爆炸焊概述参考幻灯片
合集下载
十、爆炸焊接
钢+钢
7870
6000
200
85
90
连接极限值
120
低碳钢+不锈钢
125
覆板厚≥25mm
165
覆板厚10mm
130
覆板厚10mm
钛115+钛115
4500
6100
250
182
220
钼+钼
10200
6400
400
123
Al+Ti
2700
4500
6400
6100
35
250
236
Al+钢
2700
7870
6400
夹角安装时，通常采用高引爆速度炸药，一般预置角α取5～10°，引爆速度高时取上限。
表10.2平行安装间距的选取原则
覆板密度（g/cm3）
安装间距
＜5
1/3～2/3t
5～10
1/2～1t
＞10
2/3～2t
二、工艺参数
影响碰撞区最终状态及爆炸焊接过程能量耗散条件的可控参数主要有冲击速度Vp、碰撞点移动速度Vc、动态碰撞角βd。
试验证明，当碰撞速度Vp高于某一个临界值，连接界面上出现许多微小波浪形旋涡状锁合面时爆炸焊结合最为牢固。这时界面上无均匀连续熔化层，熔化的界面结合物仅保留在微小的旋区。如果所连接两种金属配比能形成固溶体，旋涡区具有良好延性，即使两种金属配比会出现脆性金属间化合物或出现缺陷，因旋涡非常微小，也危害不大。碰撞速度太低，旋涡区不存在，界面上很少或不发生熔化，形成平坦结合面，容易因碰撞条件微小变化而出现未结合缺陷。碰撞速度过大，旋涡增大，甚至形成连续的熔化界面，容易形成缩孔等缺陷，使焊缝致密性、强度和延性也降低。
7870
6000
200
85
90
连接极限值
120
低碳钢+不锈钢
125
覆板厚≥25mm
165
覆板厚10mm
130
覆板厚10mm
钛115+钛115
4500
6100
250
182
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钼+钼
10200
6400
400
123
Al+Ti
2700
4500
6400
6100
35
250
236
Al+钢
2700
7870
6400
夹角安装时，通常采用高引爆速度炸药，一般预置角α取5～10°，引爆速度高时取上限。
表10.2平行安装间距的选取原则
覆板密度（g/cm3）
安装间距
＜5
1/3～2/3t
5～10
1/2～1t
＞10
2/3～2t
二、工艺参数
影响碰撞区最终状态及爆炸焊接过程能量耗散条件的可控参数主要有冲击速度Vp、碰撞点移动速度Vc、动态碰撞角βd。
试验证明，当碰撞速度Vp高于某一个临界值，连接界面上出现许多微小波浪形旋涡状锁合面时爆炸焊结合最为牢固。这时界面上无均匀连续熔化层，熔化的界面结合物仅保留在微小的旋区。如果所连接两种金属配比能形成固溶体，旋涡区具有良好延性，即使两种金属配比会出现脆性金属间化合物或出现缺陷，因旋涡非常微小，也危害不大。碰撞速度太低，旋涡区不存在，界面上很少或不发生熔化，形成平坦结合面，容易因碰撞条件微小变化而出现未结合缺陷。碰撞速度过大，旋涡增大，甚至形成连续的熔化界面，容易形成缩孔等缺陷，使焊缝致密性、强度和延性也降低。
爆炸焊接word版
第十章爆炸焊接第一节概述爆炸焊接是利用炸药爆炸产生的冲击力造成焊件迅速碰撞，使两个金属件的待焊表面实现连接的方法。
爆炸焊接可将用传统方法不能焊接在一起的不同类金属焊接在一起。
例如，钢和铝、钛和钢、铜和钢、钢和铅、铅和铝，用爆炸焊接就可焊在一起。
因为在有些情况下，如果用传统的焊接方法，施加的热会引起两种金属熔化并形成一种脆性合金，使焊接无效。
金属焊接中的困难，如铅的低熔点，用爆炸焊接就能消除。
许多不同金属的无数次爆炸焊接试验都得到了良好的结果。
爆炸焊接的焊缝比熔接焊接的接缝强度高，且热处理材料可以用爆炸焊接而不引起性能的降低。
爆炸焊接基本上是一个“冷”焊过程，因为爆炸焊接中产生的热量可忽略不计且快速散失。
这种特点使爆炸方法适用于焊接硬化加工过的和热处理过的材料而不影响它们的性质。
有些高强度和高硬度材料，如硬化工具钢、钨铬钴硬质合金和铍，因其撞击低强度而不适于爆炸焊接。
第二节爆炸焊接方法爆炸焊接实施的方法通常有五种：平行安装法、夹角安装法、平行—夹角安装法、双夹角安装法和双面敷药法，如图10.1和图10.2所示。
按照爆炸焊接时焊件的布置方式、布药方式、能量传递介质条件及产品结构条件不同，爆炸焊接实施方法略有差异，图10.3为常见的焊件布置、布药、介质条件、产品结构形式及由此带来的不同实施方法。
(c)平行-夹角安装法 (d) 双夹角安装法图10.1 爆炸焊接实施方法及过程图10.2 多层爆炸焊接的两种方法(a)～(h) 搭接； (i)、(j) 对接图10.4 爆炸焊搭接和对接接头形式爆炸焊接适合于复合面连接，可焊面积范围为 6.5cm2～28m2。
基板厚度不受限制，覆板厚度范围为0.025～32mm，可制成各种双层及多层复合板、管、棒材。
爆炸焊接也可用搭接、对接形式实现点焊、缝焊，适合于一些特殊过渡接头的焊接，如图10.4所示。
第三节爆炸焊接原理爆炸焊接的原理不同于冶金焊接。
