钛/钢多层爆炸焊接界面的实验研究

为探究膨化硝铵炸药作用下,厚度均为2 mm的钛(Ti)、钢板的最优爆炸焊接参数以及验证一种新的爆炸焊接试验方案,实验采取阶梯型多层基板的爆炸焊接试验方案,以控制药量和间距为变量,并将Ti板作为复板,同时对多层阶梯型钢基板进行爆炸焊接试验;利用金相显微镜对焊接复合板进行观察,并分析多层基板同时焊接的方案可行性以及不同实验参数对界面波形的影响。试验结果和分析表明:通过观察Ti/钢复合板界面波形呈正弦微波状且无明显过渡层,验证了新方案的可行性,同时突出了阶梯型多层基板的同时爆炸焊接方案,能够在单次试验下对比分析不同基复板间距情况下的焊接效果的能力;并经分析得出在单位面积装药为1.048 g/cm~2及装药间距范围为(9~11)mm时,能得到质量较佳的Ti/钢爆炸复合板。     

基复板间距对爆炸焊接质量影响的数值模拟

为了研究间距对爆炸焊接质量的影响,选取厚度为2 mm的钛板和钢板以2.5、4.5、6.5、8.5、10.5 mm为间距,借助有限元软件LS-DYNA,采用SPH-FEM耦合的方法,对爆炸复合过程做了三维数值模拟。结合材料参数计算并建立了爆炸复合窗口。模拟结果显示:随着基复板间距的增大,焊接界面结合强度呈由低到高、由高到低的变化过程,与实验结果相吻合。当间距为6.5 mm时,碰撞速度的模拟结果接近爆炸复合窗口内的最大值,表明此时结合质量较好,模拟结果与实验吻合较好。借助SPH法得到了复合板结合面的界面形貌,模拟结果与实验的金相结果一致性较好,模拟结果显示在间距为6.5～8.5 mm之间时,能够得到较好的爆炸焊接界面波形。     

数值模拟在大面积厚复层钛钢复合板研制中的应用

通过经验公式和工艺实验初步确定爆炸焊接工艺参数,再采用有限元动力学分析软件进行大面积厚复层爆炸焊接过程仿真研究.通过实验研究了基复板间的位移、结合等变化过程;并通过分析调整工艺参数的模拟结果,得出当药高调整至47mm时复合板的结合率达到了峰值.该研究为大面积厚层钛钢复合板的爆炸焊接工艺参数的科学制定提供了依据.     

金属复合板节能型爆炸焊接试验研究

为了解决现有金属复合板爆炸焊接技术中存在装药结构能量利用率低、环境危害大、安全隐患突出等现实问题，对爆炸焊接装药结构进行了研究，设计出一种简式密封装药工艺，即一种节能型爆炸焊接复合板生产方法：在普通型铺设炸药之上，放置厚度2 mm左右的隔离板，隔离板之上铺设高度为10～12 mm的金刚砂。为了验证节能型爆炸焊接与普通型爆炸焊接金属复合板的力学性能差异，分别采用普通型爆炸焊接工艺和节能型爆炸焊接工艺进行了试验研究。采用节能型爆炸焊接技术生产的金属复合板，经无损检测、力学性能试验表明，其结合强度、复合率、机械性能等指标均达到或超过了国家标准GB/T 8165、行业标准NB/T 47002的技术要求。并且相比较于普通型爆炸焊接工艺，仅仅采用炸药表面覆盖物的方法，就可实现节能1/3的目的，在炸药使用量减少30%的情况下，依然得到了高于国家及行业标准规定的性能指标。实验结果表明：采用节能型爆炸焊接工艺与普通型爆炸焊接工艺生产的复合板，力学性能几乎相同，都能满足大型化工装备制造领域的需求。因此，采用节能型爆炸焊接复合板生产工艺，实现了简洁高效、安全可靠，节能降耗之目的。     

厚板爆炸焊接窗口理论的应用

厚板爆炸焊接的焊接质量，焊接与否都比薄板更加强烈地依赖于爆速，复板加速间抛掷角，打击速度等焊接参数，该文根据可焊窗口理论，对厚板爆炸焊接参数选择时应注意的总理２进行了分析，尤其对焊接上限问题进行了较深入地讨论。     

