爆炸焊接的应用和发展
金属复合材料爆炸焊接综合技术发展新趋势
W el di ng T echn0109Y V01．42N o．7Jul．2013专题综述1文章编号：1002—025X(2013)07-0001-05金属复合材料爆炸焊接综合技术发展新趋势汪育，史长根，李焕良，洪津，侯鸿宝(解放军理工大学，江苏南京210007)摘要：为了克服大板面爆炸焊接所面临的冲击波、地震波和噪声对周围环境的影响，实现爆炸焊接行业的大规模标准化生产，对“双立式爆炸焊接”、“水下爆炸焊接”和“爆炸+轧制”等3种新型工艺技术进行了综合分析，从而指出上述技术方法在节能减排、降低危害和质量控制等方面优势明显．运用数值模拟、理论分析和试验测试相结合的方法，对上述技术方法的工艺参数、防护技术及综合运用进行研究是爆炸焊接综合技术发展的新趋势。
关键词：爆炸焊接；双立武；水下焊接；爆炸+轧制中图分类号：TG456．6文献标志码：B爆炸焊接亦称爆炸复合．是一种利用炸药爆轰所产生的巨大能量使两层或多层的同种或异种金属材料发生高速倾斜碰撞而形成固相冶金结合的高能加工技术[¨。
爆炸焊接作为一种高效、低廉的新型焊接技术，具有结合强度高、材料适用性广和后续加工性好等优点。
其在异种金属等焊接领域具有不可替代的地位。
目前，爆炸焊接复合材料已广泛应用于航空航天、核能电力、制盐制碱、石油化工、武器装备等高科技领域。
迄今为止．国内外学者对爆炸焊的焊接机理、微观组织、材料性能及应用等方面进行了大量的理论与试验研究，并提出了具有实践指导意义的可焊性窗口和小波结合理论[引。
但关于爆炸焊的危害及防护方面的研究较少，现行的爆炸焊接生产一般都是单体的分散式野外作业，炸药爆炸产生的强大冲击波、地震波和噪声严重影响了周围房屋的安全和百姓的正常生活。
其粗放的半机械化生产模式已经不能满足生态环境可持续发展的要求，并严重阻碍了爆炸焊接行业的发展。
总结国内外大量关于爆炸焊接的理论研究与实践经验可发现，“双立式爆炸焊收稿日期：2013-01—09基金项目：江苏省成果转化专项基金资助项目(B A2012030)；解放军理工大学青年预研基金项目(K Y G Y Z LX Y l219)接”、“水下爆炸焊接”和“爆炸+轧制”等3种新型工艺能有效解决上述问题，对推动爆炸焊接行业实现低碳环保、大规模标准化生产具有重要意义。
十、爆炸焊接
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。
爆炸焊接和金属复合材料
爆炸焊接和金属复合材料爆炸焊接是用炸药作能源进行金属间焊接的一门新兴的边缘学科和很有实用价值的高新技术。
它的最大特点是在一瞬间能够将相同的、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。
本文综述爆炸焊接的过程和本质、特点和应用，以及发展前景。
1 爆炸焊接的过程和本质以爆炸复合板为例，爆炸焊接的过程能够这样地来描述：如图1所示，置于地面之上的两块金属板（例如钛板和钢板）以一定的间隙距离支撑起来，当均匀布放在复板上面的炸药被雷管引爆之后，爆轰波和爆炸产物的能量便在其上传播并将一部分传递给它，使复板向下运动并加速，随后高速向基板倾斜撞击。
借助该撞击过程将复板高速运动的动能在撞击面上转变成金属之间的焊接能，使它们强固地焊接在一起。
1 雷管，2 炸药，3 复板，4 基板，5 基础（地面），Vd 爆轰速度，1/4Vd 爆炸产物速度，Vp 复板下落速度，Vcp 碰撞点S的移动速度、即焊接速度由于复板和基板在高压、高速、高温和瞬时下倾斜撞击，在它们的接触面上将发生许多的物理和化学过程、即冶金过程，例如界面两侧一簿层金属的塑性变形、熔化和原子间的扩散等。
不同的金属材料就是在这些冶金过程中实现冶金结合的。
爆炸焊接的焊接过渡区——结合区还具有波形特征（图2）。
不同的金属组合在不同的工艺条件下它们的波形形状和波形参数也不同。
据分析和研究，这种波形与在金属中和界面上波动传播的爆炸载荷密切相关，并且是爆炸焊接过程中能量转换和金属间结合的基础。
图2 一些爆炸焊接双金属结合区的波形形貌（均缩小1倍）如上所述，爆炸焊接结合区具有金属的塑性变形、熔化和扩散的特征。
在常规的焊接工艺中，这些特征分别为单一的压力焊、单一的熔化焊和单一的扩散焊所特有。
这就是说，爆炸焊的机理“综合”或称“融合”了压力焊、熔化焊和扩散焊三种机理。
由此能够推论爆炸焊是压力焊、熔化焊和扩散焊的“三位一体”的一种焊接新技术。
爆炸焊接工艺介绍
2. 双金属管
3. 热交换器的管与管板连接
4. 各种过渡接头
5. 大直径管线
注意事项
1. 材料需有足够的塑性和韧性
2. 低熔点金属不宜用爆炸焊
常见的金属组合
不锈钢/钢，钛/钢，铜及其合金/钢，镍及其合金/钢，铝及其合金钢，铝/铜，锆/钢，银/钢，银/铜等
4. 焊接面积可变，范围大
5. 焊接后材料强度、硬度提高，韧性有所下降
优点
1. 设备简单，生产费用低
2. 适用于大型和难以焊接的金属组合件
3. 结合强度高，界面电阻小
4. 适合工业化生产Fra bibliotek缺点1. 涉及危险物质，操作需谨慎
2. 声响和震动可能不受欢迎
3. 受气候和天气影响
4. 难以实现自动化和机械化
应用
爆炸焊接工艺介绍
类别
详情
定义
利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法
原理
炸药爆炸时产生冲击波，使金属受到高速撞击，在短暂冶金过程中相结合