冶金焊接是通过将两片金属的原子作用到紧密接触使原子相互间的法向吸引力变得相互作用而产生连接而实现的。
压焊-爆炸焊
炸药数量可采用经验公式来计算
Wg BC
0 .6
0 .2 s
h0
0 .5
式中 h0—覆板与基板的安装间隙，cm； Wg—覆板单位面积上布放的药量，g/cm2； ρ—覆板的密度（g/cm3）； δ—覆板的厚度（cm）； —覆板金属材料的屈服强度（MPa）； B、C—计算系数， B在0.05～3.0内选择， C在0.5～2.5内选择。
爆炸焊接
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能力，爆炸焊接 技术已经广泛地得到应用。
表面状态与形成物理接触面积有关，对焊接 质量有非常重要的影响，焊前一定要进行表 面清理以保持金属表面尽可能的清洁和具有 一定的粗糙度。实验结果表明，表面质量越 高，焊接质量越好，可焊范围越大。粗糙的 表面既难于形成波形界面又易于熔化而形成 金属间化合物的中间层，因此应合理选择表 面粗糙度。
变形焊
爆炸焊接结合区特征
a)波浪形结合区 b）连续熔化型结合区 c）混合型结合区
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、金属和陶瓷的焊接，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。
压焊方法及设备第十二章PPT课件
(3)管与板的焊接 主要用于大型热交换器的焊接， 其次由于个别管子损坏而漏水，也可通过爆炸 焊接方法把该管堵塞。
12.2.2 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，表面粗糙度R≤l2.5μm。
(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。
2、接头形成特点
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。
波浪形界面
①在爆炸焊接大面积复合板的时候，有时界面上 出现大面积金属熔化的现象。
12.1 爆炸焊基本原理
12.1.1 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。 2)按装配方式可分为平行法和角度法。 3)按.2 爆炸焊原理
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vd(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～l000m/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)。
2、安装间隙和安装角
爆炸焊的能量传递、吸收、转换和分配。 是通过间隙借助覆板与基板的高速冲击碰撞来 完成和实现的。安装间隙和安装角是影响爆炸 角的主要因素之一，在爆炸焊中．如果爆炸角 过小，不论撞击速度有多大，也不会产生射流 现象，反而容易引起结合面的严重熔化，接头 强度低。
12.2.2 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，表面粗糙度R≤l2.5μm。
(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。
2、接头形成特点
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。
波浪形界面
①在爆炸焊接大面积复合板的时候，有时界面上 出现大面积金属熔化的现象。
12.1 爆炸焊基本原理
12.1.1 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。 2)按装配方式可分为平行法和角度法。 3)按.2 爆炸焊原理
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vd(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～l000m/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)。
2、安装间隙和安装角
爆炸焊的能量传递、吸收、转换和分配。 是通过间隙借助覆板与基板的高速冲击碰撞来 完成和实现的。安装间隙和安装角是影响爆炸 角的主要因素之一，在爆炸焊中．如果爆炸角 过小，不论撞击速度有多大，也不会产生射流 现象，反而容易引起结合面的严重熔化，接头 强度低。
爆炸焊PPT课件
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。
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、 使其表面或复层具有某种特殊的性能;也可以用 于制造各种过渡接头，使其具有良好的力学性 能、导电性能和抗腐蚀性能等。
.
