1第六章爆炸焊

2爆炸焊利用炸藥轟炸能量，驅動焊件做高速傾斜碰撞，使其界面實現冶金結合的特種焊接方法。界面沒有或僅有少量熔化，無熱影響區，屬固相焊接。適用廣泛，有良好的焊接性和力學性能。主要用于制造金屬復合材料和異種金屬的焊接。

3爆炸焊接的特點1學科上的特點2能源上的特點3工藝上的特點4焊接上的特點6性能上的特點5焊接過渡區上的特點41學科上的特點:界于金屬物理學、爆炸物理學和焊接工藝之間的一門邊緣學科。

2能源上的特點炸藥的化學能;這種化學能在爆炸焊接過程中，在炸藥-爆炸-金屬系統內將發生多次和多種形式的能量的轉換、吸收、傳遞和分配，最后形成金屬間的焊接結合。在時間上這個過程以微秒計。

3工藝上的特點

焊接工藝和操作很簡單。

54焊接上的特點

板與板、板與管、管與管、管與管板、管與棒，以及異型件都可以爆炸焊接。形狀復雜的蜂窩結構、數十層和數百層金屬箔材爆炸焊接成功了。金屬與玻璃、塑料和陶瓷也能爆炸焊接在一起。

5焊接過渡區上的特點爆炸焊接雙金屬和多金屬的結合區是基體金屬之間的成分、組織和性能的過渡區。直接影響基體金屬之間的結合強度和使用性能。其形成原因、經過和結果的研究，是這門學科理論研究的重要組成部分。6性能上的特點爆炸復合材料的結合強度通常與基材中較弱者的強度相當。經受得住后續的校平、轉筒、切割、焊接、沖壓、旋壓、鍛壓、擠壓、拉拔、軋制和熱處理，以及爆炸成形等而不會分層和開裂。

6第一節爆炸焊原理圖6-1復合板的爆炸焊工藝安裝示意圖a）平行法b）角度法1-雷管2-炸藥3-復板4-基板5-基礎（地面）-安裝角h-間隙小型試驗，平行法和角度法均可，大面積多用平行法.71-炸藥2-保護層3-復板4-地面a-基板

Vd-炸的爆轟速度Vp-復板向基板的運動速度Vs-撞擊點s的移動速度(即焊接速度)-安裝角-撞擊角Y-彎折角雷管引爆后，爆轟波便以爆轟速度在炸藥層中向前傳播。爆轟波的能量和迅速膨脹的爆炸產物的能量就向四面八方傳播開去。其向下分量傳遞給復板后，便推動復板高速向下運動。復板在間隙中被加速。最后與基板高速撞擊。撞擊面上發生金屬的塑性變形，使它們緊密接觸。接觸面上金屬的物理性質類似于流體，在撞擊點前形成射流，稱之為再入射流。“自清理”作用，形成再入射流是爆炸焊的主要機理。8撞擊速度低于某一臨界值時，結合面為直線形。在大多數情況下，結合面為波浪形。爆炸復合板的波形結合區×５０a)鈦-鋼：波前漩渦區b)鋁-鋁：波前和波后漩渦區9第二節可爆炸焊金屬材料常溫下的破斷沖擊吸收功不太小時，爆炸后不會脆裂，都可以用爆炸焊法焊接。破斷沖擊吸收功小的金屬材料，采用熱爆炸焊方法也能制成復合材料。10第三節爆炸焊方法及安裝工藝一、爆炸焊方法：金屬材料的形狀：板一板，管一管、管一管板、管一棒、異形件以及金屬粉末與板的爆炸焊；焊接接頭的類型：爆炸搭接、對接、斜接和壓接；爆炸焊實施的位置：地面、地下、空中、水下和真空中的爆炸焊；一次、兩次和多次爆炸焊、多層爆炸焊，單面和雙面爆炸焊，內、外和內外同時進行的爆炸焊，熱爆炸焊和冷爆炸焊等。爆炸焊方法的延伸和發展：爆炸焊工藝還可以與常見的金屬壓力加工工藝聯合起來，以生產更大、更長、更粗、更細、和異型的金屬復合材料。這種聯合是11二、爆炸焊安裝工藝1.爆炸大面積復合板時用平行法。此時如用角度法，前端則因間隙距離增加很多，復板過分加速，使其與基板撞擊時能量過大。這樣會擴大邊部打傷打裂的范圍，從而減少復合板的有效面積和增加金屬的損耗。2.在安裝大面積復板時，在平整的金屬材料板材安裝后中部也會下垂或翹曲，以致與基板表面接觸。此時為保證復板下垂位置與基板表面保持一定間隙，可在該處放置一個或幾個高度稍小于應有的間隙值的金屬片。123.爆炸大面積復合板時，最好用中心起爆法引爆炸藥，或者從長邊中部引爆炸藥。這樣可使間隙中氣體的排出的路程最短。從而有利于復板和基板的順利撞擊，減少結合區金屬熔化的面積和數量。4.為了引爆低爆速炸藥和減少雷管區的面積，通常在雷管下放置一定數量的高速炸藥。5.為了將邊部缺陷引出復合板之外和保證邊部質量，通常復板的長、寬尺寸比基板的大20～50mm。管與管板爆炸焊時，管材也應有類似的額外伸出量。13第四節爆炸焊工藝一、工藝包括：1.被焊金屬材料的準備

