气体保护爆炸焊接方法
专利汇可以提供气体保护爆炸焊接方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种气体保护爆炸 焊接 方法，属于金属复合板的制造领域，涉及到 爆炸焊接 技术生产复合板的方法。其特征是采用包含 基板 与复板间隙的 密闭空间 ，密闭空间中采用保护性气体，该保护性气体与基板和复板所用的材料相适应；通过测定封闭空间中的 氧 含量来控制保护气体的浓度；爆炸焊接的界面处于保护性气体中；然后起爆，实施爆炸焊接。本发明效果与益处是经济、简单的一次性密封形式降低和阻止了射流微粒与空气反应，提高了焊接 质量 并增大了爆炸焊接窗口。，下面是气体保护爆炸焊接方法专利的具体信息内容。
1. 一种气体保护爆炸焊接方法，其特征是：包含基板(2)与复板(3)间隙的密闭空间采用保护性气体(9)，该保护性气体(9)与基板(2)和复板(3)所用的材料相适应；通过测定封闭空间中的氧含量来控制与材料相适应的保护性气体浓度；爆炸焊接的界面处于保护性气体中；然后起爆，实施爆炸焊接。
2. 根据权利要求1所述的气体保护爆炸焊接方法，其特征在于：用地面(l) 和柔性薄膜(7)，构成密闭空间；其中柔性薄膜(7)的四周用地面的松散重物（10) 密封；柔性薄膜材料是透气率低、不产生静电或进行消静电处理的柔性薄膜材 料，包括橡胶薄片、塑料布、地板革、帆布、防雨布、防雨绸、柔性纸板或高 强度纸张。
3. 根据权利要求1所述的气体保护爆炸焊接方法，其特征在于：用地面（l)、 柔性薄膜(7)和复板（3)构成一个密闭空间；其中柔性薄膜(7)—侧粘结在复 板(3)的边缘表面上，柔性薄膜(7)的另一侧用地面的松散重物（10)密封；柔性薄膜材料是透气率低、不产生静电或进行消静电处理的柔性薄膜材料，包括橡 胶薄片、塑料布、地板革、帆布、防雨布、防雨绸、柔性纸板或高强度纸张。
4. 根据权利要求1所述的气体保护爆炸焊接方法，其特征在于：将槽型弹性密封条(13)固定在支撑背板(14)上，在爆炸焊接前将组合好的槽型弹性密封条 (13)部分插入基板(2)与复板(3)间隙中，固定背板，构成基板(2)与复板(3)之 间密封空间；槽型弹性密封条（13)采用橡胶或海绵；支撑背板（14)采用塑料、 胶木、木材或纤维板。
5. 根据权利要求1所述的气体保护爆炸焊接方法，其特征在于：用密封胶带(15)粘结密封基板(2)和复板(3)间隙构成密封空间，在密封胶带（15)背后固定支撑背板（14);密封胶带（15)采用胶布或胶带。
6. 根据权利要求1所述的气体保护爆炸焊接方法，其特征在于：预制的槽型密封卡条（16)，在槽型密封卡条（16)中安装弹性密封条（17)在基板(2)与 复板(3)之间形成密封空间。
7. 根据权利要求1所述的气体保护爆炸焊接方法，其特征在于：采用保护性气体方式通过气口 （8)进行进排气置换或密闭空内采用保护气体自生成方式。
8. 根据权利要求1所述的气体保护爆炸焊接方法，其特征在于：所采用保护性气体为惰性气体。
9. 根据权利要求1所述的气体保护爆炸焊接方法，其特征在于：基板(2)和 复板(3)的材料为铝、镍、铜或铁合金时，所采用的保护性气体为二氧化碳。
气体保护爆炸焊接方法
技术领域
爆炸焊接（或爆炸复合）方法是生产各种金属复合板的主要方法，可生产不锈钢-钢、钛-钢、锆-钢等各种复合板材，这些复合板材主要用于各种化工容器与设备的制造，也用于军工、空天技术、机械与电子工程中。由于大型设备的需求，要求采用尽量大板幅的复合板，这样可大量地减少焊缝长度、降低焊接费用、减少焊接中产生的缺陷和縮短设备制造周期。目前已经可以使用爆炸
