爆炸焊是利用炸藥爆炸所產生的高壓沖擊波,迫使待焊金屬在瞬間被加速到數百米的速度,兩金屬相撞,同時伴隨著發生強烈的熱效應,致使待焊的兩金屬表面產生塑性變形,兩種金屬表面鋸齒狀相互嵌人而實現了焊接。
爆炸焊各部件安裝方法如圖4-39所示。
1炸藥
炸藥的形態有粉末狀的、顆粒的、塑性薄片的沖壓塊、鑄造塊等。根據爆炸焊工藝要求,選擇合適的炸藥的原則是爆速合適、使用方便、安全無毒等。
爆速與炸藥密度成比例,而所產生的壓力與炸藥密度以及引爆速度兩者成比例。一般炸藥密度大則爆速就高。爆速過高或過低都不能形成良好的焊接效果。炸藥一般是均勻平鋪在覆層(待焊金屬)件上。為防止引爆炸藥造成覆層件表面燒損,有時在炸藥與覆層件之間放一層橡膠材料。
2雷管
炸藥需雷管引爆,而雷管的安放位置對爆炸焊接質量有影響。不管在端部引爆還是在中心引爆或四周引爆,在雷管位置的周圍總會有一個金屬與金屬之間結合很差或根本不結合的區域。實踐經驗證明,把雷管和附加的炸藥包延伸到復合金屬的外部,可以避免雷管區周圍復合金屬不結合的缺陷。
3 安裝角和安裝間隙
·經驗證明,平面爆炸焊接時,采用預置夾角α很有必要,夾角α一般為5°~10°.但大面積平面爆炸焊還是采用平行安裝方式,即基板和覆板保持平行。
4 基覆比
基層金屬(下面待焊金屬)與覆層金屬的厚度比即為基覆比。基層金屬厚度越大,則復合越容易,即基覆比值越大,復合質量越易保證。一般爆炸復合工藝要求該比值一定要大于2.
在爆炸過程中,為防止基層金屬產生壓痕、燒傷、凹陷等缺陷,基覆層金屬下面要鋪墊一層緩沖層,如橡皮、軟塑料、厚紙殼等物。
5 表面清理(處理)
影響爆炸復合結合質量的因素很多,除了各種工藝參數選擇是否恰當外,待焊金屬表面狀態也有相當大的影響。因為表面狀態與形成物理接觸面積有關,所以爆炸焊前必須對待焊金屬表面進行清理(處理),其中包括機械清理,如砂輪打磨、噴砂、刀刮等,表面粗糙度越小越好;還有化學清理方法,對一些有色金屬,如銅及銅合金適用酸洗,而對鋁及鋁合金適用堿洗,對鈦及鈦合金用酸洗方法最佳,酸洗液為40%硝酸和4%氫氟酸的混合液,酸洗后用
溫水沖洗干凈,最好清洗干燥后立即使用,不宜存放過長時間后再使用。
6 爆炸焊的應用
爆炸焊技術應用范圍極廣,特別是在化工、冶金、熱能工業等領域中應用尤為突出。因為在這些領域中的產品或在生產環節的某些工藝流程中,要求生產設備要具備相當大的規模或容積,還要承受較大的內部壓力,還要耐介質的腐蝕,找到一種具有耐腐蝕和有高韌性、綜合性能好的設備構件材料也并不難,但是設備造價很高。如果采用復合金屬材料,不同部位的金屬材料各司其能,物盡其用。如核電站和熱電站多建于沿海地區,利用海水作為電站凝汽器的冷卻水,冷凝管采用耐海水腐蝕的鈦管,而冷凝器的花板采用鈦鋼復合板,接觸海水部分冷凝器全部是鈦材,而承受壓力的部件是鋼材。這樣既能充分發揮金屬材料的特殊用途和性能,又能大大降低設備的造價。類似的化工生產設備還有很多,如乙烯生產設備中的鹽水高位槽、硫酸生產設備中的換熱器、高壓釜、尿素肥料設備中的合成器、醋酸生產設備中的氧化塔等。
當然,爆炸復合材不僅限于鈦鋼復合,根據不同化工產品生產流程中腐蝕介質的特性,可以選擇與腐蝕性介質相克的不同的金屬材料。這些材料往往價格昂貴,不宜單一應用于生產設備制造,如鉑、金、銀、鉭、鈮、鋯、鎳合金、銅合金、不銹鋼、合金鋼等,都可與
相匹配的基材金屬相爆炸復合后應用。凡具有足夠強度和延性、能承受快速變形的金屬都可以用爆炸焊方法進行焊接。
爆炸焊不僅用于平板包覆復合,也可用于圓筒及管內外包覆。
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