爆炸焊基本原理和应用
爆炸焊总结
爆炸焊总结引言爆炸焊是一种常见的金属连接技术，通过利用炸药爆炸产生的高能量和高温，将被连接的金属零件迅速熔化并连接在一起。
本文将对爆炸焊技术进行总结，包括其原理、应用范围、优点和缺点。
原理爆炸焊的原理是利用爆炸产生的高能量和高温，使被焊接的金属零件在极短的时间内熔化并连接在一起。
具体的焊接过程如下： 1. 将待焊接的金属零件正确安装在焊接装置上，并确保它们之间的接触面充分清洁和平整。
2. 在焊接装置中放置适量的炸药。
3. 在合适的地方点燃炸药，使其爆炸。
4. 爆炸产生的高能量和高温会将金属零件表面融化，并迅速冷却和固化，实现焊接。
应用范围爆炸焊广泛应用于金属连接领域，特别是在以下情况下表现出优越的性能： -连接材料不同的金属件：爆炸焊可以有效地连接不同种类的金属零件，而不需要额外的填充材料。
- 连接不同形状的金属件：由于焊接过程是通过高能量和高温来实现的，因此形状复杂的金属零件也可以很容易地进行连接。
- 连接大尺寸的金属件：爆炸焊可以在短时间内完成焊接，并且不受金属件尺寸的限制，因此非常适合连接大尺寸零件。
- 高强度连接要求：爆炸焊能够在焊接过程中在金属表面生成高压力，从而实现高强度的连接。
优点爆炸焊相比传统的焊接方法具有以下优点： 1. 快速：爆炸焊是一种非常快速的焊接方法，焊接时间通常只需要几毫秒到几十毫秒，因此可以大大提高生产效率。
2. 不需要填充材料：由于焊接过程中产生的能量和温度足以将金属零件连接在一起，因此不需要额外的填充材料，简化了焊接流程。
3. 不受材料限制：爆炸焊可以连接不同种类和形状的金属零件，并且可以连接大尺寸零件。
4. 高强度连接：爆炸焊在焊接过程中产生的高压力可以实现高强度的连接，焊缝强度通常比传统焊接方法更高。
缺点尽管爆炸焊具有许多优点，但它也存在一些缺点： 1. 安全性问题：爆炸焊需要使用炸药作为能量源，因此在操作过程中需要特别注意安全措施，以防止意外发生。
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。
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。
第六章爆炸焊
17
第五节 爆炸焊缺陷
宏观缺陷如下
1.爆炸结合不良 2.鼓包 3.大面积融化 4.表面烧伤 5.爆炸变形 6.爆炸脆裂 7.雷管区缺陷 8.边部打裂 9.爆炸打伤
微观缺陷见于复合材料内部，影响焊接 复合件的力学性能的不均匀。
18
1.爆炸结合不良
指爆炸焊接以后，复层与基层之间全部或大部没有结 合，以及即使结合但强度很低的情况。 首先应选择低爆速的炸药，其次是使用足够的炸药量 和适当的间隙距离，此外，采用中心起爆法等能缩短 间隙中气体排除的路程，有利于引爆后气体大部排出。
2.待焊金属材料的清理
手工、机械、化学或电化学的方法对金属材料的待结 合面进行清洁净化。
3.炸药的准备
根据工艺和金属材料形状的要求，选择一定品种、状 态和数量的炸药。
14
4.安装
接好地线、搬走所用的工具和物品，撤离工作人员和 在危险区安插警戒旗等。根据药量的多少和有无屏障， 设置半径为25m、50m或100m以上的危险区。
21
二、爆炸焊检验
1．非破坏性检验
1）表面质量检验 其目的是对复合件的复层表面及其外观进行质量检查， 如打伤、打裂、氧化、烧伤、翘曲度、尺寸公差和其 他外观情况等。 2）轻敲检验 用手锤对复层各个位置逐一轻敲，以其声响来初步判 断复合材料的结合情况。 3）超声检验 其目的是对复合件的结合情况和结合面积进行定量的 测定。
5
第一节 爆炸焊原理
图6-1 复合板的爆炸焊工艺安装示意图 a）平行法 b）角度法 1-雷管 2-炸药 3-复板 4-基板 5-基础（地面）-安装角 h-间隙 小型试验，平行法和角度法均可，大面积多用平行法.