焊接方法制造出20〜30mS的各种复合钢板，但在实际生产中由于各种工艺原因，常常会发生局部焊接失效，造成废品板。对于一般的不锈钢板可以采用电弧或氩弧焊接进行补堆焊修补，但对于锆、钛、铝、镁、钽等很多材料就只能采用爆炸焊接修补或报废改成小板使用。另外，在这些复合板的爆炸焊接中，也常常会出现局部界面结合强度下降的情况，在容器巻制、加工过程中出现脱焊、分层现象。究其原因，产生爆炸焊接失效和结合质量不稳定的原因之一，是由于大面积复合板的爆炸焊接是在露天空气环境中进行的。这是因为爆炸焊接时基复板之间会喷射出基复板厚度的百分之几到千分之几的微射流，而这样的微射流会发生雾化，产生出高速运动的金属微粒，这些金属微粒会与空气中的活性成分发生化学反应一一燃烧，燃烧反应不仅会释放热量，而且会产生固体氧化物、氮化物甚至碳化物和氢化物。无论是反应所释放的热量还是所产生的脆性固体微粒都会对界面焊接质量产生不良影响。
众所周知，在金属材料之间进行爆炸焊接时，必须对基板与复板的待焊接表面进行打磨清理，保持界面洁净。而爆炸焊接的射流始终是在碰撞点前方的，一旦射流微粒在空气中燃烧成脆性固体微粒，显然会污染打磨好的金属表面，而这些脆性化合物的残留无疑会影响界面的焊接质量。另一方面，当在碰撞点前方的射流微粒燃烧放热时，这些热量必然会向基板与复板的待结合表面传递，这些传入的热量在焊接时会带入界面结合区，由于附加的热量引入会促进界面的金属间反应，可能产生过多的金属间化合物，也会降低界面的结合强度与韧度；从爆炸焊接参数窗口来看，其中，爆炸焊接的能量上限是由界面沉积能量所决定的，而喷射射流微粒的燃烧无疑会增加界面沉积能量，过多的外界热量引入，也有造成焊接"过熔失效"的可能。
显然，如果将爆炸焊接过程置入惰性气体或真空环境中，就可以阻止射流微粒的燃烧，从而增大爆炸焊接参数窗口并改善焊接质量。但大型爆炸焊接往往会使用数百公斤乃至上吨的炸药，采用刚性的封闭空间内充气与抽空爆炸，无论是在生产成本，还是生产效率上都是无法承受的。为此，必须寻找经济有效的方法实现保护性爆炸焊接。发明内容
本发明的目的是，提供一种气体保护爆炸焊接方法，以实现对大型复合板爆炸焊接过程进行简单、经济、有效的气体保护，解决爆炸焊接时金属射流微粒与空气反应问题。
本发明的技术方案如下：
大型复合板的爆炸焊接过程都平行法布置，爆炸焊接的金属射流只存在基板与复板的间隙中，或者说，只有基板与复板的间隙中射流微粒反应才影响爆炸焊接界面结合质量。因此，本发明的解决方案是，采用经济、简单的一次性密封气囊或基板与复板间隙密封形式，形成包含基板与复板间隙的密闭空间，在该密闭空间中容纳保护性气体，当保护性气体达到指定浓度，使爆炸焊接的金属界面处于富含保护性气体之中后，再起爆炸药，实施爆炸焊接。这样就降低了射流微粒与空气反应。实现本发明中包含基板与复板间隙的密闭空间的方法没有特殊的限定，可使用柔性薄膜制成气囊，使整个爆炸焊接装置置于密闭的气囊中；也可以直接密封基板与复板间隙形成密闭。
