[發明專利]一種鋁鎂鋁合金復合板的爆炸焊接成型方法

在審

• 申請號: 201611126235.0
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106695108A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 曹曉卿;王東亞;范述寧;王文先;張婷婷;閆志峰;魏屹
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B23K20/08
• 分類號: B23K20/08;B23K20/233;B23K20/24
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 江淑蘭

1.一種鋁鎂鋁合金復合板的爆炸焊接成型方法，其特征在于：使用的化學物質材料為：鎂合金板、鋁合金板、木板、銨油炸藥、硝酸銨、柴油、木粉、雷管、引線、鋁箔、黃油、砂粒、無水乙醇，其準備用量如下：以克、毫升、毫米為計量單位

鋁鎂鋁合金復合板爆炸焊接成型方法如下：

(1)打磨并清洗鎂合金板、鋁合金板的待焊接表面，確認鎂合金板為中間板、鋁合金板為側板；

①將鎂合金板置于鋼質平板上，用砂紙打磨正反表面及周邊，去除表面氧化膜，使表面光潔、平整，表面粗糙度Ra1.25-2.5μm；

然后用無水乙醇擦洗正反表面及周邊，使其潔凈；

②將鋁合金板置于鋼質平板上，用砂紙打磨正反表面及周邊，去除表面氧化膜，使表面光潔、平整，表面粗糙度為Ra1.25-2.5μm；

然后用無水乙醇擦洗正反表面及周邊，使其潔凈；

(2)卷制鋁箔間隙柱

將鋁箔置于鋼質平板上，用夾鉗卷制成圓筒狀，成共12塊，各塊尺寸一致；

(3)制備木制卡具

將柳木板置于鋼質平板上，用木鋸制作卡具，卡具呈矩形槽狀，豎板和底部橫板要相互垂直，底部要平整，豎板和橫板夾角為90°，卡具尺寸為900mm×500mm×300mm；