大面积铜钢复合板爆炸焊接工艺研究

本文采用数值模拟方法建立了大面积铜/钢复合板爆炸复合的有限元模型,通过多组实验对比出不同药高条件下爆炸焊接模拟结果,优化了爆炸焊接工艺参数。研究表明,当铜板厚度为7 mm,药高调整至78mm,间隙调整为14 mm时,复合板结合率除雷管区外达到了100%,各项力学性能指标满足标准要求,金相试验表明爆炸复合界面波形规则。     

工具钢-普碳钢复合板爆炸焊接试验与分析

运用金相技术和扫描电子显微镜,分析工具钢-普碳钢复合板爆炸焊接的结果.通过选取最佳的爆炸焊接参数,解决复合板爆炸焊接试验中易出现的裂纹以及边界不易焊合现象.结果显示,起爆端界面波形比较微小,然后逐渐增大,但是增幅较微弱,界面的结合强度较高,并且复合板的结合区存在着金属强烈的塑性变形、熔化和原子间的相互扩散等冶金过程.     

钛/钢双立式爆炸焊接参数优化

为解决大面积钛/钢爆炸焊接窗口窄,在结合区易出现"过熔"和"射流堆积"等微观缺陷的问题,开展了双立爆炸+轧制综合制造技术,进行了低爆速爆炸焊接用炸药试验优化,发明了一种最低临界爆速爆炸焊接用炸药,设计确定了刚性防护板和柔性防护墙构成的双立综合防护结构及参数,研究了钛/钢爆炸焊接装药厚度窗口.结果表明,双立钛/钢复合板结合界面成波状结合,几乎不存在金属熔化、漩涡等微观缺陷.     

AZ31/7A52复合材料爆炸焊接工艺研究

对材料组合为AZ31/7A52的镁合金/铝合金进行了爆炸焊接的工艺性研究.分析了其结合界面的金相组织和硬度,测量了爆炸焊接界面的波形参数,探讨了不同爆炸焊接工艺对爆炸复合效果(界面波形和复合率)的影响.结果表明,镁合金AZ31塑性差,爆炸复合困难,复合率＜10%;复合界面为波纹状结合,波长约2.20mm,波高约0.40...     

铝合金-钢爆炸焊接装药量与界面性能的关系(英文)

通过设计不同的爆炸焊接工艺参数爆炸复合了铝合金-钢爆炸复合板,并对复合板的界面性能进行了显微分析和力学性能测试,探讨了爆炸焊接装药量对复合板界面性能的影响。结果表明:在铝合金-钢复合板的的结合界面产生了一层金属间化合物并且在化合物中产生了许多微裂纹。随着装药量的增加,界面化合物的厚度略有增加,其上微裂纹的的数量也有所增加。复合界面的剪切强度随着装药量的增加而有所降低。界面化合物对复合板强度产生不利影响,铝合金-钢爆炸焊接时应尽量采用小药量。     

Effect of base plate thickness on wave size and wave morphology in explosively welded couples

The influence of plate thickness on the wave morphology generated in explosive welding is analysed by the use of mild steel base plates machined into steps of different thicknesses and a constant-thickness mild steel flyer plate, to ensure similar impacting conditions. It is found that wave shape, at the same distance from the collision point, remains unchanged for the different thicknesses. However, wavelength and wave amplitude are observed to decrease for thinner base plates, while the incubation distance for stable wave generation is observed to increase with decreasing base plate thickness. Previously suggested mechanism for explosive wave generation are analysed in terms of the present experiments. It is apparent that most of the theories proposed to date for wave formation are in one way or another incomplete.     

Research on explosive welding of aluminum alloy to steel with dovetail grooves

In order to explore a new method for the explosive welding of aluminum alloy to steel, a 5083 aluminum alloy plate and a Q345 steel plate with dovetail grooves were respectively employed as the flyer and base plates. The parameters adopted in the explosive welding experiment were close to the lower limit of weldable window of 5083 aluminum alloy to Q345 steel. The bonding properties of 5083/Q345 clad plate were studied through mechanical performance tests and microstructure observations. The results showed that the aluminum alloy and steel plates were welded under the actions of metallurgical bonding and meshing of dovetail grooves. The tensile shear strength of 5083/Q345 clad plate met the requirements of the bonding strength of Al/Fe clad plate. The interfaces between aluminum alloy and the upper and lower surfaces of dovetail grooves were mainly welded through direct bonding, and discontinuous molten zone emerged in the local region; while the interface between aluminum alloy and the inclined surface of dovetail grooves was bonded by continuous molten layer. The brittle intermetallic compounds FeAl₂ and Al₅Fe₂ were generated at the bonding interfaces of 5083/Q345 clad plate. The fracture surface of the tensile specimen exhibited ductile and quasi-cleavage fractures.     