能源
炸药（通常为铵盐类或铵油类的低速混合炸药）
特点
1. 极短时间内完成，金属整体不承受高温
2. 固态连接，不加填充金属
3. 对材料有广泛适应性，适用于异种金属组合件
爆炸焊
⑤为了将边部缺陷引出复合板之外，幵保证边部质量， 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
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。
26
③生产过渡接头
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年代刜期，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
爆炸焊的収展
32
⑦其它应用
铝+钢
铜+钢
33
(3)爆炸焊的常见缺陷及防止措施
① 结合不良
指爆炸焊后，复板与基板之间全部或大部分没有 结合，或者即使结合强度甚低。要克服这种缺陷首先 应选用低爆速炸药，其次是使用足够的炸药量和适当 的间隙距离，另外选择好起爆位置，使之能缩短间隙 排气路程，创造有利于排气的条件。 ②鼓包 在复合板上局部位置有凸起，其间充满气体，敲 击时収出“梆梆”声。要消除鼓包除了选择合适炸药 量和间距外，主要注意要造成良好的排气条件。
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。
2024年金属爆炸焊接市场发展现状
金属爆炸焊接市场发展现状概述金属爆炸焊接作为一种高效、可靠的焊接方法，广泛应用于各个领域。
本文将对金属爆炸焊接市场的发展现状进行分析，包括相关技术的应用范围、市场规模、竞争格局等方面的内容。
技术应用范围金属爆炸焊接技术主要应用于以下领域：1.能源行业：在核电站、石油化工等行业中，金属爆炸焊接可以应对高温、高压的工作环境，确保设备的安全可靠性。
2.航空航天领域：金属爆炸焊接在航空发动机、航天器构件等的制造中起到重要作用，提升了零部件的连接强度和寿命。
3.汽车制造业：金属爆炸焊接可以用于汽车发动机的缸盖和缸体连接，提高了汽车发动机的性能和可靠性。
4.建筑工程：在大型钢结构的连接中，金属爆炸焊接可以提供更牢固的连接方式，增加结构的稳定性。
市场规模金属爆炸焊接市场规模持续增长，主要得益于以下几个因素：1.技术优势：金属爆炸焊接以其独特的优势，如瞬时高温、高压和高应变率等，使得焊接接头具有较高的连接强度和良好的界面性能。
2.应用需求：随着工业化进程的推进，对高性能、高可靠性焊接接头的需求不断增长，金属爆炸焊接技术得到了广泛应用。
3.市场竞争：市场上存在多家专业的金属爆炸焊接设备和服务提供商，加强了市场竞争，推动了技术的进一步发展和市场规模的扩大。
根据市场研究机构的数据显示，金属爆炸焊接市场在过去几年中以每年约10%的增长率增长，预计未来几年内将继续保持良好的发展态势。
竞争格局金属爆炸焊接市场存在多家主要厂商竞争，其中一些公司在技术研发和市场拓展方面处于领先地位。
竞争格局主要表现为以下几个方面：1.公司规模：大型跨国公司在金属爆炸焊接市场中具有较大优势，拥有雄厚的技术实力和全球市场拓展能力。
2.技术创新：竞争激烈的市场使得各家企业不断进行技术创新，开发出更加高效和可靠的金属爆炸焊接设备和工艺。
3.服务支持：公司的售后服务支持能力也是竞争的关键因素之一，服务质量和及时响应能力将影响客户的满意度和忠诚度。
由于金属爆炸焊接市场的前景广阔，各家企业纷纷加大对研发和市场拓展的投入，以争夺更多市场份额。
爆炸焊接和爆炸复合材料
爆炸焊接和爆炸复合材料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。
1 爆炸焊接的过程将炸药、雷管、覆板和基板在基础（地面）上安装起来。
当置于覆板之上的炸药被雷管引爆后，炸药的爆炸化学反应经过一段时间的加速便以爆轰速度在覆板上传播。
随着爆轰波的高速推进和爆炸产物的急骤膨胀，炸药化学能的大部分便转换成高速运动的爆轰波和爆炸产物的动能。
随后该动能的一部分传递给覆板，从而推动覆板向基板高速运动。
在两板之间的空气迅速和全部排出的同时，覆板和基板随即在接触点上依次发生撞击。
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。
由金属物理学的原理可知，在爆炸焊接过程中，由于不同金属间的高的浓度梯度，界面上的高压、高温和高温下金属的塑性变形及熔化等条件的存在及其综合作用，必然导致基体金属原子间的相互扩散。
这样，当界面上那一薄层塑性变形的和熔化了的金属迅速冷凝后，便在界面上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。
此结合区就是2种金属之间的焊接过渡区，亦称焊接接头。
众所周知，爆炸焊接双金属的结合区在一般和正常的情况下还具有波形特征（图2）。
此波形的形成与爆炸载荷在金属中和界面上的波动传播有关，并且不同强度和特性的金属材料，在不同强度和特性的爆炸载荷作用下，发生不同强度和特性的相互作用──冲击碰撞，便在结合界面上形成不同形状和参数（波长、波辐和频率）的波形。
爆炸焊
由于爆炸焊是一个具有高温、高压、高速的复杂物理
化学过程，对一些关键性问题，如爆炸载荷作用下复
板的确切运动情况、射流在爆炸焊中的作用、焊接界
面的成波机理等目前尚未有清楚的认识，生产中还要
靠试验来确定最优参数。
