一种镁铝钛合金复合板的爆炸焊接成型方法

摘要

本发明涉及一种镁铝钛合金复合板的爆炸焊接成型方法，是针对镁合金板、铝合金板和钛合金板的性能要求而进行的爆炸焊接成型，采用铵油炸药，在地面砂粒基座上进行远距离瞬时爆炸焊接成型，此焊接成型方法速度快、界面结合牢固、界面剪切强度好、结合率高，镁铝钛合金复合板的剪切强度达150MPa，爆炸焊接结合率为96.8%，可控性好，焊接过程安全可靠，是制备镁铝钛合金复合板的可靠有效方法。

主权项

一种镁铝钛合金复合板的爆炸焊接成型方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：镁合金板、铝合金板、钛合金板、铵油炸药、雷管、屏蔽电缆、铝箔片、黄油、砂纸、砂粒、无水乙醇，其组合准备用量如下：以克、毫米、毫升为计量单位镁铝钛合金复合板爆炸焊接成型方法如下：(1)打磨基板、中间板、复板的待焊接表面确认镁合金板为基板，铝合金板为中间板，钛合金板为复板；①将镁合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，去除表面氧化膜，使表面光洁、平整，表面粗糙度为R_a1.25～2.5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁净；②将铝合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，去除表面氧化膜，使表面光洁、平整，表面粗糙度为R_a1.25～2.5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁净；③将钛合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，去除表面氧化膜，使表面光洁、平整，表面粗糙度为R_a1.25～2.5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁净；(2)卷制间隙柱①将铝箔片置于钢质平板上，用夹钳卷制成圆筒状，成Φ8mm×0.5mm×6mm，共6块，各块尺寸一致；②将铝箔片置于钢质平板上，用夹钳卷制成圆筒状，成Φ8mm×0.5mm×1.5mm，共6块，各块尺寸一致；(3)确认铵油炸药性能铵油炸药为固态粉体，其组成为硝酸铵90％、柴油7％、木粉3％，均匀混合而成；性能：爆炸速度2300～2800m/s,密度0.89g/cm³，爆炸力2000～2300MPa；(4)工艺配置安装①平整土质地面在空旷处土质地面上进行平整，地面矩形，尺寸为6000mm×3000mm，周边10m处不得有物体；②堆积砂粒在平整的土质地面中间位置堆积砂粒，底部尺寸为700mm×400mm，砂粒高度为600mm，顶部平面尺寸为650mm×350mm，成阶梯状；③置放基板—镁合金板将基板—镁合金板平整置于砂粒顶部，并与砂粒、地面平行；④置放间隙柱—铝箔片将1.5mm高的六块间隙柱等间距置放于基板的周边端部，与基板保持垂直；⑤置放中间板—铝合金板将铝合金板平行置放于间隙柱铝箔片上，并与基板保持平行；⑥置放间隙柱—铝箔片将6mm高的六块间隙柱等间距置放于中间板—铝合金板的周边端部，与中间板保持垂直；⑦置放复板—钛合金板将复板—钛合金板平行置放于间隙柱铝箔片上，并与基板和中间板保持平行；⑧在复板上部涂覆缓冲保护层黄油将黄油用毛刷均匀涂覆在复板上部，黄油层厚度为1mm；⑨置放药框及铵油炸药将预制的矩形药框平行置放在黄油层上部，并与黄油粘连，以使复板上部的铵油炸药与空气隔绝；将铵油炸药均匀置于药框内，在布药过程中用钢板尺监测炸药厚度，并保证铺置的药层厚度均匀；⑩安装雷管及引线在药框内铵油炸药角部安装雷管，并固牢；将雷管引线接出爆炸现场50m处，为爆炸安全距离；爆炸现场及周边保持干燥，相对湿度≤10％；(5)爆炸成型①用电雷管引爆器通过引线引爆电雷管，铵油炸药瞬时发生爆炸；②炸药爆炸产生的爆炸冲击波瞬间作用于复板，随之复板向中间板和基板高速运动，使间隙柱向周边飞出，复板、中间板和基板发生强烈碰撞接触，使复板与中间板、基板在瞬间完成焊接，成镁铝钛合金复合板；(6)清理爆炸成型现场将爆炸焊接后的现场进行清理，清除砂粒，保存爆炸成型的镁铝钛合金复合板；(7)超声波探伤镁铝钛合金复合板将爆炸成型的镁铝钛合金复合板用超声波探伤仪测定爆炸焊接的结合程度，超声波频率2.5MHz，爆炸焊接结合程度为96.8％；(8)机械切割镁铝钛合金复合板，并打磨将镁铝钛合金复合板置于钢质平板上，用机械切割周边，成规则形状；将切割后的方形镁铝钛合金复合板用砂纸打磨正反表面及周边，使正反表面及周边光洁；(9)中温回火将打磨后的镁铝钛合金复合板置于回火炉中，回火温度350℃±5℃，回火时间2h，以消除内应力及结合表面缺陷；中温回火后关闭回火炉，然后随炉冷却至25℃；(10)清理、清洗将回火后的镁铝钛合金复合板用砂纸打磨表面及周边各部氧化层，然后用无水乙醇擦洗表面及周边各部，使其洁净；(11)检测、分析、表征对爆炸焊接成型后的镁铝钛合金复合板的形貌、界面金相组织、结合强度进行检测、分析、表征；用光学显微镜进行金相组织分析；用扫描电镜进行界面元素扩散分析；用电子万能试验机进行结合强度测试；结论：爆炸焊接成型的镁铝钛合金复合板为灰黑色板形，镁铝界面呈大波纹形貌紧密结合，铝钛界面呈小波纹形貌紧密结合，无过度熔化及分层现象，镁铝钛复合板的三层界面剪切强度达到150MPa，爆炸焊接结合率为96.8％。