(4)制備銨油炸藥

將硝酸銨8500g±10g，柴油800mL±10mL，木粉280g±10g置于不銹鋼容器中，攪拌混合10min，成混合粉體；

銨油炸藥性能：爆炸速度2300-2800m/s、密度0.89g/cm³、爆炸力2000-2300MPa；

(5)工藝配制安裝

①挖地坑

在空曠平整地面上挖掘爆炸地坑，地坑呈矩形槽狀，尺寸為900mm×500mm×300mm；

②安裝木制卡具

將制備的木制卡具垂直置于地坑內，木制卡具槽底部橫板與地坑地面平面接觸，保證木制卡具在地坑內呈橫平豎直狀態；

③垂直置放中間鎂合金板、兩側鋁合金板

將鎂合金板垂直置于木制卡具槽底部中間位置；

在鎂合金板兩側部均勻涂覆黃油，黃油層厚度為1mm；

將鋁箔間隙柱按上、下、左、右均勻置放在鎂合金板兩側部，每側部6個；

在鋁合金板焊接面涂抹黃油，黃油厚度1mm；

將鋁合金板垂直置于鎂合金板兩側部，兩側部鋁合金板與鎂合金板上的鋁箔間隙柱接觸；

在兩側鋁合金板外部涂覆黃油保護層，保護層厚度1mm；

④在兩側鋁合金板與木制卡具之間置放銨油炸藥，銨油炸藥均勻置放、置滿；

⑤在兩側部銨油炸藥上部的中間位置安裝電雷管；

兩電雷管上部連接屏蔽電纜，屏蔽電纜長度60m；

屏蔽電纜與地面上部的電雷管控制器連接；

⑥在木質卡具外部的地坑內均勻疏松加滿河沙；

(6)爆炸焊接成型

①操縱電雷管控制器，通過屏蔽電纜引爆兩電雷管，銨油炸藥瞬時爆炸；

②炸藥爆炸產生的爆炸沖擊波瞬時沖擊兩側鋁合金板，兩側鋁合金板高速運動，黃油熔化消失，兩側間隙柱鋁箔向周邊飛出；

兩側鋁合金板和中間鎂合金板發生強烈碰撞接觸，使兩側鋁合金板與中間鎂合金板瞬時完成焊接，成鋁鎂鋁合金復合板；

(7)清理爆炸焊接成型現場

將爆炸焊接后現場進行清理，清除砂粒，保存爆炸焊接成型的鋁鎂鋁合金復合板；

(8)機械切割鋁鎂鋁合金復合板

將鋁鎂鋁合金復合板置于鋼質平板上，用機械切割周邊及正反表面，使周邊齊整，然后用砂紙打磨正反表面及周邊，使其光潔；

(9)中溫回火

將鋁鎂鋁合金復合板置于熱處理回火爐中，進行回火處理，回火溫度350℃，回火時間120min，以消除焊接內應力及結合面缺陷；

(10)清理、清洗

將回火后的鋁鎂鋁合金復合板用400目砂紙打磨周邊及正反表面，使其光潔；

然后用無水乙醇清洗鋁鎂鋁合金復合板，使周邊及正反表面潔凈；

(11)檢測、分析、表征

對爆炸焊接成型后的鋁鎂鋁合金復合板的形貌、界面金相組織、爆炸焊接面結合程度進行檢測、分析、表征；

用超聲波探傷儀測量爆炸焊接面的結合程度；

用光學顯微鏡進行金相組織分析；

用掃描電鏡進行界面元素擴散分析；

用X射線衍射法進行界面物相分析；

用電子萬能試驗機進行結合強度分析；

結論：爆炸焊接成型的鋁鎂鋁合金復合板為銀灰色板形，鋁鎂鋁界面呈正弦波紋形形貌，結合緊密，無過渡熔化及分層現象，鋁鎂鋁合金復合板的界面剪切強度達160MPa，爆炸焊接結合率達98.6％。

2.根據權利要求1所述的一種鋁鎂鋁合金復合板爆炸焊接成型方法，其特征在于：鋁鎂鋁合金復合板的爆炸焊接成型在地坑內進行的，是在地坑的木制卡具中，在銨油炸藥的瞬時爆炸下完成的；

在地平面(18)上用鐵鍬挖制地坑(17)，地坑(17)呈矩形，在地坑(17)內垂直置放木制卡具(15)；木質卡具(15)呈矩形槽狀，在木質卡具(15)內中間垂直置放鎂合金板(3)，鎂合金(3)上部為上空位槽(4)，在鎂合金板(3)的左、右側面均勻涂覆黃油層，黃油層厚度為1mm；在鎂合金板(3)的左側部置放左側間隙柱(7)，左側間隙柱(7)共6個，均間距置放，并由黃油粘連連接；在鎂合金板(3)的右側部置放右側間隙柱(8)，右側間隙柱(8)共6個，均間距置放，并由黃油粘連連接；在左側間隙柱(7)左部垂直置放左側鋁合金板(5)，左側鋁合金板(5)右側部涂覆黃油層1mm，并與左側間隙柱(7)粘連；在右側間隙柱(8)右部垂直置放右側鋁合金板(6)，右側鋁合金板(6)左側部涂覆黃油層1mm，并與右側間隙柱(8)粘連；在左側鋁合金板(5)左部涂覆左側黃油保護層(9)，左側黃油保護層(9)厚度為1mm，左側黃油保護層(9)左部置放左側銨油炸藥(11)；在右側鋁合金板(6)右部涂覆右側黃油保護層(10)，右側黃油保護層(10)厚度為1mm，右側黃油保護層(10)右部置放右側銨油炸藥(12)；在左側銨油炸藥(11)上部垂直置放第一電雷管(13)，在右側銨油炸藥(12)上部垂直置放第二電雷管(14)，第一電雷管(13)、第二電雷管(14)連接屏蔽電纜(2)，屏蔽電纜(2)連接電雷管引爆器(1)。