25
7、爆炸焊的应用及缺陷检验
(2)爆炸焊的产品结构
①复合平板 ②圆柱(锥)体的内或外包覆
对于圆棒或实心圆锥体可以进行外包覆，对圆管 或筒体之类产品可以根据需要进行内或外包覆，以获 得具有特殊性能(如耐蚀、耐高温、耐磨等的包覆表面。 这种爆炸焊工艺可以生产双金属构件，也可用作修复 易损构件。
.
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1. 2NiCrMoV钢﹐覆板为B30(白1铜1 )
(3)直线熔化层结合
(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；
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(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。
下面是典型构件爆炸焊的安装示意图
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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、 使其表面或复层具有某种特殊的性能;也可以用 于制造各种过渡接头，使其具有良好的力学性 能、导电性能和抗腐蚀性能等。
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7、爆炸焊的应用及缺陷检验
(2)爆炸焊的产品结构
①复合平板 ②圆柱(锥)体的内或外包覆
对于圆棒或实心圆锥体可以进行外包覆，对圆管 或筒体之类产品可以根据需要进行内或外包覆，以获 得具有特殊性能(如耐蚀、耐高温、耐磨等的包覆表面。 这种爆炸焊工艺可以生产双金属构件，也可用作修复 易损构件。
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(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1. 2NiCrMoV钢﹐覆板为B30(白1铜1 )
(3)直线熔化层结合
(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；
《焊接防火和防爆技》PPT课件
二、二级动火; 1定义：是指在甲、乙类火灾危险区域内动火的作业。 2范围：甲、乙类火灾危险区域是指生产、储存、装卸、搬运、 使用易燃易爆物品或挥发、散发易燃气体、蒸汽的场所。凡在 甲、乙类生产厂房、生产装置区、贮罐区、库房等与明火或散 发火花地点的防火间距内的动火，均为二级动火。 3注意：其区域为30m半径的范围，所以，凡是在这30m范围内的 动火，均应办理二级动火证。
五、燃料容器检修焊补
• 1、两种方法：置换动火和带压不置换动火。 • （1）、置换动火：焊补前用水、不然气体或空气置换容
器或管道中的可燃气体或有毒有害气体，使其浓度达到爆 炸下限的五分之一，从而保证焊补的安全。 • 常用置换介质：氮气、二氧化碳、水、水蒸气、空气等。 • （2）、带压不置换动火：严格控制容器、管道内的含氧 量，使可燃气体的浓度大大超过爆炸上限，然后让他以稳 定的速度，从管道口向外喷出，并点燃燃烧，与周围空气 形成一个稳定的燃烧系统，即可进行焊补作业。 • 2、置换动火安全措施：可靠隔离；置换彻底；清洗干净 ；化验测爆；开孔泄压；边检测，边焊接；安全组织管理 。
施
高。
6、 工作结束，应切断焊机电源，并检查操作地点，确认无起火危
险
审 批 意 见 审批人
审批日期
年
月
日
• 4、防火技术的基本措施 • （1）、有效的控制可燃物 • （2）、消除着火源 • （3）、保持一定的安全间距 • 5、动火审批制度 • （1）、一级动火审批 • （2）、二级动火审批 • （3）、三级动火审批
2、氧气:通常分离空气而得到，比空气略重。一级纯氧纯度 为99.2%，二级为98.5%，满灌氧气瓶的压力为14.7MPa。
使用安全要求: (1)严禁用于通风换气。（2）严禁作为气动工具动力源。（3
爆炸焊
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
