專利名稱：金屬復合材料對立式爆炸焊接裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種利用炸藥爆炸所產生的能量作為能源，使被 焊接的兩種金屬板材形成固相結合界面的一種對立式爆炸焊接裝置 及其方法。屬于金屬材料和焊接技術領域。
背景技術：
目前爆炸焊接技術及爆炸復合材料已廣泛應用于石油、化工、造 船、電力、航空、航天、制鹽、制堿、冶金、原子能、采掘、運輸、 及機械制造等各個領域之中?，F(xiàn)行的爆炸焊接方法， 一般均采用如圖
1 (b)所示平行式爆炸焊接裝置，而圖1 (a)角度法由于其裝置與 (b)基本相同，而操作略有不便，因此在生產實踐中一般不用，只 是在理論和試驗研究中偶爾采用，因此在分析此方法的機理、過程及 缺陷時，只以圖1 (b)為例。雷管5被起爆后，引起炸藥層產生爆 轟，炸藥爆轟產生幾十萬個大氣壓的沖擊波向四周傳播，其中向下傳 播的高壓沖擊波就使得復板產生彎曲變形并與基板發(fā)生高速碰撞，從 而使復板和基板焊接在一起。緩沖層是為了保護貴重的有色金屬復板 表面，地基一般采用均勻、 一定密實度的沙土，才能使得已焊接好的 復合板向下運動的過程中不受不均勻撞擊而損壞。平行法爆炸焊接存 在的缺陷能量利用率低，炸藥爆轟產生沖擊波是向四周傳播的，其 中向下傳播的高壓沖擊波的能量被復板吸收并形成塑性變形和界面 結合所需的能量，而另外大于1/2的炸藥爆轟所產生的能量由上方耗散。所以此方法最多只利用了炸藥1/2的能量，其余大于1/2的能量 都被浪費；沖擊波對周圍環(huán)境影響惡劣，在平行法爆炸焊接中，大 于1/2的沖擊波能量不僅沒被鋼板吸收，而且迅速向四周傳播。雖然 沖擊波很快就能衰減成音波，但我國幾十個爆炸焊接廠家無數次爆炸 焊接生產實踐證明，這些沖擊波衰減成的音波在離起爆點3公里仍能 達到140db而嚴重影響民房安危和老百姓的日常生活。目前有不少國 家已經建立了爆炸洞，但由于爆炸洞的設計和制造涉及到安全問題并 投資巨大，推廣應用受限；平行法爆炸焊接工藝參數難以穩(wěn)定和控制， 爆炸焊接涉及到的工藝參數主要分四大類裝藥參數、材料參數、地 基參數、安裝參數。由于平行法，其裝藥參數、地基參數和安裝參數 都難精確控制，操作者稍有不慎，都會引起上述三類參數的變化而使 焊接失效。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的旨在充分利用炸藥的能量，并削減沖擊波對周圍 環(huán)境的不利影響，通過理論分析和試驗研究成功發(fā)明了對立式爆炸焊 接方法。
本發(fā)明的技術解決方案對立式爆炸焊接裝置，其特征是A復 板、B復板垂直對應固定在地基上，A復板、B復板間是炸藥和藥盒， 在A復板與A基板間是A間隙；在B復板與B基板間是B間隙；在A 基板和B基板之間不設置炸藥。
對立式爆炸焊接方法，其特征是在地基礎上對應固定好A復板、 A基板、B復板與B基板，并且A復板和B復板間留有間距，則A復 板和B復板自動構成了炸藥盒的上底和下底，A復板和B復板間距離即為裝藥層厚度；再用膠帶纏繞A基板和B基板，封閉構成藥盒的兩 個側邊，地基則構成了藥盒的第三側邊，而和地基相對邊即藥盒的第 四個側邊是開放的；通過漏斗由藥盒上方的第四側邊向下布設炸藥； 點火引爆。
炸藥爆轟產生的沖擊波使左右兩側的復板均發(fā)生彎曲和塑性變 形并與兩側基板產生碰撞并焊接。另外與平行式爆炸焊接不同的是焊 接后的復合板不是向下運動與地基發(fā)生碰撞，而是向兩側運動。 本發(fā)明的優(yōu)點-
1、 節(jié)約了2/3裝藥量。
對立式爆炸焊接方法變平行法的開放式爆炸焊接結構為封閉式 焊接結構，向周圍空氣中耗散的能量也得到充分地利用。同樣的裝藥 量平行法焊接成功一塊復合板，而對立法則成功焊接兩塊同樣大小的 復合板。從這點看對立式爆炸焊接方法是平行法1/2的裝藥量。另外 由于炸藥在兩塊復板之間爆炸，由于炸藥爆轟波在兩剛性壁之間傳播 存在荷載疊加作用，通過理論計算和試驗證明這種疊加作用又節(jié)省了 1/3炸藥。因此對立式爆炸焊接裝置實際裝藥量是平行法的1/3，從 而節(jié)省了2/3裝藥量，大大降低了加工成本。
2、 削減了大部分沖擊波對周圍環(huán)境的不利影響。 對立法將平行法耗散的能量用于爆炸焊接，所以平行法耗散沖擊
