面和柱面的焊不足 接,不适合复杂结构焊接; (9) 野外露天作业,机械化程度低,劳动条件差; (10) 产生噪声和气浪,对周围环境有影响。 8 4、爆炸焊的焊接过程 9 5、爆炸焊结合面的形态 (1)直线结合 形成直线结合与波状结合之间有一个临界碰撞速 度,当碰撞速度低于这个临界速度时,结合面就呈直线 结合状态,直线结合面上不发生熔化。这种结合形式 没有得到实际应用,因为当碰撞条件发生微小变化就 会引起未熔合缺陷。 10 (2)波状结合 当碰撞速度高于临界值时,就会形成波状结合。这 种结合的力学性能比直线结合好,而且焊接参数选择范 围宽。整个界面是由直线结合区和漩涡区组成,良好的 焊接结合面应由均匀细小的波纹组成,熔化槽呈孤立隔 离状态。 基板为12NiCrMoV钢﹐覆板为B30(白1铜1 ) (3)直线熔化层结合 当撞击速度和角度过大就会产生大漩涡,甚至形成 一个连续的熔化层。这种大漩涡或熔化层如果是固溶体, 一般不会对接头强度带来损害.但如果形成脆性金属间 化合物,则接头就会变脆,而且在其内部常常含有大量 缩孔和其他缺陷,所以必须避免能形成连续熔化层的焊 接操作。 12 6、爆炸焊工艺 (1)接头形式 主要有搭接和对接两种 13 14 15 16 6、爆炸焊工艺 (2)表面清理 ①砂轮打磨 主要用于钢材表面清理。 ②喷砂或喷丸 用于要求不高的钢材表面清理。 ③化学清洗 铜及铜合金、钛合金等主要用酸洗作表面清理; 铝及铝合金主要用碱洗清理。 17 ④砂布或钢丝刷打磨 用于不锈钢等表面清理。 ⑤机械加工法如车,铣、刨、磨等. 用于要求较高的厚钢板、钢锻件或特殊表面的清 理。 最好是当天清理工件,当天就进行爆炸焊。若当 天不能进行焊接,则应对工件进行油封,爆炸焊前再 用丙酮等将工件擦拭干净。 18 (3)注意事项(以平板为例) ①爆炸大面积复合板时最好采用平行法,若用角度法则 在间隙增大的复板过分加速,使其与基板碰撞时能量过 大、会扩大边部打伤或打裂的范围,从而减少复合板有 效面积和增加金属损耗。 ②在安装大面积复板时,为了保证复板下垂部位与基板 表面保持一定间隙,可在该处放置一个或几个稍小于应 有间隙值的金属片。当基板较薄时,需用一个质量大的 砧座均匀地支托,以减小挠曲。 19 ③采用合适的起爆方法 如端部引爆、边缘线引爆、中心引爆和四周引爆等, 以保证整个界面获得良好的结合。对于大面积复合板 最好用中心引爆或者从长边中部引爆,这样以使间隙 中气体的排出路程最短,有利于板和板的撞击,减少 结合区金属熔化的面积和数量。 ④为了引爆低速炸药和减少雷管区的面积,常在雷管下 放置一定数量的高爆速炸药。 ⑤为了将边部缺陷引出复合板之外,并保证边部质量, 常使复板的长、宽尺寸比基板大20~50mm。管与管板 爆炸焊时,管材也应有类似的额外伸出量。 20 ⑥为了防止烧伤、压痕、起皮、撕裂等缺陷,常用橡 皮、软塑料、有机玻璃、油毡等作炸药与基板之间的 缓冲层。 下面是典型构件爆炸焊的安装示意图 21 22 23 24 7、爆炸焊的应用及缺陷检验 (1)爆炸焊的适用范围 目前已用于石油、化工、造船、原子能、 宇航、冶金、运输和机械制造等工业部门,在 具体应用上可以用于金属包复或制造双金属板、 使其

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