專利名稱：鈦-鋼-不銹鋼雙面復(fù)合鋼板的爆炸焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是金屬爆炸復(fù)合工藝。
背景技術(shù)：
鈦的強(qiáng)度大，純鈦抗拉強(qiáng)度最高可達(dá)180kg/mm2。有些鋼的強(qiáng)度高于鈦合金， 但鈦合金的比強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度和密度之比)卻超過優(yōu)質(zhì)鋼。鈦合金有好的耐熱強(qiáng) 度、低溫韌性和斷裂韌性，故多用作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件和火箭、導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)件。推進(jìn) 劑和氧化劑的儲(chǔ)箱以及高壓容器。鈦合金也是制作化工設(shè)備的重要抗蝕材料.由 于其價(jià)格昂貴，為了滿足需要，往往將鈦和普通的金屬(鋼板)復(fù)合使用。在一 些特定的使用環(huán)境，對(duì)復(fù)合后的鋼板面也要具有耐腐蝕的要求，所以必須要進(jìn)行 進(jìn)行二次復(fù)合。
爆炸焊接技術(shù)是通過炸藥爆轟產(chǎn)生的高壓脈沖載荷，推動(dòng)一種材料(復(fù)材)高 速傾斜碰撞另一種材料(基材)，其加載應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于金屬材料的屈服強(qiáng)度，加載 過程的瞬間性(一般以毫秒計(jì))，材料受載的局部性，交織發(fā)生在作用點(diǎn)的微小 的鄰近區(qū)域并且高速地移動(dòng)等方式，實(shí)現(xiàn)兩種金屬的冶金結(jié)合，結(jié)合區(qū)呈現(xiàn)為波 狀的冶金結(jié)合。爆炸焊接又是用炸藥作能源進(jìn)行金屬間焊接和生產(chǎn)金屬?gòu)?fù)合材料 的一種很有實(shí)用價(jià)值的高新技術(shù)。其最大特點(diǎn)是在瞬間能將金屬組合，簡(jiǎn)單、迅 速和強(qiáng)固地焊接在一起。與軋制、堆焊、澆鑄等焊接技術(shù)相比爆炸焊接技術(shù)的優(yōu) 點(diǎn)在于
廣泛的材料適應(yīng)性和可焊性，適用于大多可塑性金屬或合金；尤其是對(duì)于 大面積金屬的焊接，可以說是唯一的連接方法；不僅適用于相溶性金屬的組合， 而且適用于非相溶性金屬的組合，也適用于易產(chǎn)生脆性金屬間化合物的金屬及合金；具有良好的導(dǎo)熱性，低的界面電阻，結(jié)合區(qū)無熱影響區(qū)構(gòu)成良好的接頭性能， 瞬間的熱過程使界面沒有或僅有少量的溶化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鈦-鋼-不銹鋼雙面復(fù)合鋼板的爆炸焊接方法以彌補(bǔ) 現(xiàn)有技術(shù)之不足。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的鈦-鋼-不銹鋼雙面復(fù)合鋼板的爆炸焊接方法， 其特征是包括以下步驟
a、 基材處理校平，使鋼板不平度〈5mm/m;且整板面《10mm/全長(zhǎng)(寬)； 管板用板面不平度〈.5mm/m;且整板面《2.5mm/全長(zhǎng)(寬)；再將鋼板水平放置， 使用砂輪進(jìn)行打磨，清除表面雜物，使表面光潔、平整，表面粗糙度為Ral2.5 U m，再進(jìn)行拋磨光潔；
b、 復(fù)材處理保證鈦板和不銹鋼板的板面不平度〈5mm/m;且整板面《10mm/ 全長(zhǎng)(寬)；管板用板面不平度〈.5mm/m;且整板面《2.5mm/全長(zhǎng)(寬)；再放平， 使用砂帶或葉輪順長(zhǎng)度打磨光潔；