2.待焊金屬材料的清理

3.炸藥的準備4.安裝

5.引爆炸藥141.被焊金屬材料的準備復合的厚度可為0.1～30mm，基板可為0.1～500mm，基板與復板的厚度比一般為1：1～10：1。基板越厚，基板與復板的厚度比越大，還越容易實現焊接。2.待焊金屬材料的清理手工、機械、化學或電化學的方法對金屬材料的待結合面進行清潔凈化。

3.炸藥的準備根據工藝和金屬材料形狀的要求，選擇一定品種、狀態和數量的炸藥。

154.安裝

接好地線、搬走所用的工具和物品，撤離工作人員和在危險區安插警戒旗等。根據藥量的多少和有無屏障，設置半徑為25m、50m或100m以上的危險區。5.引爆炸藥

16二、爆炸焊工藝參數主要有：復層與基層金屬材料的厚度、長度和寬度尺寸，炸藥的品種、狀態和數量及其爆炸性能數據，安裝后復層和基層之間的間隙距離等。17h＝A（ρδ）0.6

We＝BC{[（ρδ）0.6σS0.2]／h0.5}式中h——復板與基板之間的間隙距離（cm）；

We——復板單位面積上布放的炸藥量（s/cm2）；

ρ——復板的密度（g/cm3）；

δ——復板的厚度（cm）；

σS——復板金屬材料的屈服強度(MPa)；A、B、C——計算系數，分別為0.1～1.0、0.05～3.0、0.5～2.5。18第五節爆炸焊缺陷宏觀缺陷如下1.爆炸結合不良2.鼓包3.大面積融化4.表面燒傷5.爆炸變形6.爆炸脆裂7.雷管區缺陷8.邊部打裂9.爆炸打傷

微觀缺陷見于復合材料內部，影響焊接復合件的力學性能的不均勻。191.爆炸結合不良指爆炸焊接以后，復層與基層之間全部或大部沒有結合，以及即使結合但強度很低的情況。首先應選擇低爆速的炸藥，其次是使用足夠的炸藥量和適當的間隙距離，此外，采用中心起爆法等能縮短間隙中氣體排除的路程，有利于引爆后氣體大部排出。2.鼓包在復合件的局部位置上復層偶爾有凸起，其間充滿氣體，在敲擊下發出空響聲。低爆速炸藥，最佳藥量和最佳間隙值外，重要的是創造良好的排氣條件。203.大面積熔化原因：在爆炸焊的過程中，間隙內未被及時排出的氣體，在高壓下被絕熱壓縮。大量的絕熱壓縮氣體將其周圍金屬熔化而形成。采用低爆速炸藥和中心起爆法等，主要目的是創造排氣條件，不使間隙氣體的絕熱壓縮過程產生。4.表面燒傷