1)采用柔性的薄膜制成气囊的形成保护性气体密闭空间的方法有：a)用薄膜制成密闭气囊，将整个爆炸焊接装置置入密闭气囊之中，当密闭的气囊中保护性气体达到指定浓度时，起爆实行爆炸焊接；b)由于大型复合板的爆炸焊接均是置于地面上实施的，可以利用地面作为一个密封面，即使用柔性薄膜材料覆盖爆炸焊接装置，然后将柔性薄膜的四周用松散的重物埋压密封，形成局部的密闭空间，向该密闭空间中容纳保护性气体后，实施爆炸焊接；C)也可以同时利用地面与复板作为密封面，将柔性薄膜条的一侧粘结在复板的边缘表面上，形成密封；然后将柔性薄膜另一侧的四周边缘用松散的重物埋压密封，形成局部的密闭空间，向该密闭空间容纳保护性气体后，实施爆炸焊接。
对制备气囊的柔性薄膜材料没有特殊的限定，可以使用橡胶薄片、塑料布、地板革、帆布、防雨布、防雨绸、柔性纸板、高强度纸张等透气率低的柔性薄膜材料。由于气囊材料在爆炸后即被摧毁，应该从环保的角度考虑，应使用易于回收或完全炸毁的材料；由于气囊与火工品接触，从安全角度上应采用不易产生静电的材料或进行消静电处理。压埋密封柔性薄膜的四周所用的松散重物没有特殊的限定，从经济角度与安全角度考虑，所使用的最佳材料为不含石块的砂土或泥土。
2)直接密封基板与复板间隙的方法。由于爆炸焊接装置的组装是在野外现 场进行的，所以必须简便快速，以保证生产效率，而且密封装置在爆炸后即被
炸毁，就要求尽量降低成本。简易的直接密封方法有：a)预制的槽型弹性密封条，
将密封条固定在支撑背板上，将组合好的槽型弹性密封条部分插入基板与复板 间隙中，并用胶带、捆绑和挤靠形式固定背板，就在基板与复板之间形成了密
封，向基复板间隙中充填保护性气体，可实施气体保护爆炸焊接；b)使用密封胶 带，即胶布或胶带粘结密封基板和复板间隙，为防止充填气时的内部压力使密 封胶带脱粘，在胶带背后固定支撑背板条，在基板与复板之间形成密封后，向 基复板间隙中充填保护性气体，可实施气体保护爆炸焊接；c)釆用预制的槽型密 封卡条，在槽型密封卡条中安装高弹性的密封条，沿板边卡装，在基板与复板 之间形成密封空间后，向基复板间隙中充填保护性气体，可实施气体保护爆炸 焊接。
由于密封装置在爆炸后即被炸毁，就要求尽量降低成本；另外由于密封装 置在爆炸焊接时可能被炸药炸飞，应该尽量不采用金属材料以防止飞散击伤人、 物。固密封支撑背板采用塑料、胶木、木材或纤维板等轻质材料制造为好；而 一般对于常用的2—4mm复板，很难与基板保证同样的平整度，密封面的配合 误差很大，所以密封材料应使用高弹性材料，如高橡胶、高弹性橡胶件、海绵 等，以使用海绵为好。
3 )在对上述所有的封闭空间充填保护性气体时，对气口数目没有特殊限定， 可以采取延板边一侧或多侧设置气口的方式换气；对于气囊充气保护焊接方式， 还可以将充气管道直接放置在气囊中，在管道上开设多个气口。
4)在对上述所有的封闭空间充入保护性气体时，可以在密封上开设排气口 ，以使充入气体能顺利地挤出空气，快速形成高浓度的保护性气氛。排气口数目 也没有特殊限定，原则上，排气口总截面积接近充气口总截面积。排气口设置 要远离充气口，防止在气体流动中形成死区；当所充入保护气体密度小于空气 时，排气口高度设置低于充气口为佳；当所充入保护气体密度大于空气时，排 气口高度设置高于充气口为佳。
5) 采用保护性气体方式可通过气口进行进排气置换或密闭空内采用保护气 体自生成方式，以进排气置换方式为最佳。
6) 在上述对复合板进行爆炸焊接时所充加的保护性气体视所焊接材料而确 定。对于所有材料均可以采用惰性气体进行保护性爆炸焊接，从经济性考虑以 氩气为最佳。对于铝、镍、铜、铁合金也可以使用二氧化碳作为保护气体。