c、 涂刷及配對(duì)將鈦板和不銹鋼板涂刷上復(fù)材保護(hù)劑，然后和鋼板三者配對(duì);
d、 一次爆炸復(fù)合將鋼板水平放置，不銹鋼板在其上平行放置，在不銹鋼 板外表面均勻放置炸藥，通過雷管引爆，在高制動(dòng)壓力下，不銹鋼板和鋼板的表 面就牢牢的粘結(jié)在一起；
e、 將復(fù)合后的不銹鋼復(fù)合鋼板進(jìn)行清洗、100%超聲波探傷，未復(fù)合區(qū)域再 進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后熱處理、校平；
f、 打磨不銹鋼復(fù)合鋼板的基材和復(fù)材鋼板面，進(jìn)行配對(duì)；
g、 二次爆炸復(fù)合將一次復(fù)合后的鋼板放平，鈦板在鋼板表面上(沒有復(fù)合 鈦合金的一面)平行放置，在鈦板外表面均勻放置炸藥，通過雷管引爆，在高制動(dòng) 壓力下，鈦板和鋼板的表面就牢牢的粘結(jié)在一起；
h、 補(bǔ)焊二次爆炸復(fù)合之后，復(fù)合鋼板經(jīng)100%UT檢測(cè)未復(fù)合區(qū)域予以補(bǔ)焊；
i、熱處理補(bǔ)焊后的復(fù)合鋼板進(jìn)行熱處理，以消除爆炸時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，保證
基材的強(qiáng)度等各項(xiàng)性能和焊縫及復(fù)材耐腐蝕性能的要求；
j、后續(xù)處理將熱處理后的復(fù)合鋼板經(jīng)過校平，切邊，機(jī)械拋光或酸洗鈍化 后即得成品。
所述的鈦-鋼-不銹鋼雙面復(fù)合鋼板的爆炸焊接方法，其特征是在作復(fù)材處 理時(shí)，鈦板或不銹鋼板的厚度》5mm時(shí)，周邊應(yīng)開槽。
所述的鈦-鋼-不銹鋼雙面復(fù)合鋼板的爆炸焊接方法，其特征是當(dāng)鈦板或不
銹鋼板的尺寸過小時(shí)，在作復(fù)材處理之前進(jìn)行拼接。
所述的鈦-鋼-不銹鋼雙面復(fù)合鋼板的爆炸焊接方法，其特征是所述的復(fù)材 保護(hù)劑為水玻璃，其濃度(° Be)為16-20。
有益效果
本發(fā)明提供的方法，能夠有效的將鈦板、不銹鋼板與普通鋼板復(fù)合，從而在
保證復(fù)合鋼板具有鈦和不銹鋼所有的優(yōu)點(diǎn)的前提下，擁有了需要的強(qiáng)度，從而節(jié)
約了昂貴金屬的使用量。同時(shí)本方法提供的產(chǎn)品具有很高的爆炸焊接質(zhì)量，保證
長(zhǎng)期穩(wěn)定使用不會(huì)脫落。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩描述
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例 基材下料工藝
鋼板應(yīng)該有質(zhì)量證明書，標(biāo)志清楚；對(duì)有超聲檢測(cè)要求的鋼板，應(yīng)按照要求 經(jīng)超聲檢測(cè)合格；材料的鋼號(hào)、規(guī)格、材料檢驗(yàn)編號(hào)與質(zhì)量跟蹤卡一致。
按投質(zhì)量跟蹤卡料規(guī)格尺寸劃線，劃線時(shí)應(yīng)該保證鋼板矩形尺寸線的夾角為 直角。鋼板的長(zhǎng)度和寬度偏差為0-5mm，對(duì)角線誤差不大于3mm。
6檢查鋼板的表面質(zhì)量，如果發(fā)現(xiàn)鋼板表面有質(zhì)量缺陷時(shí)應(yīng)及時(shí)處理合格。 按劃線進(jìn)行氣割或剪切，允許留適量的修磨余量，剪切后清理毛刺，氣割后清除 熔渣，切割面與鋼板面應(yīng)該垂直。平整光潔。不得有結(jié)疤、鋸齒狀、凹坑等缺陷， 當(dāng)出現(xiàn)上述缺陷時(shí)，允許修磨以達(dá)到切割表面平整。
