3Cr13－Cu(Al)－1Cr18Ni9Ti节能无油烟锅用复合材料

摘要

本发明通过炸药配方优化、焊接基础设计以及双复层表面保护三项关键技术，采用一次爆炸焊接方法成功实现了3Cr13－Cu(Al)－1Cr18Ni9Ti节能无油烟锅用复合材料的焊接，大大降低了成本、提高了复合材料界面结合强度，可取代国外进口的材料。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种利用炸药爆炸所产生的能量作为能源，使被焊接的两个金属表面形成固相结合的金属复合材料。属于金属复合材料和爆炸焊接综合技术领域。

背景技术

爆炸焊接技术及爆炸复合材料已广泛应用于石油、化工、造船、电力、航空、航天、制盐、制碱、冶金、原子能、采掘、运输、及机械制造等各个领域之中。

不锈钢、铁等金属材料的热导率小、传热不均匀，用这类金属材料制造锅，由于热导率小会浪费能源，由于传热不均匀不仅会产生大量的油烟而且会使食物焦糊。如使用铝、铜等有色金属制锅，铝的强度小寿命低，而铜的价格高，均不是理想的锅用材料。所以国外如德国一般采用双层不锈钢中间夹铝或铜的方法制成锅用复合材料，用这种三层复合材料制造的锅，具有铝和不锈钢两类金属的综合特点，不仅无油烟、焦糊、节能，而且寿命高、美观。这种三层复合材料制造工艺非常复杂，国外一般采用轧制的方法制造，但轧制生产的复合材料不仅制造成本高、而且界面的结合强度低。若采用爆炸焊接的方法制造三层节能无油烟锅用复合材料，也存在以下几个技术难点。

1、由于锅用复合材料一般厚度不超过6mm，则在爆炸焊接过程中，要合理控制装药参数，保证复合材料不会产生较大的变形。

2、三层复合材料一次爆炸焊接成型难度大。若采用两次爆炸焊接，则大大提高了加工成本。

3、由于两边复层厚度都小于1mm，复板在爆炸焊接过程中易产生穿孔、烧蚀以及打皱等表面缺陷。因此锅用复合材料的爆炸复合的表面保护问题也是非常重要的。

本发明通过控制装药参数、采用一次爆炸焊接方法成功实现了3Cr13-Cu(Al)-1Cr18Ni9Ti节能无油烟锅用复合材料的焊接，不仅大大降低了成本、提高了复合材料界面结合强度，取代了国外进口的材料。

发明内容

针对3Cr13-Cu(Al)-1Cr18Ni9Ti节能无油烟锅用金属复合材料爆炸焊接过程中出现的几个主要问题，本发明通过理论研究和多次试验成功克服了上述几个技术难题，从而形成了一套完善的3Cr13-Cu(Al)-1Cr18Ni9Ti节能无油烟锅用复合材料的爆炸焊接技术。

本发明的技术解决方案：

1、低爆速低猛度低爆热炸药配方及装药厚度设计。由于复材不锈钢厚度一般小于1毫米，采用现有的粉状硝铵乳化炸药，即使用最低临界装药厚度，也会由于爆压太高而使得锅用复合材料出现大波纹甚至出现复材破裂现象而导致焊接失效。本发明采用粉状硝铵乳化炸药为主原料，并按一定比例添加食盐、珍珠岩、锯粉，确保配方的炸药其爆速在1800m/s左右(选用粉状硝铵乳化炸药，并按比例添加占总质量28％的粉状工业盐、3-4％的珍珠岩和2％的锯粉)，其爆热、猛度性能均较低适用于三层锅用金属复合材料的爆炸焊接。

2、三层锅用复合材料爆炸焊接变形问题。由于复材和基材都很薄，爆炸焊接后复合材料会产生较大的变形而导致焊后须要校平，由于薄板校平难度大而且成本高昂。因此在爆炸焊接薄板时，尽量要使得复合材料不会产生较大和不规则变形。一般先用深1米左右的沙子作为地基，并采用一定厚度的钢基保证复合材料在爆炸焊接过程中不会产生翘曲变形。

3、复材表面保护问题。由于复材太薄，在爆炸焊接过程中往往会使复板表面破坏而导致焊接失效。先在复板表面封上一层黄油，并用一定厚度的软纸作为药盒贴在复板表面。其次，间隙也会使复板产生穿孔，因此间隙的安放位置以及间隙材料的选择非常关键。一般选用比复材软的金属作为间隙，M型间隙的开口方向与炸药爆轰的方向一致。

具体实施方式

实施例1

制作规格为500×500×(0.5+5+0.5)，材料为3Cr13-Cu-1Cr18Ni9Ti无油烟锅用复合材料。其生产方法为：

1、爆前预处理工艺：对待结合界面用砂轮和布轮打磨、抛光，除去表面的氧化物层，达到平、光、净的目的；确定基、复板以及布药尺寸时，复板比基板四周边各长20mm，布药尺寸同复板；基、复板安装前用丙酮洗刷两待结合面，以消除表面的尘土和油渍等污物。

2、低爆速低猛度低爆热炸药配方：选用粉状铵油乳化炸药，并按比例添加占总质量28％的粉状工业盐、3-4％的珍珠岩和2％的锯粉，其炸药爆速在1800m/s左右，其炸药的猛度和爆热都较低，适宜于该锅用复合材料的爆炸焊接。

3、爆炸焊接基础制作：先用深1米左右的沙子作为地基，并在沙基上放置80mm厚度的钢基，待复合材料放置在钢基上，可保证复合材料在爆炸焊接过程中不会产生大的翘曲变形。

4、复材表面保护：先在两块复板表面封上一层黄油，并用一定厚度的软纸作为药盒贴在复板表面。选用比复材软的金属黄铜片制作间隙，其间隙的开口方向与炸药爆轰的方向一致。保证在爆炸焊接时复板不会产生穿孔现象。