材料科学与工程学院
压力焊
25
25
特种焊 通常成功的爆炸焊接界面都是呈规则的波状界面， 这些波也称为界面波，如图所示。良好的爆炸焊 接结合在很大程度上与射流的形成有关，而射流 取决于板件的碰撞角、碰撞点移动速度、复板打 击速度以及基复板材的物理、化学性能等。
压力焊
23
23
特种焊
1.两种基体金属间不能形成合金； 2.焊接过程中金相组织发生变化或产生新的组织使接头
性能变差； 3.熔合区和热影响区的机械能、塑性降低； 4.基体金属热膨胀系数不同而引起无法消除的热应力； 5.因塑性变差和应力增加往往容易引起裂纹。
材料科学与工程学院
压力焊
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特种焊
爆炸焊是利用炸药的爆轰能量使被焊材料的焊接面高 速斜碰撞基体金属，碰撞产生的压力足以使被焊金属 界面产生剧烈的局部塑性变形。
爆炸时瞬时释放的化学能产生 700MPa 以上的高压、局
部达3000℃的高温和（500～1000m/s）高速冲击波，作用在
焊件上并发生猛烈撞击，在接触面的撞击点上产生射流。射
流冲刷作用清除了表面氧化膜和吸附层，使洁净的金属表面
相互接触并在高压下紧密结合形成金属键。随炸药的连续爆
炸，界面向前推移，形成连续的爆炸结合面。
（二）按装配方式分
a)平行法
b)角度法
复合板爆炸焊装配示意图
1-雷管 2-炸药 3-缓冲层 4-覆板 5-基板 α-安装角 h-间隙
爆炸焊接
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。
164(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165图10.2 多层爆炸焊接的两种方法166图10.3 常见焊件布置、布药、介质条件、产品结构形式167(a)～(h) 搭接；(i)、(j) 对接168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。
爆炸焊接工艺简介
爆炸焊接工艺简介爆炸焊接是一种传统的焊接工艺，通过利用爆炸能量在金属材料之间产生高温和高压，实现金属材料的连接。
本文将对爆炸焊接的工艺原理、应用范围以及优缺点进行简要介绍。
一、工艺原理爆炸焊接的工艺原理是通过在两个或多个金属材料的接触面之间施加高压和高温，使得金属材料发生局部的液态或者塑性形变，并在材料相互接触的时候形成金属结合。
这种焊接方式常用于连接高熔点金属，如钨、铌等。
爆炸焊接过程中，首先需要将要焊接的金属材料堆叠在一起，然后在堆叠材料的顶部放置一个爆炸物质。
当爆炸物质引爆时，会在瞬间产生高温和高压，使得金属材料融化或变形，并形成焊缝。
焊接完成后，可以通过热处理或者其他方法来进一步强化焊接接头。
二、应用范围爆炸焊接工艺具有一些独特的优点，因此在一些特殊的应用领域得到了广泛的应用。
以下是几个常见的应用范围：1. 航天航空领域：爆炸焊接被广泛应用于航天航空领域，尤其是连接高强度金属材料的焊接。
它可以用于制造航空发动机部件、储气罐等。
2. 能源行业：在核能行业中，爆炸焊接可用于制造核反应堆的表壳和燃料罐等组件。
此外，爆炸焊接还可以用于制造石油和天然气管道。
3. 建筑工程领域：爆炸焊接可以用于连接钢结构，如桥梁、高层建筑等。
4. 汽车制造业：爆炸焊接可以用于连接汽车发动机排气管、车身结构等。
三、优缺点爆炸焊接工艺有其独特的优缺点，具体如下：1. 优点：- 焊接速度快：爆炸焊接是一种瞬时焊接工艺，焊接时间很短，可以提高生产效率。
- 焊接强度高：爆炸焊接可以在金属材料的接触面上产生高压和高温，使得焊缝强度高且均匀。
- 可用于多种金属材料：爆炸焊接可以用于焊接各种金属材料，包括高熔点金属。
2. 缺点：- 设备投资大：爆炸焊接需要特殊的设备，包括爆炸物质、传输和控制系统等，设备投资较大。
- 环境污染：爆炸焊接过程中会产生大量的气体和噪音，对环境造成一定的污染。
- 不适用于薄材焊接：由于焊接过程中的高温和高压，爆炸焊接不适用于焊接薄材。
爆炸焊接技术及工程应用
爆炸焊接技术及工程应用王宇新1,2，李晓杰1,2，王小红1,2，闫鸿浩1,2（1. 大连理工大学工程力学系，大连 116024； 2. 工业装备结构分析国家重点实验室，大连 116024）[摘要] 爆炸焊接作为一种特殊焊接技术广泛应用于生产各种金属复合板材，爆炸焊接复合板材不仅结合强度高，还可以实现多种不同金属材料的大面积复合，从而有效地降低了贵金属材料成本。
除了介绍爆炸焊接基本原理、爆炸焊接窗口和试验技术外，还对当前爆炸焊接新技术和新产品开发作了讨论，同时也介绍了爆炸焊接复合金属材料在不同行业领域的应用以及未来的发展前景。
关键词： 爆炸焊接；复合板；焊接窗口；爆炸试验；复合管DOI:10.16080/j.issn1671–833x.2019.12.042广泛应用，金属复合板产量也迅速增长。
到目前为止，我国金属爆炸焊接复合材料产量占据世界总量50%。
随着爆炸焊接理论和技术研发日臻成熟，金属复合板材应用行业不断拓宽，各类金属复合板产量也在持续增长，在轨道交通、船舶工业、化工业、核工业、航空航天和武器装备等领域发挥了不可替代的作用。
本文将对爆炸焊接基本理论、试验方法、新技术和新产品进行介绍，并对爆炸焊接技术的应用前景加以分析。
爆炸焊接理论1 爆炸焊接基本原理爆炸焊接属于一种物理焊接技术，是利用炸药爆轰压力驱动复板与基板高速碰撞，碰撞界面的金属材料发生塑性变形和熔化，从而使得两种金属紧密地结合在一起[7–8]。