鋼板板面不平度》5mm /m或整板面〉10mm /全長(zhǎng)(寬)時(shí)應(yīng)該進(jìn)行校平， 經(jīng)校平后鋼板板面的不平度應(yīng)〈5mm/m，且整板面《10mm/全長(zhǎng)(寬)。
復(fù)合管板用鋼板板面不平度》1.5 mm / m或整板面〉2.5mm /全長(zhǎng)(寬)時(shí) 應(yīng)該進(jìn)行校平，經(jīng)校平后鋼板板面的不平度應(yīng)〈1.5mm/m，且整板面《2.5mm / 全長(zhǎng)(寬)。
復(fù)材下料工藝
檢査鈦板和不銹鋼板的材質(zhì)、規(guī)格。如果鈦板或不銹鋼板需要拼接時(shí)，其拼 接要求如下鈦板或不銹鋼板的寬度需要拼接時(shí)，原則上鈦板或不銹鋼板的拼
接寬度尺寸》300mm，當(dāng)不能滿足時(shí)，拼接寬度最小尺寸應(yīng)〉250mm;鈦板或不 銹鋼板的長(zhǎng)度需要拼接時(shí)，鈦板或不銹鋼板的拼接焊縫位置應(yīng)《L/4中心線位置 (L為鈦板或不銹鋼板總長(zhǎng)度)。組裝點(diǎn)焊應(yīng)采用與產(chǎn)品施焊同型號(hào)、規(guī)格的焊 條，每隔100mm點(diǎn)焊一點(diǎn)，點(diǎn)焊長(zhǎng)度約4-6mm。再打磨和拋光焊縫。
放巻前清理滾式平板機(jī)，剪板機(jī)等設(shè)備內(nèi)、外的雜物和塵土，并擦拭滾式平 板機(jī)的輥筒，若手感不光滑時(shí)要用細(xì)紗布打磨光滑，放巻時(shí)應(yīng)用木棒傳送，防止 鈦板或不銹鋼板表面劃傷。
剪板按劃線進(jìn)行剪切，保留劃線，再清除毛刺。等離子切割按劃線切割，保 留劃線，清除熔渣，并用砂輪打磨割口銳角。
當(dāng)鈦板或不銹鋼板厚度》5mm時(shí)，周邊應(yīng)開槽槽的中心線與復(fù)材邊線的 距離為10-20mm，槽的底面與復(fù)材的底面的距離為2-4mm;因?yàn)閺?fù)材在復(fù)合的時(shí)候，在強(qiáng)大沖擊力的作用下，復(fù)材的邊緣在剪切力的作用下會(huì)被剪切脫落，那
復(fù)材和基材的端面就會(huì)平齊，當(dāng)復(fù)材的厚度較大時(shí)，剪切力不足以達(dá)到要求，就
會(huì)影響復(fù)合板的邊緣質(zhì)量，為了達(dá)到效果，就可以在設(shè)定位置開槽以便順利脫落。
槽在刨床或車床上加工；如果用碳弧氣刨開槽，應(yīng)盡量保證槽口尺寸。氣刨前應(yīng)
涂防飛濺涂料，氣刨后應(yīng)砂磨兩側(cè)的飛濺物及氧化物。
校平鈦板或不銹鋼板的板面不平度》5mm/m或且整板面W0mm/全長(zhǎng)(寬) 時(shí)應(yīng)校平，經(jīng)校平后板面的；不平度〈5mm/m;且整板面《10mm/全長(zhǎng)(寬)； 復(fù)合管板用板面復(fù)合管板用鋼板板面不平度》L5 mm/m或整板面〉2.5mm /
全長(zhǎng)(寬)時(shí)應(yīng)該進(jìn)行校平，經(jīng)校平后鋼板板面的不平度應(yīng)〈1.5mm/m，且整
板面《2.5mm /全長(zhǎng)(寬)。
基材打磨工藝
鋼板復(fù)合表面的打磨面要均勻，不允許有氧化皮、麻點(diǎn)、凹坑等缺陷，而且 要保證鋼板厚度。
粗打磨用36號(hào)砂輪片(鋼板厚度〈60mm時(shí))或24號(hào)砂輪片(鋼板厚度》60mm 時(shí))，粗打磨時(shí)發(fā)現(xiàn)氧化皮、麻點(diǎn)、凹坑及打磨不均勻時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理后再進(jìn)行 打磨；粗打磨后后應(yīng)及時(shí)清除打磨表面的磨屑。氧化皮、積塵等雜物。
精打磨用60號(hào)砂輪片，精打磨后應(yīng)及時(shí)清除打磨表面的鐵屑、積塵等雜物； 精打磨后的打磨面平整、光潔。其表面粗糙度Ral2.5um。
打磨后的鋼板板面用不銹鋼絲輪均勻的進(jìn)行拋磨光潔。