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。
2 ● ●
4
5 ●
6 ●
7 ●
8 ● ●
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16 ●
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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
爆炸焊接PPT
谢谢各位老师！
正火后界面结合强度、 常温拉伸性能、冲击 韧性、硬度等指标均 有较大程度的改善， 能够满足使用性能。
2.回火工艺：
回火之后，复合板的 抗拉强度更加适合， 基层钢的冲击韧性有 较大程度的提高，硬 度分布更加均匀，综 合性能更好。
实验步骤
制备试样→光学显微镜、扫描电镜观察 （结合区的组织特征）→显微硬度的测试 →拉伸试验→弯曲试验→冲击试验→断口 观察→结果分析
复合板的冲击性能与热处理状态的冲击试样的取 样位置有关。从基层取样，冲击性能较好。
韧性断口 脆性断口
断口的断裂方式及形貌
纤维区的韧窝形貌， 主要是三向应力作用 下形成常快。
结论
1.爆炸焊接板结合区呈波状结合，证明所选爆炸焊接工 艺是合理的。 2.爆炸焊接结合面存在着波状结合、塑性变形、熔化和 扩散等微观组织特征。 3.在合理工艺下生产的爆炸焊接复合板各方面力学性能 均满足标准的规定。 4.通过合理的热处理工艺可以改变复合板结合界面的组 织，进而改善复合板力学性能 。
研究内容
1. 复合板结合区界面的波状结合、塑性变形、熔化、 扩散等微观特征。 2. 复合板的组织及显微硬度、拉伸、弯曲、冲击等 力学性能。 3. 微观组织变化对复合板显微硬度的影响。 4. 热处理对复合板的组织及性能的影响。 5. 建立工艺-成分-组织-性能之间的关系。
研究意义
爆炸焊接和爆炸复合材料的理论与实践，为焊接学科、材 料学科和表面工程学科增添了新的内容。表面爆炸复合材 料的应用，在节约材料、节约能源、改进环境保护方面也 具有重要意义。
爆炸焊接的特点
优点：爆炸焊接工艺 简单，操作简便，是 一种可迅速上马、快 速应用、投资少、见 效快的新工艺和新技 术，在节约材料、节 约能源、改进环境保 护方面也具有重要意 义。
爆炸焊接PPT
分别计算出两种金属的最小可焊压力Pmin1 ,Pmin2：公式（5）和（6）
分别求出两种金属的碰撞速度：公式（7）
计算双金属的可焊最小碰撞速度：公式（8）
计算双金属爆炸焊接下限：公式（9）
图2 爆炸焊接下限计算流程
Hv——材料维氏硬度； K——常数，取0.6~1.2； D——炸药爆速； C0——材料声速。
4 钛/钢金属复合材料爆炸焊接实验
图8 装药结构简图
表3 炸药性能测试报表
密度 g/cm3
靶距mm
爆速
时间 μs
爆速 m/s
爆前铅柱mm
猛度 爆后铅柱mm
猛度mm
1
0.78
50
20.8
2604
60.1
49.0
11.1
2
0.76
50
20.2
2875
60.0
49.0
11.0
3
0.75
50
20.5
2739
查新结论:
① 关于钛/钢复合板爆炸焊接复合率的研究，国内已见文献报道，其中宝鸡有色金属加工 厂开发的“0”类钛-钢复合板面积结合率达100％, 但未给出爆炸复合率指标；解放军 理工大学的研发人员采用发明的爆炸焊接新技术生产的金属复合板，爆炸焊合率达 100% 。该查新项目实现了钛/钢板材的一次性爆炸复合，复合率达99.5%以上，该 指标与国内同类最新技术水平相当。
（16）
（17）
小参数摄动法得无量纲压力的解
表2
（18）
飞板运动方程： 根据飞板速度同爆轰速度关系
在y方向上 由动量方程，在y方向上
作用于平板的瞬时压力
（19）
（20） （21） （22）
爆炸焊接动力学及其计算方法(谢飞鸿著)PPT模板
爆炸焊接动力学及其计算方法(谢飞鸿著 )
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
01 封面
封面
02
爆炸焊接动力学及其计算方法