金属爆炸焊接基本原理如图1所示。
两种金属板材爆炸焊接通常是将基板与复板在地面上平行布置，然后炸药均匀铺装在复板上表面，复板与基板需要保持一定的初始间隙。
20世纪50年代，美国开始研究金属爆炸焊接技术，并由杜邦公司成功实现了大面积金属复合板的爆炸焊接。
1958年，日本延冈火药厂、旭化成工业公司、三菱钢铁研究所和神户钢铁公司等企业相继开展了爆炸焊接技术研究与金属复合板加工业务。
此后，前苏联、英国、瑞典、德国等也陆续应用爆炸焊接技术开发金属复合材料，促使爆炸焊接技术逐步走向成熟[1–3]。
爆炸焊概述
爆炸焊大多在野外露天作业，机械化程度低、劳动条件差，易受气候条件限制。 产生噪声和气浪
爆炸焊时产生的噪声和气浪，对周围环境有一定影响。虽然可 以进行水下、真空或埋在沙子下进行爆炸，但要增加成本。
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
（三）爆炸焊的应用
12
爆炸焊接主要用于制造金属复合板材，使其表面或覆层具有某种特殊的性能； 也可以用于异种材料（异种金属、陶瓷与金属等）过渡接头，使其具有良好 的力学性能、导电性能和耐腐蚀性能等。
2
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊 （一）爆炸焊焊接过程及原理
引爆炸药 爆轰波
3
安装炸药、雷管和焊件
清理
自左向右爆轰
强烈塑性变形
塑性流动和高速射流
金属净面接触
高温高压
冲击动能转换成热能 金属原子扩散通过金属键形成接头
金属温度升高并熔化
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
17
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊 （5）利用爆炸焊制造铜的六角形蜂窝结构
制造工艺是在铜管内同时爆炸压紧和焊接一束镀铜的铝 丝，然后用苛性钠把铝完全从结构中溶解掉，最后剩下的 便是铜六角形蜂窝结构。
18
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
19
第二节 爆炸焊工艺
一、爆炸焊工艺流程 （一）焊前准备 接头设计 被焊材料的表面清理
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
（二）爆炸焊的特点
91Leabharlann 优点可形成高强度冶 金结合焊缝
爆炸焊接原理
爆炸焊接原理爆炸焊接是一种利用高能量爆炸波来实现金属材料连接的焊接方法。
它是一种非常特殊的焊接方法，通常用于焊接大型零部件或者不易进行传统焊接的材料。
爆炸焊接原理是通过在两个金属工件之间设置爆炸药，当引爆药品时，产生的高压气体会在工件之间形成冲击波，将工件表面的氧化层和污染物清除，同时还会使得金属表面变软，从而实现金属材料的连接。
爆炸焊接的原理可以分为几个关键步骤。
首先是爆炸药的引爆，引爆后产生的高压气体会在工件之间形成冲击波，这个过程需要非常精确的控制，以确保冲击波的能量和方向符合要求。
其次是冲击波的作用，冲击波会将工件表面的氧化层和污染物清除，同时也会使得金属表面变软，为焊接做好准备。
最后是金属材料的连接，当冲击波过后，金属表面会非常干净，并且变软，这时候可以将两个工件放在一起，利用冲击波的能量将它们连接在一起。
爆炸焊接的原理有很多优点。
首先，它可以焊接大型零部件，传统焊接方法往往难以胜任这样的任务。
其次，爆炸焊接可以焊接不同种类的金属，因为它不依赖于金属的熔点，而是依靠冲击波的能量来实现连接。
此外，爆炸焊接还可以在一定程度上提高金属材料的强度和韧性，因为冲击波可以改变金属的晶体结构，使其性能得到提升。
然而，爆炸焊接也存在一些局限性。
首先，它需要非常精确的控制，一旦控制不当，就有可能导致焊接质量不稳定。
其次，爆炸焊接的设备和工艺要求都比较高，投资成本也比较大。
此外，爆炸焊接在焊接过程中会产生较大的冲击和振动，对工件和设备都会造成一定的损伤。
在实际应用中，爆炸焊接通常用于一些特殊的领域，比如航空航天、船舶制造、核工业等。
在这些领域，爆炸焊接可以发挥其独特的优势，实现一些传统焊接方法无法实现的任务。
同时，随着材料科学和焊接技术的不断发展，爆炸焊接也在不断改进和完善，为更多领域的应用提供可能。
综上所述，爆炸焊接是一种利用高能量爆炸波来实现金属材料连接的特殊焊接方法，其原理和优缺点都需要认真对待。
在实际应用中，需要根据具体情况来选择合适的焊接方法，以确保焊接质量和效率。
爆炸焊的概念
爆炸焊的概念爆炸焊是一种利用爆炸能量产生高温高压来进行焊接的一种方法。
它是通过爆炸波在毫秒或微秒的时间内产生的超高温度和超高压力来实现焊接的。
在焊接过程中，当爆炸波通过物体时，能量被转化为热能，使物体局部区域达到高温，并产生极高的压力，从而将焊接接头连接在一起。
爆炸焊的焊接原理基于爆炸波的特性。
当高能爆炸物质燃烧或爆炸时，产生的爆炸波在极短的时间内导致局部区域的温度和压力瞬间升高。
这种瞬间高温和高压的效应可用于焊接，使得焊接接头处于高温状态，并在高压的作用下形成强烈的焊接接触。
爆炸焊通常使用炸药、燃烧炸药或高能炸药作为能源。
当引爆药被点燃或引爆时，燃烧物质瞬间释放出大量的能量，形成爆炸波。
这个爆炸波以超高速度蔓延，并在瞬间将接触区域加热到数千摄氏度的高温。
