爆炸焊概述ppt课件

一、爆炸焊的基本原理
爆炸焊
2
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。
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
LEE MAN (SCETC)
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
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
9
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。
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
3
（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
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
6
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
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。
LEE MAN (SCETC)
直线结合 波状结合
连续熔化结合
LEE MAN (SCETC)
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
8
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。
可焊接尺寸范围 很宽的各种零件ຫໍສະໝຸດ Baidu
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。
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
7
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。
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
LEE MAN (SCETC)
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。
LEE MAN (SCETC)
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
4
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
5
（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。
爆炸焊
0
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。
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
1
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 。