7) 在上述对复合板进行爆炸焊接时所充加的保护性气体浓度没有特殊的限 定，视所焊接材料而确定。由于空气成分中含20.93%氧气，78.03%氮气，0.98% 稀有气体，0.03%二氧化碳，0.03%其他气体，所以可以通过快速测定封闭空间 中氧含量来控制保护气体的浓度。
附图说明
图1是本发明的将使整个爆炸焊接装置置于密闭气囊中的示意图。 图中：1地面；2基板；3复板；4炸药；5架高支撑体；6雷管；7柔性 薄膜；8气口； 9保护性气体。
图2是本发明的利用地面作为一个密封面，用气囊封闭整个爆炸焊接装置的
示意图。
图中：IO松散重物。
图3是本发明的同时利用地面和复板作为密封面，用气囊封闭的爆炸焊接示 意图。图中：11胶接位置。
图4是本发明的密封复板与基板间隙的爆炸焊接整体装配示意图。 图中：12密封装置。
图5是本发明的用槽型弹性密封条的局部装配示意图。 图中：13槽型弹性密封条；14支撑背板。 图6是本发明的用密封胶带胶接密封的局部装配示意,。 图中：15密封胶带。
图7是本发明的用槽型预制卡件密封的局部装配示意图。 图中：16槽型密封卡条；17弹性密封条。
图8是本发明实施例1尾端的爆炸焊接界面金相照片（放大倍数为100)。 具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的最佳实施例。 实施例1.
爆炸焊接主装炸药使用30毫米的粉状铵油炸药，爆速D=2500米/秒左右， 进行3mm厚度的TA2钛钢复合板爆炸焊接，板面为1 X2m〜端头起爆。按附图 1布置，气囊材料（7)为农用塑料薄膜，用农用塑料薄膜压制成密封袋，向密 封袋充入氩气，测定氧含量为9.5%后进行爆炸焊接，经探伤检验，复合率100%， 界面剪切强度，中部与尾部都达到270MPa，尾部结合界面金相照片如附图8所 示，在放大100倍时界面中几乎看不到金属间化合物。
实施例2.
爆炸焊接参数同实施例l，按附图2布置，采用气囊材料（7)为防雨绸， 气囊材料四周使用湿泥土 （10)固压。向密封空间充入氩气，测定氧含量为9.3。％ 后进行爆炸焊接，经探伤检验，复合率100%，界面剪切强度，中部与尾部都达到270MPa。 实施例3.
爆炸焊接参数同实施例l，按附图3布置，采用气囊材料（7)为防雨绸， 用801胶将防雨绸与钛板边缘粘结（11)，粘结宽度20〜40mm,气囊材料四周 使用沙土 （10)固压。向密封空间充入氩气，测定氧含量为9.0%后进行爆炸焊 接，经探伤检验，复合率100%，界面剪切强度，中部与尾部都达到270MPa。
实施例4.
爆炸焊接参数同实施例l,按附图5布置进行密封，用硅胶条制成密封胶条 (13)， 2mmPVC塑料板为背板（14)。向密封空间充入氩气，测定氧含量为9.9% 后进行爆炸焊接，经探伤检验，复合率100%，界面剪切强度，中部与尾部都达 到270MPa。
实施例5.
爆炸焊接参数同实施例l，按附图6布置进行密封，用不干胶带密封（15)， 5mm纤维板为背板（14)。向密封空间充入氩气，测定氧含量为8.9%后进行爆 炸焊接，经探伤检验，复合率100%,界面剪切强度，中部与尾部都达到270MPa。
实施例6.
爆炸焊接参数同实施例1，按附图7布置进行密封，用10mm木板制成为槽 型卡（14)，并槽型卡中镶入10mm厚海绵条作为密封件（13)。向密封空间充 入氩气，测定氧含量为8.7%后进行爆炸焊接，经探伤检验，复合率100%，界 面剪切强度，中部与尾部都达到270MPa。
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