同时，巨大的冲击波和高压也会被施加在焊接接头上，使它们变形并产生巨大的焊接接触面。
当爆炸波结束时，高温区域会迅速冷却，形成焊接接头。
爆炸焊可以在各种材料之间进行焊接，包括金属材料、合金、陶瓷等。
它可以用于焊接各种形状和大小的接头，包括平板、管道、薄壁结构等。
由于爆炸焊的焊接时间非常短暂，并且焊接过程没有热输入，因此不会导致材料的热影响区，减少了材料变形和裂纹的风险。
此外，爆炸焊也可以在高真空或惰性气体环境下进行，避免了杂质和气体的污染问题。
然而，爆炸焊也存在一些缺点和限制。
首先，爆炸焊的设备和材料成本较高，操作复杂，需要专门的设备和培训。
此外，由于焊接过程中产生的高温和高压，爆炸焊在某些材料和结构上可能导致变形、裂纹或熔化等问题。
因此，对于某些脆性材料和高精度要求的焊接接头，爆炸焊可能并不适用。
最后，爆炸焊在焊接接头中可能引入一些缺陷和杂质，需要进一步的处理和测试。
总之，爆炸焊是一种利用爆炸波产生的高温高压来进行焊接的方法。
它在焊接接头上产生极高的温度和压力，使得焊接材料达到瞬时的熔化点，并形成强烈的焊接接触。
爆炸焊适用于各种材料和结构的焊接，在一些特殊的情况下具有独特的优势。
2024年金属爆炸焊接市场规模分析
2024年金属爆炸焊接市场规模分析引言金属爆炸焊接是一种高能焊接技术，通过瞬间释放的能量，将金属材料迅速加热并结合。
近年来，随着制造业的发展和需求的增加，金属爆炸焊接市场得到了快速发展。
本文将对金属爆炸焊接市场的规模进行分析。
市场规模分析金属爆炸焊接市场规模的分析主要基于市场容量和市场需求两个方面的考虑。
市场容量分析金属爆炸焊接市场的容量主要受制造业的需求影响。
近年来，全球范围内制造业的发展迅速，特别是汽车、航空航天、能源等领域的快速发展对金属爆炸焊接技术提出了更高的要求。
这促使金属爆炸焊接设备和服务的市场需求不断增长。
市场需求分析金属爆炸焊接市场的需求主要分为设备和服务两个方面。
设备需求分析金属爆炸焊接设备在制造业中应用广泛，其需求量与制造业的需求密切相关。
制造业的快速发展和对高效焊接技术的需求推动了金属爆炸焊接设备的市场需求增长。
目前，全球市场上的金属爆炸焊接设备供不应求。
服务需求分析金属爆炸焊接技术的应用对专业的技术服务支持不可或缺。
随着金属爆炸焊接技术的不断发展和普及，市场对技术服务的需求也在增加。
市场上已经形成了一些专业的金属爆炸焊接技术服务提供商，但市场需求仍有待进一步满足。
影响市场规模的因素金属爆炸焊接市场规模的增长受多种因素影响。
制造业发展制造业的发展与金属爆炸焊接市场规模密切相关。
制造业的快速发展和对高效焊接技术的需求推动了金属爆炸焊接市场的增长。
技术进步随着科技的不断进步，金属爆炸焊接技术也得到了持续改进和创新。
新技术的应用使金属爆炸焊接更加高效、可靠和经济，这进一步推动了市场的发展。
政策和法规政府的支持和相关法规的制定对金属爆炸焊接市场的发展具有积极作用。
政策和法规的鼓励和引导为金属爆炸焊接技术的应用提供了支持和保障，有助于市场规模的增长。
市场趋势分析金属爆炸焊接市场存在一些明显的趋势。
技术的推广和普及随着金属爆炸焊接技术的成熟和应用的推广，越来越多的制造业开始意识到金属爆炸焊接的优势。
爆炸焊接应用
爆炸焊接应用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，可以获得强度很高的焊接接头。
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。
现代工业需要多种多样的金属复合材料，爆炸焊接工艺应运而生。
利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法。
20世纪50年代末期,在用爆炸成形方法加工零件时,发现零件与模具之间产生局部焊合现象，由此产生了爆炸焊接的方法。
爆炸焊接时,通常把炸药直接敷在覆板表面,或在炸药与覆板之间垫以塑料、橡皮作为缓冲层。
覆板与基板之间一般留有平行间隙或带角度的间隙，在基板下垫以厚砧座。
炸药引爆后的冲击波压力高达几百万兆帕，使覆板撞向基板，两板接触面产生塑性流动和高速射流，结合面的氧化膜在高速射流作用下喷射出来，同时使工件连接在一起。
爆炸焊分点焊、线焊和面焊。
接头有板和板、管和管、管和管板等形式。
所使用炸药的爆轰速度、用药量、被焊板的间隙和角度、缓冲材料的种类、厚度、被焊材料的声速、起爆位置等，均对焊接质量有重要影响。
爆炸焊所需装置简单，操作方便，成本低廉，适用于野外作业。
爆炸焊对工件表面清理要求不太严，而结合强度却比较高，适合于焊接异种金属，如铝、铜、钛、镍、钽、不锈钢与碳钢的焊接，铝与铜的焊接等。
爆炸焊已广泛用于导电母线过渡接头、换热器管与管板的焊接和制造大面积复合板。
图2是异种金属爆炸焊的焊接界面金相照片,基板为12NiCrMoV钢，覆板为B30，焊接界面为良好的波状接合。
炸焊接是利用炸药的能量，将两件(或多件)复合材料，在爆轰波作用下，实现高速斜碰撞而焊接在一起。
爆炸焊接作为一种特种焊接技术，在国防、航空、航天、石油、化工、机械制造等许多领域得到了广泛的用。
爆炸焊接最突出的特点是:可将性能差异极大、用通常方法很难熔焊在一起的金属焊接在一起;爆炸焊接结合面的强度很高，往往比母体金属中强度较低的母体材料的强度还高。
爆炸复合板原理
爆炸复合板原理
爆炸复合板是一种新型的复合材料，它由两层金属板通过爆炸焊接而成。