爆炸焊接动力学及 其计算方法
03 内容简介
内容简介
04 前言
前言
05 第1章绪论
第1章绪论
06
第2章金属爆炸焊接复合界面成 形问题研究综述
第7章大面积板爆炸复 合的关键工艺参数研究
7.1大面积板的炸药爆轰特征对复 合板质量的影响因素分析
0 1 7.1.1常见的2号岩石硝铵炸药的爆轰 特征参数
0 2 7.1.2低密度低爆速性能炸药参数分 析
0 3 7.1.3端部效应分析
0 4 7.1.4不等厚度布药的结构特征 0 5 7.1.5流体沿壁面摩擦系数的分布规
04
7.2.4降低熔化层厚度的工艺方 法
0 5 7.2.5计算结果分析
第7章大面积板 爆炸复合的关键 工艺参数研究
7.3爆炸焊接碰撞点锐楔区流 场动力学状态参数数值分析
7.3.2数值计 算方法和定 解条件
7.3.1流动控 制方程和数 学描述
7.3.3计算 结果分析第7章大积板爆炸复 合的关键工艺参数研究
第5章移动冲击荷载下 复合板的动力响应特征 模型
5.1黏弹性地基爆炸焊接的动力响 应数值计算分析
5.1.1计算 模型
5.1.3实例 分析
5.1.2梁弯曲 振动的动态 响应
5.1.4计算 结果分析
第5章移动冲击 荷载下复合板的 动力响应特征模 型
5.2滑移爆轰作用下复合板 的动力响应特征数值分析
5.2.2实例分 析
6.2.3计算结果分析
11
第7章大面积板爆炸复合的关键 工艺参数研究
演讲人
2 0 2 X - 11 - 11
01 封面
封面
02
爆炸焊接动力学及其计算方法
爆炸焊接动力学及 其计算方法
03 内容简介
内容简介
04 前言
前言
05 第1章绪论
第1章绪论
06
第2章金属爆炸焊接复合界面成 形问题研究综述
第7章大面积板爆炸复 合的关键工艺参数研究
7.1大面积板的炸药爆轰特征对复 合板质量的影响因素分析
0 1 7.1.1常见的2号岩石硝铵炸药的爆轰 特征参数
0 2 7.1.2低密度低爆速性能炸药参数分 析
0 3 7.1.3端部效应分析
0 4 7.1.4不等厚度布药的结构特征 0 5 7.1.5流体沿壁面摩擦系数的分布规
04
7.2.4降低熔化层厚度的工艺方 法
0 5 7.2.5计算结果分析
第7章大面积板 爆炸复合的关键 工艺参数研究
7.3爆炸焊接碰撞点锐楔区流 场动力学状态参数数值分析
7.3.2数值计 算方法和定 解条件
7.3.1流动控 制方程和数 学描述
7.3.3计算 结果分析第7章大积板爆炸复 合的关键工艺参数研究
第5章移动冲击荷载下 复合板的动力响应特征 模型
5.1黏弹性地基爆炸焊接的动力响 应数值计算分析
5.1.1计算 模型
5.1.3实例 分析
5.1.2梁弯曲 振动的动态 响应
5.1.4计算 结果分析
第5章移动冲击 荷载下复合板的 动力响应特征模 型
5.2滑移爆轰作用下复合板 的动力响应特征数值分析
5.2.2实例分 析
6.2.3计算结果分析
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第7章大面积板爆炸复合的关键 工艺参数研究
爆炸焊接原理
爆炸焊接原理爆炸焊接是一种利用爆炸冲击波来实现两个金属部件焊接的方法，也称为冲击焊。
这种焊接方法常被使用在焊接高硬度、难溶、难接合的金属材料。
爆炸焊接的原理是，利用特定爆炸能量将两个金属部件快速压在一起，使它们直接接触并产生高温和高压。
这样一来，金属元素之间就可以发生冶金反应，从而使两个金属部件产生牢固的焊接连接。
爆炸焊接时，通常使用炸药等高能物质作为爆发源。
炸药在气体、固体和液体三种状态下都能够产生爆炸波，但是，由于液态炸药在爆炸时能够产生较高的压力和低的瞬时温度，因此常被用作爆炸焊接的爆发源。
爆炸焊接常常需要在密闭的室内进行，以便控制爆炸波的方向、速度和能量等。
爆炸焊接的设备通常由爆炸源、压力容器和工件夹具等部分组成。
工件夹具是用来固定焊件的，以防止发生偏移或撕裂等情况。
爆炸焊接具有许多优点。
首先，它可以在焊点附近产生高温和高压，提高焊接的牢固性，因此对焊接部件的质量要求较低。
其次，它可以焊接高硬度材料、难溶和难接合材料，解决了传统焊接方法难以解决的问题。
此外，爆炸焊接速度很快，焊接表面受到的热影响较小，从而减少了变形等问题。
