[发明专利]爆炸焊接最小作用量装药方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种爆炸焊接装药方法，具体地说是一种最小作用量装药方法，属于爆炸焊接和金属复合材料综合技术领域。

背景技术

很多研究者认为：在确定爆炸焊接初始装药工艺参数时，尽管可调节的参数很多，但归根结底都是在调节爆炸焊接中的三个动态参数：碰撞速度V_P、碰撞角β和碰撞点移动速度V_C，其三者关系为：V_p＝2V_csin(θ/2)。尽管在可焊性窗口给出的动态参数变化范围内，任意取点计算炸药量均可实现成功的爆炸焊接，但该“窗口”本身没有直接给出爆炸焊接所需的炸药用量。另外，在实际工程应用中，人们最为关注的还是如何依据可焊性窗口来确定成功爆炸焊接时的最少装药量，而可焊性窗口下限给出的仅是成功爆炸焊接时，基、复板的最小碰撞速度Vpmin曲线，并没有直接给出下限装药量，且认为在下限以外区域取点计算出的装药量，不可能实现复合板的成功爆炸焊接，为了确保复合板的可靠焊接，往往是在可焊性窗口的中部取点。而且，同时爆炸焊接装药厚度参数和安装间隙两个直接参数也没有联合起来加以考虑，因此，目前所确定的爆炸焊接参数并不是最佳的焊接参数，所获得的复合板界面质量也没有达到最佳状态。

发明内容

爆炸焊接揭示的是两金属板高速碰撞的物理现象，在这一物理过程中，适合流体力学的最小作用量原理。然而，目前在研究爆炸焊接装药窗口、基复板间隙等涉及爆炸焊接诸多关键参数时，很多研究结果并没有遵循物理学这一最基本法则。如装药量过大，使基板和复板界面碰撞能量过大而使界面出现过熔现象，从而在结合界面产生很多缺陷致使界面强度下降，大大降低了复合板的质量。最小作用量原理在爆炸焊接技术中应用，将不仅大大降低装药量、降低生产成本，而且提高了复合板界面质量，同时简化了涉及爆炸焊接的很多关键问题。最小作用量原理在爆炸焊接物理过程中体现为耗能最低原理。即界面结合能量最小可获得最佳的结合质量。亦即：用最小的装药量可获得最佳的结合界面。

1装药量最小法则

爆炸焊接复合材料一般有三种结合形式：大波、小波和微波。大波状结合由于爆炸荷载过大，使得其结合界面出现过熔现象而存在一定的缝隙缺陷或空洞物等微观缺陷；此外，即使不存在缺陷，在界面过渡区域中，各种元素的含量比基材和复材中各元素的含量均要低。鉴于上述两种原因，大波状结合界面其缺陷和疏松的过渡区域大大削弱了界面的结合强度。而微小波状结合界面几乎不存在微观缺陷，而且界面过渡区域是由基材和复材两种材料共同组成，其中的各元素含量都介于两种金属之间，界面的结合强度介于两种金属之间，并且比大波状结合强度高。

而在一块复合板的整个结合界面上，很难全部得到微波状结合，但通过控制装药量和布药工艺，可以在一块复合板中获得微波状和小波状的结合界面，避免大波状界面的出现。

因此为了获得最佳分布的结合界面，爆炸焊接装药必须遵循：下限法则。而装药下限可依据下述条件得到：在爆炸焊接过程中“爆轰荷载产生的复板的最大弯矩必须大于复板材料在其动态屈服极限时的弯矩而小于其在动态抗拉极限时的弯矩，才能实现成功爆炸焊接”

所以，爆炸焊接装药量最小法则遵循最小作用量原理，即爆炸载荷使复板所产生的最大弯矩首先必须超过材料的动态屈服极限时的弯矩，使复板产生弯折变形，才能满足爆炸焊接复板和基板倾斜碰撞的基本条件：