復(fù)材打磨工藝
鈦板或不銹鋼板的打磨采用砂帶或葉輪順長(zhǎng)度方向打磨光潔，如果鈦板或不 銹鋼板表面有缺陷需要打磨時(shí)可采用砂帶進(jìn)行打磨。
打磨要均勻，不允許出現(xiàn)氧化皮、麻點(diǎn)、凹坑等缺陷，要保證板或不銹鋼板 復(fù)材的厚度。打磨后應(yīng)及時(shí)清除打磨表面的磨屑、積塵等雜物。
8打磨后的鈦板或不銹鋼板復(fù)材表面應(yīng)平整，呈現(xiàn)金屬光澤。 復(fù)材保護(hù)劑涂刷工藝
將鋼板基材與鈦板和不銹鋼板復(fù)材進(jìn)行配對(duì)，再將鈦板或不銹鋼板表面涂刷 水玻璃，其濃度(° Be)為16-20，涂水玻璃的泡沬刷或者噴槍必須保持干凈。 爆炸復(fù)合前，應(yīng)該嚴(yán)格控制基材和復(fù)材之間的間歇，確保復(fù)合質(zhì)量。
一次爆炸復(fù)合
將基材鋼板水平放置，不銹鋼板在其上平行放置，在不銹鋼板外表面均勻放 置炸藥，炸藥的爆速為炸藥的爆速為1.8X 103 —2.2X 103 m/s、猛度為6—10mm、 密度為0.6g/cm-3—0.85 g/cm人通過雷管引爆，在高制動(dòng)壓力下，不銹鋼和鋼板 的表面就牢牢的粘結(jié)在一起。
熱處理、校平和打磨
將一次爆炸復(fù)合后的復(fù)合鋼板進(jìn)行清洗、100%超聲波檢測(cè)，補(bǔ)焊未復(fù)合區(qū)域， 補(bǔ)焊后進(jìn)行熱處理和校平；并打磨基材沒有復(fù)合不銹鋼的一面和復(fù)材復(fù)合面。 二次爆炸復(fù)合
將爆炸復(fù)合后的鋼板放平，普通鋼板面向上，鈦板在其上平行放置，在鈦板 外表面均勻放置炸藥，炸藥的爆速為炸藥的爆速為1.8X103_2.2X103m/s、猛度 為6 — 10mm、密度為0.6g/cm-3—0.85 g/cm-3，通過雷管引爆，在高爆速下產(chǎn)生的 熱能，使鈦板和鋼板的表面就牢牢的粘結(jié)在一起。
補(bǔ)焊
爆炸復(fù)合之后，經(jīng)100。/。UT檢測(cè)未復(fù)合區(qū)域予以補(bǔ)焊。復(fù)合后鋼板表面缺陷 深度不超過復(fù)合板公差之半的缺陷予以打磨平滑。
在待補(bǔ)焊區(qū)周圍100mm范圍內(nèi)刷上防飛濺涂料，在碳弧氣刨方向上，除采 用防飛濺涂料外，還應(yīng)作防飛濺隔板，不允許氣刨時(shí)的飛濺物損傷板表面。用碳 弧氣刨將未結(jié)合部分的復(fù)層去掉，然后用砂輪將氣刨表面的周圍打磨干凈，并將 基層磨去0.5-lmm，周圍磨出50-60度斜角。然后按照《不銹鋼復(fù)合鋼板焊接工藝守則》之規(guī)定施焊，復(fù)層補(bǔ)焊之后應(yīng)采用02.5mm焊條及小電流沿熔合線接一 圈，以減小熔合線處的凹陷。
補(bǔ)焊處先用砂輪粗磨平整，然后用沙帶拋光，最后補(bǔ)焊處及周圍100mm范 圍內(nèi)，應(yīng)經(jīng)UT和PT檢查合格。
熱處理工藝
補(bǔ)焊后的復(fù)合鋼板進(jìn)行熱處理，以消除爆炸時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，保證基材的強(qiáng)度 等各項(xiàng)性能和焊縫及復(fù)材耐腐蝕性能的要求。 校平、切邊工藝
復(fù)合板的復(fù)層向上在七輥校平機(jī)或三輥巻板機(jī)上來回輥壓校平，達(dá)到要求后 劃線，進(jìn)行二次超聲波檢測(cè)合格后再按劃線剪切(復(fù)合板厚度《20mm)或等離 子切割(復(fù)合板厚度〉20mm);復(fù)合板四(圓)周邊切割面與板面應(yīng)垂直，且復(fù) 合板四(圓)周邊切割面應(yīng)平整、光滑，不得有結(jié)疤.、鋸齒狀、凹坑等缺陷，如 果有上述缺陷允許修磨以達(dá)到要求。
機(jī)械拋光工藝或酸洗工藝
使用葉輪對(duì)復(fù)合板復(fù)層表面進(jìn)行拋光或酸洗鈍化后即得成品，拋光后的成 品其復(fù)層表面的連續(xù)磨紋必須一致。