但是，爆炸焊接也存在一些限制。
首先，爆炸焊接的设备价格较高，维护和保养也较为困难。
其次，爆炸焊接的应用领域有限，只适用于焊接特定的材料和结构。
同时，由于焊接时会产生较大的噪音和危险的爆炸波，因此必须采取安全措施。
总体来说，爆炸焊接是一种高效、可用于特定领域、对焊接质量要求较低的焊接方法，但需要细致的安全措施以确保人员和设备的安全性。
爆炸焊
四、爆炸焊的特点
1、优点 • （1）不仅在同种金属而且在异种金属之间形成一种高强度的冶 金结合焊缝。例如，Ta、Zr、Al、Ti、Pb等与碳钢、合金钢、不 锈钢的链接，用其它焊接方法难以实现，用爆炸焊则容易实现。 主要是不易产生脆性化合物层或者能把它减少至最低限度。 • （2）可以焊接尺寸范围很宽的各种零件。可焊面积从13mm2到 28m2。焊接时，若基板固定不动，则其厚度不受限制；覆板的 厚度为0.03~32mm，即所谓包覆比很高。 • （3）可以进行双层、多层复合板，也可以用于各种金属的对接、 搭接和缝焊与点焊。 • （4）爆炸焊工艺比较简单，不需复杂设备，能源丰富，投资少， 应用方便。 • （5）不需填充金属，结构设计采用复合板可以节约贵重稀缺金 属。 • （6）焊接表面不需要繁重的清理，只需去除厚的氧化物、氧化 皮、除油即可。
2、缺点 （1）被焊的金属材料必须具有足够的韧性和抗冲击能 力以承受爆炸力和碰撞。高强合金（屈服点大690MPa） 难于进行覆合。 （2）因为爆炸焊时，被焊金属间高速射流呈直线喷射， 故爆炸焊一般只用于平面或柱面结构焊接。如板与板、 管状构件、管与管板等的焊接。复杂形状的构件受到限 制。 （3）大多数在野外露天作业、机械化程度低、劳动条 件差，亦受气候条件限制。 （4）基板宜厚不宜薄，若在薄基板上施焊，需要附加 支托，从而增加制造成本。 （5）爆炸时，产生噪声和气浪，对周围有一定影响， 虽然可以进行水下、真空里或埋在沙子下进行爆炸，但 需要增加成本。
五、爆炸焊的适用范围
1、爆炸焊可焊接的金属材料
任何具有足够强度与塑性并能承受爆炸工艺 过程所要求的快速变形的金属都可以进行爆炸焊。 通常要求金属的伸长率≥5%（在50mm标距长度 上），却贝V形缺口试样的冲击吸收功≥13.5J。爆 炸焊使焊接区受到强烈的塑性变形，某些金属的 力学性能和硬度增高，而塑性下降，常常是采用 热处理清除这种硬化现象。
爆炸焊接复合材料.ppt
a) 充分利用金属化学性能的复合材料 钛、锆、铌、钽、钨、钼、铜、铝、镍、贵金属和不锈等，在相应的化学介 质中有良好的耐蚀性，它们与普通钢组成的复合板已较为广泛地应用在化工和 压力容器中。 b）充分发挥金属物理性能的复合材料 这类材料包括热双金属（热－力学性能），电力、电子和电化学用双金（电学 性能），音叉双金属（声学性能），涡轮叶片双金属（耐汽蚀性能），枪（炮） 管双金属（耐烧蚀性能），贵金属复合触点材料（耐电蚀性能），复合磁性材料 （磁学性能），复合超导材料（超导性能），以及复合原子能材料（核性能）等 。 c) 充分增强金属力学性能的复合材料 这类材料如复合纤维增强材料（抗拉强度显著提高）、复合装甲材料（各层具 有不同的硬度，可显著提高材料抗拒破甲的能力）、复合刀具材料（刀刃部分硬 度特高）、减摩复合材料（内层材料耐摩擦磨损，外层材料承压强度高），比强 度和比刚度更高的轻型复合材料（如铝－钛、铝－镁、铝－铍、铝－锂、钛－镁 、钛－铍、钛－锂等）。
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焊特 接点
爆炸焊接工艺的实施需要一些专用设备和金 属材料、炸药和爆炸场地（采石场），以及 一些辅助工具。
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爆炸焊接的能源是廉价的炸药,与生产金属复 合材料的其他技术相比，其成本低，经济效 益显著。
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爆炸复合不仅可以用于平板复合，也可用 于管材的内包与外包复合来制备复合管材、 棒材。
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覆层材料和基层材料都可以根据实际需要而 任意选择