波的能量被復合板結合界面所吸收，因此消除了沖擊波對周圍環(huán)境的 不利影響。所以采用對立法就圓滿解決了爆炸焊接爆炸場地問題，也 可大大降低加工成本。
3、 易于形成標準的工藝流程。裝藥厚度可由兩復板之間的距離直接控制，無須象平行法那樣在 布藥時要對每點進行測厚；在對立法爆炸焊接中，焊接成功的復合板 幾乎不與地基接觸，因此對地基可進行單獨設計，不僅提高了復合板 的質量，而且地基可多次重復使用。等等這些都表明對立法消除了 爆炸焊接中一些人為難以控制的參數，所以便于形成一整套工藝流 程，形成規(guī)范的作業(yè)模式。
綜上所述，對立法提高了作業(yè)效率、大大降低了加工成本、基本 消除了爆炸沖擊波對周圍環(huán)境的不利影響、并可形成標準的焊接工 藝。這一方法的推廣必將推動爆炸焊接行業(yè)的迅猛發(fā)展。


附圖1是現(xiàn)有技術中的爆炸焊接工藝裝置的示意圖，
其中a圖是傾斜放置爆炸焊接法的示意圖；b圖是平行放置爆炸焊接
法的示意圖。
附圖2是對立式爆炸焊接裝置示意圖。
圖中的l是炸藥、2是緩沖層、3是復板、4是基板、5是雷管、 6是基礎、7是A基板、8是A間隙、9是A復板、10是炸藥、11 是B復板、12是B間隙、13是B基板、14是地基。
具體實施例方式
實施例1
對照附圖2，爆炸兩對不銹鋼-鋼復合板，其規(guī)格1500X2000X (6+20)，若采用平行爆炸焊接方法需炸藥120公斤左右，而且需要 進行兩次爆炸作業(yè)；而采用本發(fā)明對立爆炸焊接方法只需進行一次， 耗炸藥不到40公斤，而且爆破燥聲小。實施例2
對照附圖2，爆炸兩對工具鋼-鋼復合板，其規(guī)格800X1500X (6+30)，若采用平行爆炸焊接方法需炸藥50公斤，而且需要進行兩 次爆炸作業(yè)；而采用本發(fā)明對立爆炸焊接方法只需進行一次，耗炸藥 16公斤，而且爆破燥聲小。
實施例3
對照附圖2，爆炸兩對銅-鋼復合板，其規(guī)格500 X 6000 X (8+28)， 若采用平行爆炸焊接方法需炸藥130公斤，而且需要進行兩次爆炸作 業(yè)；而采用本發(fā)明對立爆炸焊接方法只需進行一次，耗炸藥43公斤， 而且爆破燥聲小。
以下是平行法和對立法爆炸焊接工藝進行試驗后的實驗數據對 比，如表l，其中噪音是離爆炸點200米所測的數據。
表l
平行法對立法基復板尺炸藥量智厶 靈 口噪音基復板尺炸藥量每厶 靈 口噪音
寸c腿)(kg)率(db)寸(mm)(kg)率(db)
400 X 3001.9100%120400 X 3001.9100%62
X (2+30)X (-2+30)
l對2對
權利要求
1、金屬復合材料對立式爆炸焊接裝置，其特征是A復板、B復板垂直對應固定在地基上，A基板在A復板外側，B基板在B復板外側，在兩基板外側不設置炸藥，在A復板和B復板之間設置炸藥。
2、 如權利要求1所述的金屬復合材料對立式爆炸焊接裝置，其 特征是可比現(xiàn)行的平行爆炸焊接方法節(jié)省了 2/3炸藥。
3、 如權利要求l所述的金屬復合材料對立式爆炸焊接裝置，其 特征是可削減大部分沖擊波對周圍環(huán)境的不利影響。
4、 如權利要求1所述的金屬復合材料對立式爆炸焊接裝置，其 特征是消除了爆炸焊接中一些人為難以控制的參數，便于形成一整套 工藝流程，形成規(guī)范的作業(yè)模式。
全文摘要
本發(fā)明是金屬復合材料對立式爆炸焊接裝置及其方法。對立式爆炸焊接裝置，節(jié)約了2/3裝藥量，大大降低了加工成本；削減了大部分沖擊波對周圍環(huán)境的不利影響，圓滿解決了爆炸焊接爆炸場地問題；易于形成標準的工藝流程，在對立法爆炸焊接中，焊接成功的復合板幾乎不與地基接觸，因此可對地基進行單獨設計，不僅提高了界面復合質量而且地基可重復多次使用；此外其裝藥厚度可由兩復板之間的距離直接控制，無須象平行法那樣在布藥時要對每點進行測厚。對立法消除了爆炸焊接中一些人為難以控制的參數，所以便于形成一整套工藝流程，形成規(guī)范的作業(yè)模式。
文檔編號B23K103/04GK101524782SQ20091002637
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權日2009年4月22日
發(fā)明者史長根 申請人:中國人民解放軍理工大學工程兵工程學院