權(quán)利要求
1、鈦-鋼-不銹鋼雙面復(fù)合鋼板的爆炸焊接方法，其特征是包括以下步驟a、基材處理校平，使鋼板不平度＜5mm/m；且整板面≤10mm/全長(zhǎng)(寬)；管板用板面不平度＜1.5mm/m；且整板面≤2.5mm/全長(zhǎng)(寬)；再將鋼板水平放置，使用砂輪進(jìn)行打磨，清除表面雜物，使表面光潔、平整，表面粗糙度為Ra12.5μm，再進(jìn)行拋磨光潔；b、復(fù)材處理保證鈦板和不銹鋼板的板面不平度＜5mm/m；且整板面≤10mm/全長(zhǎng)或全寬；管板用板面不平度＜1.5mm/m；且整板面≤2.5mm/全長(zhǎng)或全寬；再放平，使用砂帶或葉輪順長(zhǎng)度打磨光潔；c、涂刷及配對(duì)將鈦板和不銹鋼板涂刷上復(fù)材保護(hù)劑，然后和鋼板三者配對(duì)；d、一次爆炸復(fù)合將鋼板水平放置，不銹鋼板在其上平行放置，在不銹鋼板外表面均勻放置炸藥，通過雷管引爆，在高制動(dòng)壓力下，不銹鋼板和鋼板的表面就牢牢的粘結(jié)在一起；e、將復(fù)合后的不銹鋼復(fù)合鋼板進(jìn)行清洗、100％超聲波探傷，未復(fù)合區(qū)域再進(jìn)行補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后熱處理、校平；f、打磨不銹鋼復(fù)合鋼板的基材和復(fù)材鋼板面，進(jìn)行配對(duì)；g、二次爆炸復(fù)合將一次復(fù)合后的鋼板放平，鈦板在鋼板表面上平行放置，在鈦板外表面均勻放置炸藥，通過雷管引爆，在高制動(dòng)壓力下，鈦板和鋼板的表面就牢牢的粘結(jié)在一起；h、補(bǔ)焊二次爆炸復(fù)合之后，復(fù)合鋼板經(jīng)100％UT檢測(cè)未復(fù)合區(qū)域予以補(bǔ)焊；i、熱處理補(bǔ)焊后的復(fù)合鋼板進(jìn)行熱處理，以消除爆炸時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，保證基材的強(qiáng)度性能和焊縫及復(fù)材耐腐蝕性能的要求；j、后續(xù)處理將熱處理后的復(fù)合鋼板經(jīng)過校平，切邊，機(jī)械拋光或酸洗鈍化后即得成品。
2、 如權(quán)利要求1所述的鈦-鋼-不銹鋼雙面復(fù)合鋼板的爆炸焊接方法，其特征 是在作復(fù)材處理時(shí)，鈦板或不銹鋼板的厚度》5mm時(shí)，周邊應(yīng)開槽。
3、 如權(quán)利要求1所述的鈦-鋼-不銹鋼雙面復(fù)合鋼板的爆炸焊接方法，其特 征是鈦板或不銹鋼板在作復(fù)材處理之前可以進(jìn)行拼接。
4、 如權(quán)利要求1所述的鈦-鋼-不銹鋼雙面復(fù)合鋼板的爆炸焊接方法，其特 征是所述的復(fù)材保護(hù)劑為水玻璃，其濃度(° Be)為16-20。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是金屬爆炸復(fù)合工藝，其特征是包括以下步驟基材處理、復(fù)材處理、涂刷及配對(duì)、爆炸復(fù)合、補(bǔ)焊、熱處理、后續(xù)處理。本發(fā)明提供的方法，能夠有效的將鈦板、不銹鋼板與普通鋼板復(fù)合，從而在保證復(fù)合鋼板具有鈦和不銹鋼所有的優(yōu)點(diǎn)的前提下，擁有了需要的強(qiáng)度，從而節(jié)約了昂貴金屬的使用量。同時(shí)本方法提供的產(chǎn)品具有很高的爆炸焊接質(zhì)量，保證長(zhǎng)期穩(wěn)定使用不會(huì)脫落。
文檔編號(hào)B23K20/24GK101554677SQ200810233238
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月8日
發(fā)明者王典燦 申請(qǐng)人:四川驚雷科技股份有限公司