[发明专利]层状金属复合板基板与复板的结合控制方法

说明书

技术领域

本发明属于层状金属复合板的制备技术领域，尤其是涉及一种层状金属复合板基板与复板的结合控制方法。

背景技术

层状金属复合板是一种将两种性能相近或性能相异的金属采用爆炸复合方法制备而成的新型金属复合材料，主要包括钛钢、钛不锈钢、锆钢、锆不锈钢、铜钢、不锈钢钢、镍钢等。层状金属复合板一出现便以其独特的结构和性能优势得到了人们的关注，近年来得到了广泛的应用，它集不同材料的物理、化学、力学性能和价格资源优势于一体，并逐渐广泛应用于石油化工、航空航天、火电核电和机械电子等行业。

层状金属复合板，尤其大幅面层状金属复合板在进行爆炸复合时，由于受板面板型、间隙、排气等因素影响容易出现发生局部产生熔化、不结合、鼓包、冲孔等现象，其直接影响复合板质量。目前，层状金属复合板制造主要依靠理论结合经验和工艺探索试验，其实验周期长，成本高，获得的实验数据和经验只能作为参考，并且不能保证复合板质量。对稀、贵金属复合板来说，局部不结合直接导致整张复合板报废，因此，层状金属复合板质量提高的研究就极为迫切了。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种层状金属复合板基板与复板的结合控制方法，其设计合理，操作简便且实现方便，适用面广，实用价值高，能够提高层状金属复合板产品的成品率、缩短生产周期、降低生产成本，推广应用前景广泛。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种层状金属复合板基板与复板的结合控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、确定基板和复板的材质、性能以及尺寸规格；

步骤二、选择多组爆炸复合工艺参数和布药方式；

步骤三、根据步骤二中选择的多组爆炸复合工艺参数和布药方式，分别建立多个层状金属复合板爆炸复合的有限元模型，其建模过程如下：

301、根据层状金属复合板爆炸复合的装配结构以及步骤二中确定的爆炸复合工艺参数和布药方式，采用CAD软件建立层状金属复合板爆炸复合的三维几何模型：首先将基板、支撑件、复板、保护层和炸药从下到上依次设置在地基上，再将雷管设置在炸药顶端；

302、删除步骤301中的支撑件、保护层和雷管，保留基板与复板之间的空隙，建立包裹在炸药、复板和基板外的空气模型，得到层状金属复合板爆炸复合的三维几何简化模型；

303、将步骤302中所述层状金属复合板爆炸复合的三维几何简化模型导入有限元前处理软件中；

304、在所述有限元前处理软件环境下，选择一定的网格单元尺寸并对步骤303中所建立的层状金属复合板爆炸复合的有限元模型进行网格划分；同时在材料模型Johnson-Cook中附于基板和复板的材料参数，建立层状金属复合板爆炸复合的有限元模型；

步骤四、分别对步骤三中建立的多个层状金属复合板爆炸复合的有限元模型施加载荷并生成多个有限元求解器文件：在所述有限元前处理软件环境下，对所述层状金属复合板爆炸复合的有限元模型施加基板、复板、炸药和空气模型任意两者之间在爆炸复合过程中的相互作用、边界条件和对称约束，保存施加载荷后的结果，同时生成有限元求解器文件；

步骤五、分别对多个有限元求解器文件进行修正并求解，得到多个求解结果：在步骤四中所生成的有限元求解器文件中，对定义炸药起爆位置与时间的关键字、定义单元类型的关键字、定义材料参数的关键字、定义接触刚度控制的关键字和定义接触计算方法的关键字进行添加，并对定义接触类型的关键字进行修改，完成有限元求解器文件的修正并提交给所述有限元前处理软件，之后通过所述有限元前处理软件进行复合板爆炸复合过程求解，得到求解结果；

步骤六、首先采用有限元后处理软件分别对步骤五中得到的多个求解结果进行分析，然后结合正交试验对步骤二中选择的多组爆炸复合工艺参数和布药方式进行筛选，确定一组爆炸复合工艺参数和布药方式；

步骤七、按照步骤六中确定的爆炸复合工艺参数和布药方式，将基板、支撑件、复板、保护层和炸药从下到上依次设置在地基上，再将雷管设置在炸药顶端，进行层状金属复合板的爆炸复合。

上述的层状金属复合板基板与复板的结合控制方法，其特征在于：步骤二、步骤六和步骤七中所述的爆炸复合工艺参数包括炸药类型、炸药高度以及基板和复板之间的间距。

上述的层状金属复合板基板与复板的结合控制方法，其特征在于：步骤三、步骤四和步骤五中所述的有限元前处理软件为AUTODYN软件、ANSYS-LSDYNA软件或ABAQUS软件。