6
1-炸药 2-保护层 3-复板4-地面 a-基板 Vd-炸的爆轰速度 Vp-复板向基板的 运动速度Vs -撞击点s的移动速度(即 焊接速度)-安装角-撞击角Y-弯折角
论文之爆炸焊原理与应用
爆炸焊的原理与应用摘要：爆炸焊是一种金属焊接的工艺，主要用来制造金属复合板和异种金属间制造困难的过渡金属接头，是一种高温高压的浩劫工艺。
本文介绍了爆炸焊的原理及其应用实例，包括5A05铝合金-917低磁钢爆炸焊复合板的MIG/MAG焊试验、水下爆炸焊接制备NiTi合金与铜箔复合板、爆炸焊在块体非晶态合金制备中的应用、工具钢/Q235复合板的爆炸焊接。
关键字：爆炸焊；爆炸焊原理；爆炸焊应用；金属复合板；过渡接头1.前言爆炸焊是金属基复合材料的重要制造方法(一次性加工方法)之一,主要用来制造金属纤维增强金属基复合材料和金属层板复合材料(复合板),如制造钢丝增强铅用作轴承材料,钢丝增强镁用于航空工业，钨丝增强铜制作火箭喷管,其它的还有钢丝增强铝、银,钨丝增强钛、镍,钼丝增强铜、钛等。
爆炸焊也用于金属基复合材料的二次加工制成焊接产品。
2.爆炸焊的原理爆炸焊是一种动态焊接过程。
焊接时，首先将炸药、雷管和焊件进行安装，然后引爆炸药，炸药瞬时释放的化学能量产生一高压（700MPa）高温（瞬时局部可达3000℃）和高速（500~1000m/s）冲击波作用在焊件上并发生猛烈撞击，接触界面在撞击点产生射流。
射流的冲刷作用清除了金属表面的氧化膜和吸附层，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。
随着炸药的连续爆炸，界面将不断向前移动，形成连续的爆炸结合面。
如图9.3所示。
良好的爆炸结合取决于两板件的碰撞角、碰撞速度、复合速度、碰撞点压强以及被焊两板的物理和力学性能等。
为了形成较好的爆炸结合，碰撞速度须低于两板材的声速。
碰撞角β存在一个最小值，低于此值，不管碰撞速度如何，都不会形成爆炸结合面。
爆炸时产生的界面碰撞速度和角度不同，两金属材料之间的冶金结合形式不同，结合面形态大致有直线结合、波状结合和直线熔化层结合三种。
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。
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
24
24
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。
焊接中的爆炸焊技术
焊接中的爆炸焊技术焊接是一种将两个金属元件连接在一起的技术。
但是，在焊接过程中，我们常常会碰到来自爆炸焊技术的挑战。
本文就将介绍什么是爆炸焊，它的优缺点以及如何使用它。
1. 爆炸焊的介绍爆炸焊是一种将两个金属元件连接在一起的技术，是通过将金属板材或板材与容器等层叠在一起，并且使用高能源密度形成的爆炸波使之压合的一种技术。
2. 爆炸焊的过程爆炸焊的过程可以分为四个主要步骤。
首先，将两个金属元件放置在一起，并且加热他们，直到金属板材之间形成液态层。
然后，释放高能量，形成爆炸波，并且将需要连接的两个部分压合在一起。
第三步是等待金属分子重新排列并形成新的化合物，并夯实连接。
最后，待材料冷却后，新的连接就完成了。
3. 爆炸焊的优点和缺点与其他常用的焊接方法相比，爆炸焊有许多优点。
首先是速度。
爆炸焊通常只需要几毫秒的时间来完成，这意味着它比其他焊接技术快得多。
其次，爆炸焊对于连接不同种类金属也非常适用，例如铝与金属的连接。
此外，爆炸焊对于加入其他材料比较灵活。
爆炸焊还可以创造出高质量的连接，可以在密封管道和容器中使用。
然而，爆炸焊有几个主要的缺点。
首先，它通常需要高能量，比其他焊接方法更危险。
其次，爆炸焊可能产生较高的温度，可能会对周围的材料和设备产生损害。
此外，使用爆炸焊技术合成的连接倾向于比其他技术合成的连接更脆弱。
4. 如何使用爆炸焊技术要使用爆炸焊技术，需要保证对材料的选择和成形的认真分析。
如果需要使用爆炸焊技术，还应该根据制造商的建议来决定何时使用这种技术。
使用钳子或者其他夹边工具可以确保金属片之间的压合。
当然，最重要的是使用爆炸焊技术时保持安全。
为了保护自己和周围的设备，请务必遵循正确的安全操作方法。
5. 结论爆炸焊是一种非常有挑战的技术，但是，它有许多优点。
如果您正在寻找一种快速，高质量的方法将金属连接在一起，并且已经研究了材料和设备的安全性，那么爆炸焊技术可能是一个不错的选择。
当然，您需要根据自己的情况来决定是否需要使用它。
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]。