指復層表面被爆炸熱氧化燒傷的情況，使用低爆熱的炸藥和采用黃油水玻璃或瀝青等保護層，可以防止這一缺陷的發生。216.爆炸脆裂常溫下沖擊值太小，強度和硬度特別高的金屬材料，熱爆工藝可以消除。7.雷管區缺陷在雷管引爆的部位，由于能量不足和氣體排不出去，而造成復層和基層未能很好結合的缺陷，可用增加附加藥包的辦法盡量縮小。8.邊部打裂由于邊界效應而使復層被打傷或打裂的缺陷。原因主要是周邊和前端能量過大造成的。減少前端（復合管、棒）或復合板邊部的炸藥量，增加復合板或復合管的尺寸，或者在厚復合板的待結合面之外的周邊刻槽等。9.爆炸打傷撞擊復層表面，造成麻坑，凹坑或小溝等缺陷。細化和凈化炸藥，均勻布藥是防止復層表面打傷的主要措施。22二、爆炸焊檢驗1．非破壞性檢驗1）表面質量檢驗其目的是對復合件的復層表面及其外觀進行質量檢查，如打傷、打裂、氧化、燒傷、翹曲度、尺寸公差和其他外觀情況等。2）輕敲檢驗用手錘對復層各個位置逐一輕敲，以其聲響來初步判斷復合材料的結合情況。3）超聲檢驗其目的是對復合件的結合情況和結合面積進行定量的測定。232．破壞性檢驗用剪切和彎曲試驗來確定鈦-鋼、不銹鋼-鋼、銅-鋼、鎳-鋼等復合板的結合強度，用拉伸試驗來確定它們的抗拉強度。1)剪切試驗2）拉伸試驗3）彎曲試驗4）顯微硬度檢驗5）金相檢驗24圖6-6爆炸態和熱軋態鈦-鋼復合板結合區顯微硬度分布曲線25第六節爆炸焊應用例如，鈦、鋯、鈮、鉭、鎢、鉬、銅、鋁、貴金屬和不銹鋼等，它們在相應的化學介質中有良好的耐蝕性，它們與普通鋼組成的復合板已廣泛地應用在化工和壓力容器中。1、充分利用金屬化學性能的復合材料

262、充分發揮金屬物理性能的復合材料例如，熱雙金屬（熱—力學性能），電力、電子和電化學用雙金屬（電學性能），音叉雙金屬（聲學性能），蝸輪葉片雙金屬（耐汽蝕性能），槍（炮）管用雙金屬（耐燒蝕性能），貴金屬復合接點材料（耐電蝕性能），復合超導材料（超導性能），復合磁性材料（磁學性能），以及原子能復合材料（核性能）等273、充分增強和提高金屬力學性能的復合材料

例如復合纖維增強材料（抗拉強度顯著提高），復合裝甲材料（各層具有不同的硬度可顯著提高材料抗拒破甲的能力），復合刀具材料（刀刃部分硬度特高），減摩復合材料（內層材料耐摩擦磨損、外層材料承壓強度高），比強度和比剛度更高的輕型復合材料（如鈦-鋁、鈦-鋰、鋁-鋰、鋁-鎂和鋁-鈹）等。

284、其他特殊用途的復合材料

例如三層復合釬料核燃料材料鈾和釷的數量少、體積小和強度低，為了提高其剛度和其他目的，將其與銅組成復合材料后作為重離子的靶子而使用之。在美國為了降低或取消三種硬幣中銀的含量而大量使用爆炸焊接的銀銅鎳復合材料29305、過渡接頭

異種金屬的過渡管接頭、板接頭和棒接頭也是很有技術和經濟價值的。31第七節爆炸焊安全注意事項：1.爆炸場地應設置在遠離建筑物的地方；2.炸藥庫管理人員須認真負責，炸藥與雷管、導爆索等用品須分類分開運輸和存放，出入庫要嚴格管理。3.所有工作人員必須遵守國家有關政策法令，接受工程訓練和考核，并