在这个过程中，在两板间的 接触面上，借助波的形成，一薄 层金属由于倾斜撞击和切向应力 的作用而发生强烈的塑性变形。 在此过程中又借助于金属塑性变 形的热效应将覆板高速运动的动 能的90％～95％转换成热能。
如此大量的热能在近似绝热 的情况下促使塑性变形后的金属 的温度升高。当此温度达到其熔 点以后，就会使紧靠界面的一薄 层塑性变形的金属发生熔化。剩 余的热能还会使部分塑性变形的 金属发生回复和再结晶，并使双 金属整体的温度升高。
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炸焊
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（一）爆炸焊焊接过程及原理
引爆炸药
安装炸药、雷管和焊件
爆轰波
自左向右爆轰
塑性流动和高速射流
清理
强烈塑性变形
金属净面接触
冲击动能转换成热能
高温高压
金属温度升高并熔化
金属原子扩散通过金属键形成接头
炸药化学能的大部分转换成高速运动的爆轰波和爆炸产物的动能
炸药爆炸的爆轰速度： 1500～3500m/s 瞬间释放的化学能产生的压力： 700MPa 局部瞬时高温：3000℃ 冲击波的速度： 500 ～1000m/s
可焊接尺寸范围 很宽的各种零件
可以焊接面积范围为13～28m2的各种零件。爆炸焊接时，若基板 固定不动，则其厚度不受限制，覆板的厚度为0.03 ～32mm，即 所谓包覆比很高。
可以进行双层、多层复合板的焊接，也可以用于各种金属的对接、搭接焊缝与点焊
爆炸焊工艺比较简单，不需要复杂设备，能源丰富，投资少，应用方便。
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，漩涡内部由熔化物质组成， 又称熔化槽，呈铸态组织。前漩涡以基板成分为主，后漩涡以覆板成 分为主。如漩涡内材料形成固溶体，则呈韧性；如形成金属间 化合物，则脆性增大。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。
不需要填充金属，结构设计采用复合板材，可以节约贵重的稀缺金属。 焊接表面不需要很复杂的清理，只需去除较厚的氧化物、氧化皮和油污。
爆炸复合材料 被硬化和强化
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爆炸复合材料具有不同程度的硬化和强化，即“爆炸硬化” 和“爆炸强
按试件是否预热：
热爆炸焊
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，钢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
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冷爆炸焊是将塑性很高的金属置于液氮中，待其冷硬后取出，立即进行 爆炸焊接。
爆炸焊
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此外，按产品形状可分为板-板、管-管、管-板、管-棒、 金属粉末-板爆炸焊；按爆炸的次数可分为一次、二次或 多次爆炸焊，因而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；按爆炸焊进行的地点可分为地 面、地下、水中、空中和真空爆炸焊等。目前爆炸焊工艺 还可以与常规的金属压力加工工艺和机械加工工艺联合起 来，以生产更大、更长、更薄、更粗、更细和异形等特殊 或极限形状的金属复合材料、零部件及设备。这种联合工 艺是爆炸焊技术的延伸和发展趋势。
一、爆炸焊的基本原理
爆炸焊
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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 （ 1英寸＝0.0245m)、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接在一起。 1957年，美国的弗立普杰克成功地 实现了铝和钢的爆炸焊。此后经过 焊接工作者的不断努力，爆炸焊接 技术已经得到广泛的应用。
