一种复板与基坯爆炸焊接的安装结构及其方法

摘要

本发明是一种复板与基坯爆炸焊接的安装结构，包括设置在爆炸坑上方的基坯、平行设置在基坯上方的复板以及设置在复板上方的与其贴合的内装填炸药的炸药框，炸药框的起爆端设有起爆药包；在复板的起爆端焊接一块延复板长度方向向外延伸的前导板，在所述复板的末端焊接一块延复板长度方向向外延伸的后导板，在所述复板宽度方向的两侧各焊接一块延复板宽度方向向外延伸的翼板；在基坯与复板末端对应的一端以及基坯宽度方向的两侧各设置有与基坯贴合的坯料。本发明可避免压缩应力波在自由面处反射成拉伸应力波出现剥落和断裂等现象，以减少或消除爆炸焊接时可能产生的边界效应。

说明书

技术领域

本发明属于金属材料的爆炸加工领域，特别涉及一种复板与基坯爆炸焊接的安装结构及其方法，适用于不同金属材料的爆炸加工。

背景技术

爆炸焊接（也称“爆炸复合”）是以炸药爆炸为能量进行金属间焊接的方法，它利用炸药的爆轰使上下放置的金属表面发生高速倾斜碰撞，在结合面上产生金属的塑性变形，从而将它们焊接起来形成多种多样爆炸焊接材料。在满足特定条件的前提下，复板与基板或基坯才能有效地焊接在一起，这一特定条件主要包括炸药品种、起爆方式、起爆点位置、板间距、装药量等，通常把实现有效焊接时所采用的炸药品种、起爆方式、起爆点位置、板间距、装药量等参数的总和简称为爆炸焊接的“窗口”。爆炸焊接不仅能将同种金属焊接在一起，还可将传统焊接方法不能焊接的不同类金属焊接在一起，形成诸如钢——铝、钢——铜、铜——铝、钢——铅、钢——钛等复合材料。由于双金属、多金属的复合材料除具有单金属材料的基本特性外，在功能方面还具有单金属材料无可比拟的其他特性，因此，爆炸复合材料已广泛应用在化工、石油、水利、印染、电子等很多领域，具有关阔的市场应用前景。就不锈钢——普碳钢复合材料而言，用作商场和宾馆楼梯扶手不但强度高，而且美观漂亮；用作居民住宅的钢窗栏杆不但强度高，而且耐腐蚀；用作城市道路灯杆不但强度高、美观漂亮，而且造价低廉；用作化工行业的反应釜不但强度高、耐腐蚀，而且成本低。

金属材料爆炸焊接的方法主要有平行法和角度法两种。目前，国内爆炸复合板主要为板——板复合，复板厚度在10mm以下、基板厚度在50mm以下，爆炸焊接的难度相对较小，生产效率相对较低。由于厚板与坯料焊接消耗材料量较大、生产工艺较为复杂，一旦爆炸焊接失败将会造成很大的经济损失，因此，国内尚无厂家进行厚板与坯料焊接的产业化工作，在这一方面的研究也不多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有爆炸焊接技术的不足，提供一种一种复板与基坯爆炸焊接的安装结构及其方法，避免压缩应力波在自由面处反射成拉伸应力波出现剥落和断裂等现象，可减少或消除爆炸焊接的边界效应、改善爆炸焊接的质量，还能减少爆炸过程中的物料消耗。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种复板与基坯爆炸焊接的安装结构，包括设置在爆炸坑上方的基坯、平行设置在基坯上方的复板以及设置在复板上方的与其贴合的内装填炸药的炸药框，炸药框的起爆端设有起爆药包；在复板的起爆端焊接一块延复板长度方向向外延伸的前导板，在所述复板的末端焊接一块延复板长度方向向外延伸的后导板，在所述复板宽度方向的两侧各焊接一块延复板宽度方向向外延伸的翼板；在基坯与复板末端对应的一端以及基坯宽度方向的两侧各设置有与基坯贴合的坯料，该贴合的坯料避免压缩应力波在自由面处反射成拉伸应力波出现剥落和断裂等现象，以减少或消除爆炸焊接时可能产生的边界效应。