双层爆炸复合中覆板最小可焊厚度的分析

为了研究双层爆炸焊接中覆板的最小可焊厚度,分析了爆炸焊接对于炸药布药量的要求,提出了一种利用爆炸焊接的碰撞速度下限与覆板的一维平板运动公式计算爆炸焊接中覆板最小可焊厚度的方法,并采用爆炸焊接中常用的3种炸药,分别对不锈钢-钢、铝-钢、钛-钢、铜-钢的爆炸焊接最小可焊厚度进行计算,计算得出4种覆板的最小可焊厚度分别在1.5、2.5、2.0、1.5 mm左右。同时指出在进行小厚度覆板的爆炸焊接时,由于密度更低的炸药爆轰压力也更低,可以更好地适用于小厚度覆板的爆炸焊接。     

Examination of copper/stainless steel joints formed by explosive welding

In this study, bonding ability of copper and steel with explosion welding was investigated using different ratios of explosive and different stand-off distance. Experimental studies showed out that, copper and stainless steel could be bonded with a good quality of bonding properties with explosion welding. In the bonding interface, intermetallics were not formed. It was observed that, when explosive ratio and stand-off distance were increased smooth bonding interface was transformed to a wavy bonding interface. As the ratio of explosive and stand-off distance increase, the amplitude and wavelength of wave were increased. It was found that, hardness of bonding interface and outer face of plates were increased because of deformation that was originating from impact the effect. Total interface area increased as a result of wavy interface, which was caused by increased explosive ratio and stand-off distance. In addition, wavy interfaces did not separate after tensile-shearing test. Bending tests applied on bonded samples had different diameters indicated that interfaces of the bonded samples have not any defect. EDS analyses in SEM showed that diffusion did not take place between bonding plates, however, diffusion was observed after annealing of the bonded samples for different times.     

双金属爆炸焊接参数设计理论

针对爆炸焊接参数设计问题,从爆炸焊接基本理论出发,分步介绍了飞板爆轰驱动的理论和双金属爆炸焊接窗口理论。首先归纳总结了一维爆轰驱动飞板的终速公式,并详细说明了其应用范围与原因。对于二维滑移爆轰驱动飞板问题,主要针对Richter理论和特征线法进行了介绍,并推导出新的近似计算公式。接着,对于爆炸焊接参数窗口理论,详细比较了以往传统单一金属爆炸焊接窗口理论与公式,并针对部分已有公式进行了重新推导与修正,重新界定了其适用范围。利用这些爆炸焊接窗口的基本理论,作者对所发展的双金属可焊下限、双金属可焊上限、双金属流动限以及声速限构成的双金属爆炸焊接窗口理论进行了系统地介绍。最后,以飞板爆轰驱动和爆炸焊接窗口构建成了整个爆炸焊接工艺技术参数设计理论,并结合二元合金相图进行爆炸焊接设计,针对调控原材料硬度的必要性、焊接界面波纹及气孔的控制方法等问题进行了讨论。     

铅(Pb1)+钢(Q245R)爆炸焊接试验研究

本文根据理论和半经验公式,确定了铅Pb1和钢Q245R两种金属的爆炸焊接工艺参数大致范围,即爆炸焊接窗口。再优选参数进行了工艺试验,并经外观检测、超声波检测、结合强度试验、显微观察等手段,对复合界面状态、结合强度进行了研究。结果表明,理论和经验公式对爆炸焊接参数的确定有较强指导意义,文中所选的试验参数保证了铅—钢良好的复合质量。     

铜钢爆炸焊接动态参数的研究

研究爆炸焊接动态参数对复合质量至关重要。本文对铜复板的动态弯折角、碰撞速度等动态参数进行了研究 ,得到了铜复板飞行姿态、超声速复合中临界碰撞角和铜复板飞行速度上限 ,对试验与生产有一定的实用价值。     

厚铝合金-薄不锈钢复合板爆炸焊接工艺研究

研究了6061铝合金(厚度为28 mm)-304L薄不锈钢(厚度为4 mm)复合板的爆炸焊接工艺。结果表明,以薄不锈钢为基层,纯铝为过渡层,分别以12 mm和16 mm厚的铝合金为复层进行3次爆炸焊接,可得到性能合格的厚铝合金-薄不锈钢复合板。