【精选】爆炸焊接课件.PPT课件
爆炸焊接专用炸药一般为在一种炸药中加入 猛炸药和其他的稀释剂，在降低爆速的同时 提高炸药的爆炸性能，这样才能达到爆炸焊 接使用的要求，但是加入猛炸药存在炸药成 本高、生产安全性差的缺点，粉状乳化炸药 具有性能稳定、流散性好、爆炸均一性好等 特点。利用粉状乳化炸药添加适当的稀释剂 研究爆炸焊接专用炸药，可以解决炸药的安 全性问题及当前爆炸焊接专用炸药的使用问 题。
爆炸焊接工作者在今后的发展中应 把爆炸物理学、金属物理学及焊接 工艺学的基本原理应用到爆炸焊接 的研究领域中，通过研究分析爆炸 瞬问界面产生的应力、应变、温度 场等建立界面结合的热力学、动力 学模型，深入地研究爆炸焊接机理。
此外，爆炸载荷下金属材料在高压、高速 、高温和瞬时塑性变形过程中的形态研究 以及结合界面的微观组织和性能的研究还 不够，爆炸焊接的界面成波机理、界面结 合机理仍不十分清楚，缺乏对爆炸焊接复 合材料的后续加工工艺的研究也是导致爆 炸焊接的应用受到限制的原因。数值模拟 将是一个很好的方法，这也是今后大家可 以突破的方向。
爆炸焊接过程的基本原理
复合板即由两块或多层板爆炸焊接而 成。包覆上的与原板性能相同或不同 的板材，称为覆板，原板即称为基板。 基板要比覆板厚得多，覆板厚度对基 板厚度的比值，称为复合比。
如图是爆炸焊接的典型装置。图中基板（ 通常为钢板）厚度应为覆板厚度的2.5倍 以上，两板复合面事先清洗干净。覆板四 周比基板大5mm-10mm，二者之间保持一 定间隙，覆板用焊于基板四周的铁丝作支 撑。覆板上均匀铺上炸药，药框可用木板 或纸板制作。基础是石沙堆或泥地。
爆炸焊接国内外现状
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。
压焊方法及设备 第十二章爆炸焊
２.安装间隙和安装角
图１２-６ 钛-钢复合板的抗拉 强度与表面粗糙度的关系
１２.３.１ 钛-钢复合板的爆炸焊接
１.钛-钢复合板爆炸焊接的工艺安装 ２.钛-钢复合板爆炸焊接参数选择 ３.钛-钢复合板结合区的组织 ４.钛-钢复合板的力学性能
图１２-７ 大厚钛-钢复合板坯的工艺安装示意图 １—雷管 ２—炸药 ３—覆板 ４—基板 Ａห้องสมุดไป่ตู้高爆速混合炸药
图１２-３ 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
１.材料的焊接性 ２.接头形式
１２.２.１ 工艺特点
２.接头形式
(１)复板焊接 即在某一金属基板上焊上另一种金属平板，如把不锈钢板、铜 板、钛板、铝板等焊到普通的钢板上。 (２)管-管包焊 (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。
１２.１.１ 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１２-１所示。 ３)按试件是否预热可分为热爆炸焊和冷爆炸焊。
图１２-１ 复合板的爆炸焊装配方式示意图 a)平行法 b)角度法
(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Ｒa≤１２.５μm。 (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。 (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，这一薄层物质能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。 (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。
铝燕尾槽钢爆炸焊接的研究
装药阶段：将炸药装入待焊部位，并确保炸药分布均匀
点火阶段：点燃炸药，引发爆炸
焊接阶段：爆炸产生的高压气体推动金属板运动，使金属板紧密接触，形成焊接接头
冷却阶段：待焊接接头冷却至常温，完成焊接过程
铝燕尾槽钢爆炸焊接的质量控制
焊接后的检验：检查焊缝质量，如外观、尺寸、强度等
焊接前的准备：确保材料质量，清理表面，调整焊接参数
激光焊：通过激光产生的高温实现焊接，适用于精密零件的焊接，但成本较高。
电子束焊：通过电子束产生的高温实现焊接，适用于金属材料的焊接，但设备复杂，成本较高。
电弧焊：通过电弧产生的高温实现焊接，适用于金属材料的焊接，但效率较低。
超声波焊：通过超声波产生的振动实现焊接，适用于塑料、橡胶等非金属材料的焊接，但强度较低。
超声波焊接：改善焊接质量和性能
激光焊接：提高焊接精度和效率
电子束焊接：实现深熔焊接和精密焊接
3D打印技术：实现复杂结构的焊接和制造