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爆炸焊接是以炸药为能源的
压力焊、熔化焊和扩散焊 “三位一体”的金属焊接新 工艺、新技术。形成了包括金 属塑性变形特征、熔化特征和 原子间相互扩散特征的结合 区 ，及焊接接头
爆炸焊
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爆炸焊
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（二）爆炸焊界面的结合特点
根据不同爆炸焊接条件下，两金属材料之间不同的冶金结合形式：
当界面撞击速度和角度过大时，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。但如果形成脆性的金属间化合物，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 连续熔化层结合的焊接操作。
爆炸焊
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图7-3 爆炸焊结合特征 a)波状结合区 b)连续熔化层结合 c)混合性结合区
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爆炸焊
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1.优点
可形成高强度冶 金结合焊缝
（二）爆炸焊的特点
爆炸焊可在同种金属或异种金属之间形成一种高强度的冶金结合 焊缝。例如 Ta（钽）、Zr(锆）、AI、Ti、Pb（铅）等与碳素结构 钢、合金钢、不锈钢的连接，用其他焊接方法难以实现，用爆炸 焊则容易实现，这主要是因为爆炸焊能把脆性化合物层减小至最 低限度甚至不产生脆性金属层。
直线结合 波状结合
连续熔化结合
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该类结合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。这种结合形式的爆炸焊 在生产实际中很少采用，因为这种形式的爆炸焊对焊接参数的变化 非常敏感，导致接头质量不稳定和易造成未熔合等缺陷。
爆炸焊
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第七章 爆炸焊
教学目标： 1. 了解超爆炸焊的原理、工艺特点、分类及 应用范围； 2. 熟悉爆炸焊的设备与工艺，了解爆炸焊的 基本操作与安全知识。
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爆炸焊
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第一节 爆炸焊概述
爆炸焊（Explosive Welding，EW）---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。属固相焊接 。
焊缝是在两层或多层同种或异种金属材料之间，在零点几秒短暂 的爆炸过程中形成的。20世纪50年代末，国外开始了对爆炸焊较为 系统的研究。我国从1963年开始爆炸焊的试验研究，经过几十年的 发展，爆炸焊技术及其产品已应用于石油化工、造船、原子能、宇 航、冶金和机械制造等工业部门。
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爆炸焊
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二、爆炸焊的类型、特点及应用
（一）爆炸焊的类型
按接头形式不同： 按装配方式不同：
面焊 线焊 点焊
平行法 角度法
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。