巧妙的爆炸加工.

巧妙的爆炸加工

爆炸发生的时间极短，一般只有几微秒至几十微秒，因此能量高度集中；爆炸时产生的压强可达数万到数十万个大气压，因而爆炸后所生成的迅速膨胀的气体能对周围介质做功。在爆炸能量的利用中，一门崭新的爆炸加工工艺正在蓬勃发展中。

爆炸成型

爆炸成型技术，已有近百年的历史了。早在1898年英国就取得了爆炸成型的第一个专利，那是利用爆炸成型制作自行车车架的金属管。但爆炸加工技术直到本世纪50年代中期才由于航空工业发展的需要而获得较大的发展。现在，爆炸成型已经可以完成多种多样的工艺加工。

爆炸焊接

爆炸焊接的方法是美国的卡尔在1944年首先提出来的。他在一次炸药爆炸试验中偶然发现，有两片直径约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接在一起。于是他便提出了利用炸药和超声波技术把各种不同的金属焊接起来的研究课题。几年以后，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上。此后，英国、苏联、西德、捷克、日本等国也相继展开了对这门新工艺的开拓与研究工作。

现在，工程上应用较广的爆炸焊接大致有如下几种：

(1)复板焊接

即在某一金属母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。焊到母板上的复板最大者可以达到

1.2m×2m，厚度从1～6mm不等。

(2)金属管的外包或内包焊接

即在某种材料的母管的内壁或外表面上，焊上另一种材料的薄金属管，如钢管与钛管、钛管与紫铜管、硬铝管与软铝管、铝管与钢管的接焊等。

(3)不同材料管子的相对焊接

管子的直径一般可从几十毫米到几百毫米。而且这种焊接方法也适用于板与板对接的情况。

(4)管与管板的焊接

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。

上述几种爆炸焊接的方法，在工程技术中有很重要的应用。因为别的焊接方法是很难把不同的金属焊在一起的，甚至有些同样材料的轻金属，也很难焊在一起。而这些较困难的工艺过程，爆炸焊接都能够完成。

爆炸焊接原理

爆炸焊接工艺是随着焊接物的形伏、尺寸及材料的性质而有所不同的，但焊接原理基本一致。现以平板焊接为例。要把平板焊接在一起，首先必须确定好炸药、缓冲垫、飞板（焊接板）与基板（被焊接板）的相对位置，位置摆错了就不能收到良好的焊接效果。一般说，炸药应直接铺设在飞板上，为了防止炸药对飞板表面造成损伤，还要在它们中间铺上一层缓冲层，缓冲层可以是油毡或塑料、沥青等。根据飞板的材质和厚度，所用炸药必须适量，其大小由“质量比”来决定。当飞板的厚度一定的时候，所用炸药越多，飞板获得的速度也就越大。为了表示炸药用量与板厚的相对关系，我们使用一个“质量比”的概念：质量比=单位面积炸药质量/单位面积飞板质量。一般质量比在0.4～1之间变动。寻找到合适的质量比，才能在实际应用中很好地控制炸药用量。

在爆炸前飞板与基板有一预置角α，它主要适用小板的焊接情形。炸药用雷管引爆后，以恒定的速度V w（一般为1，500m/s～3，500m/s）自左向右爆轰。凝聚炸药爆轰的生成物是气态的，压力很高，作用到飞板上能使飞板产生变形。这些飞板与基板将产生高速斜碰撞，速度可达

200m/s～500m/s）。两种金属受到这样的高速撞击，金属的性态就要发生变化，以至于在撞击点处的金属可看作无粘性的流体，它在斜碰撞下，会产生一种射流。正是靠了这种射流，才能得到良好的焊接质量。此时冲击角β保持在7°～25°之间。此外，还要对焊接点的速率V w控制，使之小于被焊接材料的声速，如果超过声速太多，则可能导致抑止射流。

飞板速率V p是个很重要的量。足够的V p才能产生足够的接触碰撞压力，达到焊接的目的。但是，V p又不能过大，V p过大必然导致飞板的动能过大，致使接合面的温度过高，接合区变成熔化区，从而降低焊接质量。V p是依赖于质量比的，所以说，合适的质量比是爆炸焊接获得良好效果的关键。

综上所述，爆炸焊接时要获得满意的焊接质量，首要的事情是控制焊接前的参数，即按照飞板与基板的材质与厚度合理地选择两板间的预置距离、质量比、炸药的爆速等，以期获得合理的V p与β角。可惜到目前为止，还没有一个完整的理论公式、可用来选择合理的参数，主要是凭大量的实验及工程师们的经验，因此，寻找合理的焊接参数的规律仍将是这个领域中的重要课题。

广泛的应用

爆炸加工技术在宇航、军工、化工等方面都有着广泛的应用。例如，宇宙火箭上各种形状的大型铝制舱壁、压力容器上的圆盖、锅炉的顶板、热交换器中的凸状通风板以及铝制大型反射器等，都用得着爆炸成型技术。对于形状不对称的工件加工，诸如电缆连接、银盘、铜盘或人像与图像的雕镌等，尤见长处。更美妙的是，利用爆炸办法可以把石墨炭粉在高压下变成金刚石粉。

爆炸焊接的用途同样是多种多样的。例如，利用铜—钢复合板焊接轮船或军舰上的部件可以收到高强度、耐海水腐蚀的效果；用紫铜棒外面焊一层很薄的钛管作电极棒材料，可使化工厂电极槽中的电极棒具有良好的导电性和抗腐蚀性；利用钢板和钛板焊接在一起的管板再与钛管焊接起来做的热交换器，比用常规焊接方法制成的热交换器具有无可比拟的优点，对于不同材料管子的连接，也只有爆炸焊接才是最为理想的方法。总之，在某些特殊的工程领域中，爆炸焊接是一般的焊接方法所无法取代的。