铝燕尾槽钢爆炸焊接在未来的应用前景
建筑行业：广泛应用于高层建筑、桥梁、隧道等工程领域
汽车行业：用于制造轻量化汽车部件，提高燃油经济性和安全性
航空航天行业：用于制造飞机、火箭等航空航天器部件，提高性能和可靠性
铝燕尾槽钢爆炸焊接的优势与局限性
优势：焊接速度快，效率高，成本低
局限性：对焊接材料的要求较高，需要特殊设备
优势：可以实现异种材料的焊接，提高产品质量
局限性：焊接过程中会产生高温高压，存在安全隐患
铝燕尾槽钢爆炸焊接的发展趋势
技术进步：爆炸焊接技术不断发展，提高了焊接质量和效率
应用领域扩大：爆炸焊接技术在更多领域得到应用，如航空航天、船舶制造等
铝燕尾槽钢爆炸焊接的特点
爆炸焊接是一种利用爆炸能量使两块金属板瞬间接触，形成焊接接头的工艺。
爆炸焊应用和具体生产实例——论文
摘要：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。
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。
根据爆炸焊接的原理，设计出爆炸焊接的大致步骤和注意事项。
并且知道如何给爆炸焊接后的工件做成品质量检验及分析出缺陷产生的原因和解决措施。
爆炸焊接时充满潜力的焊接方式，在文中有一些应用和具体的生产实例。
Abstract：Modern industry needs a variety of metal composite materials, the explosion welding technology arises at the historic moment. The explosion welding with the traditional methods can be welded together not similar metal welded together. According to the principle of explosion welding, design the explosive welding of general steps and matters needing attention. And know how to make after the explosion welding workpiece finished product quality inspection and analysis of the causes of defects and solutions. When the explosion welding welding way, full of potential and application in this paper there are some specific production instance. 关键字：爆炸焊接、缺陷、锆合金与不锈钢过渡管接头、实例1．前言提起爆炸，人们自然会想到破坏。
爆炸焊
11:43
• 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、空中和真空爆炸焊；按炸药的 11:43 分布可分为单面爆炸焊和双面爆炸焊。
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
11:43
1．2 爆炸焊原理
11:43
• 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。
一种爆炸焊接工艺参数的设计方法
一种爆炸焊接工艺参数的设计方法爆炸焊接是一种常用的金属连接工艺，利用爆炸产生的高温和高压，将两个金属材料连接在一起。
爆炸焊接工艺参数的设计是确保焊接质量和稳定性的关键。
本文将介绍一种爆炸焊接工艺参数设计的方法，以帮助读者更好地理解和掌握这一技术。
一、爆炸焊接工艺参数的基本概念1.爆炸焊接的原理爆炸焊接是利用爆炸驱动金属材料高速冲击接触面，产生高温和高压，使接触面的金属材料发生塑性变形，从而实现紧固连接。
爆炸焊接具有焊接速度快、焊接面积大、焊接质量高等优点。
2.爆炸焊接的工艺参数爆炸焊接的工艺参数包括爆炸能量、爆炸速度、金属材料的性质、接触面的几何形状等。
这些参数将直接影响焊接的质量和效果。
二、爆炸焊接工艺参数设计的方法1.确定焊接金属材料的性质首先要确定焊接的金属材料的性质，包括硬度、强度、塑性等。
这些性质将影响焊接的工艺参数的选择。
2.计算爆炸能量爆炸能量是爆炸焊接过程中的关键参数，它直接影响到焊接接触面的塑性变形程度。
可以通过理论计算或者试验测量的方法来确定爆炸能量。
3.确定爆炸速度爆炸速度是爆炸焊接过程中的另一个重要参数，它直接影响焊接接触面的变形速度和变形程度。