这种材料具有高强度、高韧性和优异的防护性能，被广泛应用于军事、航空航天、汽车和建筑等领域。
爆炸复合板的制备过程中，首先需要准备两层金属板。
这两层金属板可以是同种金属，也可以是不同种金属。
在这两层金属板之间放置一定量的爆炸剂，并将其密封起来。
然后，在一个安全的环境下进行爆炸焊接。
在爆炸焊接过程中，爆炸剂会产生高温和高压力，使得两层金属板迅速相互挤压并形成化学键结合。
同时，由于爆炸副产物的惯性作用和反冲力，使得两层金属板之间形成了一个非常均匀的界面，并且使得界面上存在着大量的微观结构缺陷。
这些微观结构缺陷包括位错、孪晶、晶界等等。
它们对材料的力学性能和防护性能都具有重要影响。
例如，位错可以增加材料的塑性变形能力，孪晶可以提高材料的韧性和断裂韧度，晶界则可以有效阻挡裂纹的扩展。
此外，爆炸复合板还具有一些其他特殊的性质。
例如，它可以在一定
程度上吸收冲击波和爆炸能量，并将其转化为热能或机械能。
这使得它在防护装备和车辆等领域中得到广泛应用。
总之，爆炸复合板是一种新型的复合材料，具有高强度、高韧性和优异的防护性能。
它的制备过程简单、成本低廉，并且可以根据需要调整其结构和组成。
因此，在未来的应用中，爆炸复合板将会得到更加广泛的应用和发展。
爆炸加工
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另外, 另外 新兴爆炸加工技术还在不断出现与发 展,如：爆炸深井整形、水下爆炸焊接、爆 如 爆炸深井整形、水下爆炸焊接、 炸粉末烧结, 以及爆炸与爆轰合成超硬材料、 炸粉末烧结 以及爆炸与爆轰合成超硬材料、 纳米材料爆炸技术甚至已经深人到生物、 纳米材料爆炸技术甚至已经深人到生物、 食品、织物等领域, 食品、织物等领域 如： 水下爆炸冲击对肉 类嫩化、亚麻处理、果类处理。 类嫩化、亚麻处理、果类处理。
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4.爆炸加工发展的趋势展望 爆炸加工发展的趋势展望
目前, 目前 我国爆炸焊接复合板产品几乎占了世界复合板市场 的一半, 的一半 这种趋势给我国爆炸加工企业带来巨大的商业契 机。广阔而需求旺盛的国际市场将使我国爆炸加工企业的 竟争对象和方式发生变化。 竟争对象和方式发生变化。 煤改油、电厂脱硫脱硝、 煤改油、电厂脱硫脱硝、海水淡化等新兴技术的发展为复 合材料的应用增加了新的市场。新技术、 合材料的应用增加了新的市场。新技术、新概念的设计思 维也正因为爆炸焊接的独特引起科研技术工作者的兴趣, 维也正因为爆炸焊接的独特引起科研技术工作者的兴趣 如夹心薄复合材料、薄覆层钦钢和异型复合材料等。 如夹心薄复合材料、薄覆层钦钢和异型复合材料等。
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目前包括我国在内的世界上为数
不多的几个国家已经利用爆炸 加工技术（ 加工技术（尤其是爆炸焊接技 进行产品的开发和生产, 术） 进行产品的开发和生产 并 且大量地应用石油、化工、 且大量地应用石油、化工、冶 机械、电子、电力、汽车、 金、机械、电子、电力、汽车、 轻工、宇航、核工业、造船等 轻工、宇航、核工业、 各工业领域。 各工业领域。
其中就有铜及其合最大复合板的面积达到了10page16page17page18按照我国不锈钢板材用于复合板材料上的比例为5左右估算我国不锈钢板材生产量将达到900万t不锈钢用于爆炸复合的量将达到40尽管爆炸焊接复合材料和爆炸成型爆炸消除残余应力爆炸硬化等已达到工业化生产阶段但关于这些技术的研究仍然处于热点状态
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系，对这一现象许多学者提出了不同的机理和模型。Ａｂｒａｈ锄一
ｓｏｎ等提出了覆板流侵彻机理，但这种理论不能解释旋涡区的 形成以及波形参数与旋涡区之间的关系。Ｈｕｎｔ Ｊ Ｎ提出了赫尔 姆霍尔茨不稳定机理，认为波的形成是由于流体中的赫尔姆霍
尔茨不稳定性，后来，Ｒｏｂｉｎｓｏｎ Ｊ Ｌ又通过计算证明了赫尔姆霍
者今后的努力方向。
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２．２爆炸焊接的试验及应用研究
爆炸焊接的试验及应用研究是爆炸焊接研究内容的一个重 要组成部分，对于完善和丰富爆炸焊接理论及获得性能优良的 复合材料具有重要意义。
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万方数据
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长期以来，对爆炸焊接机理的研究一直是建立在试验分析 基础之上的。近年来，许多学者提出了很多有价值的研究成果， 例如许多学者通过对界面过渡层的研究，认为爆炸焊接的界面 结合综合了压力焊、熔化焊和扩散焊的特点［２’１ ６｜。刘玉存等通 过金相显微镜、电镜扫描、电镜透射等检测手段研究了Ａ３钢与 黄铜的爆炸焊接机理，认为金属在受到高速碰撞发生塑性变形
Ａｂｓｔｍｃｔ
Ｂａｓｉｃ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｗｅｌｄｉｎｇ
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ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌ ｄ．Ａ ｂｒｉｅｆ ｒｅｖｉｅｗ ｉｓ ｇｉｖｅｎ