一种复板与基坯爆炸焊接的方法，在露天或地下爆炸场地，将经过抛光加工处理的待焊接的复板和基坯按以上安装结构安装好，在炸药框内装填适当的炸药，将起爆药包安置在炸药框的一端，起爆后复板与基坯实现爆炸焊接，形成爆炸复合材料。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的复板与基坯爆炸焊接的安装结构，基坯的长和宽为L和B，复板的长和宽为L+δ和B+δ，δ为4～10mm，前导板的长度为m，m为300～600mm，后导板的长度为n，n为100～300mm。

前述复板与基坯爆炸焊接的安装结构，其中前导板与后导板与复板的宽度相等。

前述复板与基坯爆炸焊接的安装结构，其中爆炸坑为沙坑。

本发明的有益效果是：⑴本发明可避免大面积板坯爆炸焊接失败的风险，从而减少爆炸焊接过程中各类材料的消耗。⑵本发明在复板的起爆端焊接一块前导板、末端焊接一块后导板、两侧各焊接一块翼板，现场安装时紧靠基坯的末端和侧面放置一些废弃的坯料，可减少或消除爆炸焊接的边界效应、改善爆炸焊接的质量，工艺操作简单。⑶采用本发明形成的大面积复板与坯爆炸复合材料，经轧制后可得到不同厚度要求的复合材料。⑷本发明采用板与坯进行爆炸焊接工作，可大幅度提高生产效率和降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图。

图2是图1的A-A剖面图。

图中，1—起爆药包，2—前导板，3—基坯，4—沙坑，5—炸药，6—后导板，7—炸药框，8—复板，9—翼板，10—废弃坯料。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种复板与基坯爆炸焊接的安装结构，结构如图1和图2所示，包括设置在沙坑4上方的基坯3、平行设置在基坯3上方的复板8以及设置在复板8上方的与其贴合的内装填炸药5的炸药框7，炸药框5的起爆端设有起爆药包1；在复板8的起爆端焊接一块延复板长度方向向外延伸的前导板2，在复板8的末端焊接一块延复板长度方向向外延伸的后导板6，在复板8宽度方向的两侧各焊接一块延复板宽度方向向外延伸的翼板9；在基坯3与复板8末端对应的一端以及基坯宽度方向的两侧各设置有与基坯贴合的废弃坯料10。其中，基坯3的长和宽为L和B，复板8的长和宽为L+δ和B+δ，δ为4～10mm，前导板2的长度为m，m为300～600mm，后导板6的长度为n，n为100～300mm。前导板与后导板与复板的宽度相等。本发明在复板的起爆端焊接一块前导板、末端焊接一块后导板、两侧各焊接一块翼板，现场安装时紧靠基坯的末端和侧面放置一些废弃的坯料，可减少或消除爆炸焊接的边界效应、改善爆炸焊接的质量。

实施例2

本实施例是一种复板与基坯爆炸焊接的方法，在某地下矿山―186m废弃的巷道内进行大面积复板与板坯爆炸焊接的工业试验，爆炸场地空间宽敞、岩石稳定、通风良好，预先在工作区域巷道内开挖一个爆炸坑并回填黄沙，爆炸坑规格为：长×宽×深＝6000×2000×1000。采用热轧过程中报废的中间坯作为基坯，加工与其相配套的0Cr18Ni9Ti不锈钢板作为复板，板坯规格为：长×宽×厚＝4571×1151×180，复板规格为：长×宽×厚＝4575×1155×16，在复板的起爆端焊接一块长度为350mm的普碳钢前导板、末端焊接一块长度为300mm的后导板，在复板两侧各焊接一根扁钢用于支撑炸药框、调节板坯间距，前后导板、翼板的厚度均为5mm，对拟爆炸焊接的结合面进行抛光处理。在地下爆炸场地对复板、基板表面进行清洁后，将复板安放在板坯上，复板与板坯的安装间距为8-12mm，紧靠基坯的末端和侧面放置一些废弃的坯料，在复板的上方放置木制炸药框并均匀地装填硝铵炸药265-285Kg，采用端部非电起爆的方式，将起爆药包插入前导板中间位置的炸药内，在药包位置垂直于爆轰波传爆方向布设一根导爆索，使得炸药框起始端的炸药起爆时间趋于一致，在确认安全的区域进行远程起爆，形成爆炸复合材料。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。