可以通过试验测量的方法来确定爆炸速度。
4.选择适当的接触面几何形状接触面的几何形状也是影响焊接质量的重要因素，通常选择圆形、椭圆形、方形等几何形状进行爆炸焊接。
5.进行试验验证确定了爆炸能量、爆炸速度和接触面几何形状等工艺参数后，需要进行试验验证，以确保所选的工艺参数能够实现理想的焊接效果。
6.优化工艺参数通过试验验证，可以得到焊接质量和效果，如果发现有不理想的情况，可以对工艺参数进行优化，以获得更好的焊接效果。
本文介绍了一种爆炸焊接工艺参数设计的方法，通过确定焊接金属材料的性质、计算爆炸能量、确定爆炸速度、选择适当的接触面几何形状、进行试验验证和优化工艺参数等步骤，可以帮助读者更好地掌握爆炸焊接工艺参数设计的技术要点。
这对于提高焊接质量和效率，推动爆炸焊接技术的发展具有重要意义。
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。
爆炸焊接的安全评估和安全防护措施
切断电源
在发生紧急情况时，必须立即 切断电源，以防止事故扩大。
使用灭火器
在发生火灾时，可以使用灭火 器进行灭火，以防止火势扩大
。
安全警示标识设置
设置安全警示标识
在爆炸焊接设备附近设置明显的安全警示标识，提醒人员注意安 全。
标识内容明确
安全警示标识的内容必须明确，包括危险源、危险后果、应急措 施等。
该公司在爆炸焊接作业中采取了以下 安全措施：对作业区域进行全面的安 全评估，确定危险点和风险因素；制 定详细的安全操作规程和应急预案； 对从业人员进行必要的安全培训和考 核；配备齐全的安全设备和防护措施 。
经过充分的安全管理和防护措施，该 工程项目顺利完成，且未发生任何安 全事故。同时，由于安全管理和防护 措施得当，该工程项目的质量和安全 得到了有效保障。
爆炸焊接安全评估
评估流程设计
确定评估目标和范围
明确评估的对象、范围和目的，为评估流程的设计提供基础。
建立评估指标体系
根据爆炸焊接的特点，建立涵盖人、机、环、管等多个方面的评估指标体系。
制定评估计划
明确评估的具体内容、方法、时间计划和人员分工等。
现场勘查
核实现场环境
对爆炸焊接现场进行实地勘查 ，核实现场环境是否符合安全
行业标准完善
针对爆炸焊接行业的特性，相关法规和行业标准将不断完善，对安全评估和防护措施提出 更高的要求。企业需密切关注法规动态，及时调整和完善安全管理体系。
培训和教育加强
未来，针对爆炸焊接从业人员的培训和教育将进一步加强，提高员工的安全意识和操作技 能，从根本上降低事故风险。
THANKS
感谢观看
事故教训
应加强对爆炸焊接作业的安全管理和培训，提高从业人员的安全意识和技能水平；同时应 建立完善的安全管理体系，确保作业过程中的安全。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(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。
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。
(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；
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。
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
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
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
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。
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
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。
(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。
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；
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。
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）；