由此可见，爆炸焊接是一个非常复杂的过程，它综合了熔化 焊、压力焊与扩散焊的特点，与其他连接方法相比具有显著的优
点‘１～…。
王建民：男，１９７９年生，博士研究生，主要从事爆炸焊接理论与技术的研究
万方数据
爆炸焊接的应用与发展／王建民等
・４３・
的考虑，因此在公式的使用上有一定的盲目性。为了能够定量 描述覆板的运动过程和运动姿态，许多学者用二维的简化公式 描述覆板的运动规律。二维公式不仅给出了覆板偏转角和飞行 速度的关系，而且也给出了爆速、炸药密度和多方指数对覆板运 动的影响。显然，二维公式较Ｇｒｕｎｅｙ的半经验公式和一维平板 运动公式更能揭示覆板的运动规律。 ‘爆炸焊接中的另一理论问题是界面波的形成机理。一般认 为爆炸焊接中界面的周期性波动与金属板的复合质量有直接关
尔茨失稳性［９］。这种理论要求界面上要存在射流，然而它不能 解释对称碰撞时出现的界面波。Ｃｍｗｎ
Ｇ
Ｒ等提出了卡门涡脱
落机理，认为液流在越过撞击点流动时，撞击接触点就像一个固 态障碍物一样，因此在撞击后出现了涡街口…。但该理论不能解 释在既无焊接又无射流时波的形成，也没指出障碍物是什么和 怎样形成的，没说明液流的来源及为什么流动。ＧＤｄｕｎｏｖ ｓ Ｋ 等则提出了应力波机理，这种机理完全不同于以上３种机理，认 为波的形成不一定要产生射流，而把波的形成归因于应力波的 作用。印度学者Ｐａｔｗａｒｔｈａｎ Ｗ Ｄ提出了波形形成的另一种模
炸焊接技术也用在了非晶态合金的研制中［３４’３
虽然爆炸焊接的应用研究发展迅速，但在某些方面却仍存 在不足，特别是对爆炸焊接产品及其后序加工工艺的研究明显 不足，例如爆炸焊接复合板的残余应力、残余变形即爆炸硬化以 及爆炸复合板的热处理工艺等。此外，爆炸焊接的机械化、自动 化也是一项值得研究的课题。爆炸焊接体力劳动强度大，产生的 粉尘、噪音等污染也严重威胁着技术人员的身体健康；同时，人们 对炸药往往存在一定的恐惧感。因此实现爆炸焊接生产过程的 机械化和自动化尤为重要，但目前这方面的研究却明显不足。
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＤｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＥｘｐｌｏｓｉＶｅ
Ｗｅｌｄｉｎｇ
ＷＡＮＧ Ｊｉａｎｍｉｎ，ＺＨＵ
Ｘｉ，ＬＩＵ Ｒｕｎｑｕａｎ
４３００３３）
（Ｄｅｐｔ．ｏｆ Ｎａｖａｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｏｃｅａｎ Ｅｎｇ．，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖ．ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅ“ｎｇ，Ｗｕｈａｎ
２爆炸焊接的研究现状
２．１
型，认为在碰撞区内由于高温高压会产生一个塑性流体性质的 层，在组合金属系统内，碰撞也会产生强烈的横向振动，该振动 “以波的形式存在于塑性流体区域内。此外，我国学者郑哲敏教 授认为爆炸焊接波状界面的形成机理应该属于流体弹塑性模型 中的稳定性问题，提出热塑失稳与波状界面失稳并存的观点。 当碰撞压力小时，爆炸焊接形成的是平直界面；随着覆板流速度 和碰撞角的增大，界面上将会出现２种失稳形态，形成波状结合 界面［１“。值得一提的是，郑远谋认为波形成的流体力学理论不 能成立，爆炸焊接结合区波形成的机理只能从金属物理学的观 点出发去探讨。他认为波的形成是由于爆炸反应是以波的形式 进行的，爆炸载荷是以波的形式向前传播并作用在覆板上，从而 使覆板产生波状塑性变形［２’１２￣１…。需要强调的是用流体力学理 论只能解释界面波的形成机理，不能解释为表面波的产生。 爆炸焊接过程是一个十分复杂的过程，尽管人们建立各种
・４４・
材料导报
２００６年１月第２０卷第１期
５。。
和扩散中会发生熔解和化合，金属的爆炸焊接综合了熔化焊、压 力焊、扩散焊以及射流的特点［１“。赵浩峰等认为爆炸复合界面 存在熔化区，并且熔化区的形成是由于碰撞时被截断的射流构 成的［１ ８｜。郑远谋认为金属的爆炸焊接是焊接方法的一种，也是 一种冶金过程，这个过程也就存在扩散［２］。文献［１９］报道在铝一
１匡雪。 ７荔＝＝ｉ飘
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，，，，』；；；；；：：：ｉ：：；：：：；：；：；：习，，，，，：
（ｂ）Ｐａｒａｌｌｅｌ
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Ｚ７７力，７７Ｚ耳７７：巧ｒ７７７：７了７Ｚｒ，刀７７７＝
（ａ）Ｉｎｃｌｉｎｅｄ
ｓｅｔ—ｕｐ
．１一Ｄｅｔｏｍｔｏｒ，２～ＥＸｐｌｏｓｉｖｅ，３一Ｆｌｙ ｐｌａｔｅ，４一Ｐａｒｅｎｔ ｐｌａｔｅ，５一Ｂａｓｅ
１爆炸焊接的基本理论及特点
爆炸焊接是利用炸药爆炸瞬间产生的巨大能量作为能源使 金属产生塑性变形、熔化，并达到原子间结合的一种崭新焊接技 术。它是一门介于爆炸物理学、金属物理学、焊接学之间的边缘
Ｆ唔１
Ｓｃｈ蝴ｔｉｃ ｉｌｌ璐ｔｒａｔｉ帅ｏｆ ｔｈｅ唧蛔ｉｖｅ ｗｅｌｄｉｎｇ∞ｔ－叩
图１爆炸焊接装置示意图
爆炸焊接的理论研究
