[发明专利]一种利用熔化中间层降低爆炸焊接装药量的装置

说明书

本发明公开了一种利用熔化中间层降低爆炸焊接装药量的装置，包括炸药、雷管、复板、间隙柱、中间层和基板。所述的中间层采用化学镀或放置箔板制备。所述的中间层可采用化学镀铜、银的方法制备。所述的中间层可采用放置100μm以下厚度的铜、银箔。所述的中间层采用的箔板可使用国标厚度。所述的中间层采用的箔板可简单置于基板表面或存在与基板的小距离。所述的中间层厚度应在1μm以上，保障中间层足够厚以支持基板、复板的焊接。所述的中间层应采用低熔点的金属材料制成，以低熔点金属的熔化代替基板、复板材料的熔化。

技术领域

本发明涉及爆炸焊接技术相关领域，尤其是涉及一种利用熔化中间层降低爆炸焊接装药量的装置。

背景技术

随着工业的发展，金属材料的使用量逐年上升。黑色金属、有色金属和特种金属都有其独特的性能优势和应用环境。如金属钛等金属可在其表面形成致密的氧化膜，因此具有优异的耐湿氯离子性能。在化工和航海工业使用的金属材料往往需要面对强酸、强碱及高含盐量的应用环境，这使得钛金属相较于不锈钢等材料具有极高的使用价值。但是钛及钛合金的提取难度高和加工难度大，造成了其昂贵的材料价格。大型容器及管道往往只要求内表面的耐腐蚀性，这些装置整体采用有色金属制造的价格过高而且完全没有必要。因此金属复合板应运而生。

金属复合板采用两种乃至多种金属板材复合而成，集合多种材料的性能优势应用于相应环境。复合板的加工可采用爆炸焊接、熔化轧制等方法制造。其中，爆炸焊接一种利用炸药爆炸能量实现材料复合的焊接技术。通过爆炸产生的滑移冲击波加速复板运动，使其高速撞击基板。材料之间的剧烈碰撞在其相应表面产生极高的温度与压力，高温高压使得界面金属发生几十微米的熔化从而实现金属材料的冶金结合。相较于铜和铝，钛和钢等硬度大和熔点高的材料需要更高的碰撞速度产生金属熔化。在爆炸焊接生产中，高碰撞速度往往通过提高炸药使用量来实现，这就造成爆炸焊接装药量的增加。

针对现有技术存在的问题，现有专利文献也提出了一些解决方案。申请号为201610806011.8的中国专利公开了一种可提高大厚度高强度合金爆炸焊接可焊性的方法，旨在降低大厚度高强度合金爆炸焊接的实施难度，扩大高厚度复板爆炸焊接的可焊性窗口，降低爆炸焊接炸药的使用量和使用强度能。该方法在爆炸焊接前利用高温热处理的方法得到固溶态、小晶粒尺寸的材料。在基板表面选择电镀、爆炸焊接或热喷涂的方法或者放置一层厚度为0.5-1mm的中间层，能够降低焊接界面产生硬脆金属间化合物的倾向。对复板板材料前期热处理会造成金属材料的晶粒尺寸、力学等性能改变，但这种改变对于最终复合板的使用环境和爆炸焊接效果并不是完全有益和必要的。同时，高温热处理过程往往需要近千度的高温和几小时的保温及退火时间，这将造成能源的浪费和环境污染。而电镀的方法产生中间层厚度不均匀、可能具有大针孔，且需要电源设备。爆炸焊接或热喷涂的方法产生的中间层较厚。相较于焊接界面几十微米的熔化金属来说，降低焊接界面熔化金属中产生的金属间化合物这种厚度有些浪费。如基板表面放置0.5-1mm厚度的中间层，在爆炸焊接时复板将会碰撞中间层实现焊接。但是中间层与基板间不存在相对速度，且碰撞能量又无法熔化这种厚度的中间层，这将导致中间层与基板之间无法焊合。

申请号为201310282589.4的中国专利公开了一种爆炸复合专用的结构炸药及爆炸复合方法和装置，针对现有的爆炸复合存在的能量利用率极低、操作不便且不易保证装药质量等问题。申请号为201710177875.2的中国专利公开了一种自约束高能量利用率的爆炸焊接装置，旨在解决传统爆炸复合中炸药能量利用率低和双面爆炸复合中存在着复合板飞散的安全隐患等问题。但是两种装置更多的关注焊接装置及焊接炸药，而都未提出对基复板表面的改进。

为此，本发明提出一种利用熔化中间层降低爆炸焊接装药量的装置，解决高硬度、强度等材料爆炸焊接焊接装药量大的问题。该装置在使用较少成本的前提下，节约了高硬度材料的爆炸焊接装药量，同时通过炸药使用量的减少，降低爆炸产生的噪音、震动等影响。

发明内容