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Ⅵ（１＋襄Ｒ）１／ｚ＋１
模型试图描述爆炸焊接中波的形成机理，但这些机理只能解释 某些界面波的形成机理，都存在自身无法解释的现象。至今有 关爆炸焊接界面波的形成机理还不清楚，仍是一项值得研究的 课题。此外，虽然人们对爆炸焊接的界面波形成机理、覆板飞行 速度等进行了大量的研究，但迄今为止，尚未有人从材料热力学 和动力学上对爆炸焊接进行深入的理论研究，这也应当是研究
学科，其基本原理是依靠爆炸产生的冲击和摩擦作用把待焊金属 表面的氧化膜破碎并清除，使新鲜的金属表面裸露，利用爆炸产 生的高压脉冲载荷推动２种或多种金属高速撞击而焊接在一起。 在工程应用中，常采用平行法与角度法２种方式进行爆炸 焊接（见图１）。当炸药一端被引爆后，爆炸产物形成高压脉冲 载荷，直接作用在覆板上，覆板在几微秒内被加速到几百米每 秒。它从起始端开始依次与基板碰撞，当两金属板以一定角度 相撞时会产生很大的碰撞压力，这种压力大大超过金属的动态 屈服极限，因而碰撞区产生高速度的塑性变形，同时伴随着热效 应。此时碰撞面的性质类似于流体，这样在两金属板的内表面 将形成两股运动方向相反的金属射流，一股是碰撞点前的自由 射流向未结合的空间高速喷出，冲刷金属表面的表面膜，使金属 露出新鲜的清洁表面，为２种金属的结合提供了条件；另一股是 在碰撞点后的凸角射流，它被凝固在两金属板之间形成两金属 的冶金结合。
ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｊｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｗｅｌｄｉｎｇ ｓｕｃｈ
ｔｈｅｏ—
ｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｄｅｖｅｌｏｐｒｎｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ａｎｄ ｆｕｔｕｒｅ’ｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｗｅｌｄｉｎｇ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
・４２・
材料导报
２００６年１月第２０卷第１期
爆炸焊接的应用与发展
王建民，朱锡，刘润泉
（海军工程大学船舶与海洋工程系，武汉４３００３３）
摘要 在对爆炸焊接领域已有成果研究和总结的基础上，论述了爆炸焊接的基本理论和特点，阐述了近年来国 内外爆炸焊接在理论分析、数值模拟和实践应用等方面的研究现状，最后指出了爆炸焊接技术在未来的应用前景和发 展方向。 关键词 爆炸焊接复合板研究现状应用与发展 中图分类号：ＴＧ４５６．６
铜的爆炸复合材料中铝向铜或铜向铝的扩散距离均为１００ｍ。
而胡兰青等则认为界面合金元素成分分布的变化不是由扩散形 成，而是由基、覆板成分在其表面形成的混合射流所致［２…。有
的观点认为爆炸焊接过程中不存在熔化或扩散，如Ｄｏｒｒ锄通
过研究Ｃｕ－ｃｕ的爆炸复合认为爆炸复合界面不存在熔化区［２１｜。 史长根等在分析了１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ＿Ａ３界面的显微特点后也认为爆 炸焊接是一种特殊的压力焊，界面之间元素的扩散是由于高压 产生的结果，界面熔化产生的缝隙和空洞物削弱了界面的结合 强度，因此，在爆炸焊接过程中应尽量消除熔化的影响［２ ２Ｉ。但 这种观点忽略了熔化区的形成也会促进原子间的相互扩散从而 有利于金属间结合的一面。
综合上述试验研究可看出形成过渡层主要有以下原因：（１）
２．３爆炸焊接的数值模拟研究
随着计算机在爆炸焊接研究领域中的应用，其作用也日益 突出。用计算机模拟爆炸焊接过程可以有效地降低试验次数， 节省人力、物力、财力。此外，爆炸焊接参数复杂，影响因素众 多，用计算机辅助确定爆炸焊接参数可大大降低其复杂程度。 Ａｋｉｈｉｓａ等用二维有限微分方法模拟了爆炸焊接过程中波状界 面的产生机理，并对波状界面的涡流参数值进行了定量分析，认 为剪力流和周期性波动是产生波状界面的重要因素，得出波状 界面的波高和波长比与涡流状区域中心的纵间距和横间距比分 别接近于常数ｏ．３和ｏ．２２的结论［３６．３７］。文献［３８，３９］利用威廉 斯堡状态方程与ＡＵＴｏＤＹＮ软件结合模拟了爆炸焊接的全过 程，分析了爆炸焊接过程中的压力分布、速度分布、剪切应力分 布和塑性应变分布，并模拟了爆炸焊接射流的形成。这种方法 克服了以往只能模拟高爆速炸药的限制。有文献采用间隙元法 对圆管爆炸焊接中的粘、塑性接触问题进行了处理，并对爆炸焊 接全过程进行了详细的分析［４…。陈健美等在机械振动理论的 基础上建立了钢坯爆炸焊接的解析计算模型，通过此模型获得 了爆炸加工的动态响应特性［４“。高勇军等利用计算机辅助设 计对爆炸焊接的参数进行了计算，通过计算绘制了不锈钢与普 通钢的爆炸焊接的可焊性窗口［４引。王宇新等根据列契特公式 应用计算机编程，给出了覆板在炸药滑移爆轰波作用下的飞行 姿态仿真曲线，并利用该程序辅助选取了较为合适的爆炸焊接 参数［４…。文献［４４］用热传导理论给出了双金属结合区附近的 温度场解析，并利用解析结果确定了双金属的爆炸焊接上限。 Ｇｒｉｇｎｏｎ等用二维有限元法模拟了不同焊接参数下６０６１铝合 金的爆炸复合过程，通过试验模拟获得了直接结合界面的爆炸