本發(fā)明屬于爆炸焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自約束高能量利用率的爆炸焊接裝置。

背景技術(shù)：

爆炸復(fù)合是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊波，使復(fù)層金屬與基層金屬高速斜碰撞產(chǎn)生射流，清理待焊接面，從而使基復(fù)層實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合的一種技術(shù)。爆炸復(fù)合材料綜合了二種或多種金屬材料的優(yōu)點(diǎn)，所以其性能優(yōu)異。并且相比于其他復(fù)合材料而言，爆炸復(fù)合工藝簡單，不需要昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和精細(xì)的人工操作，所以爆炸復(fù)合材料成本低廉。經(jīng)過幾十年來的發(fā)展，目前幾乎能實(shí)現(xiàn)所有金屬間的爆炸復(fù)合，其產(chǎn)品廣泛運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)中，并且在航空航天、石油、化工、軍事等領(lǐng)域有著不可替代的作用。盡管如此，爆炸復(fù)合技術(shù)依然存在著許多不足之處，傳統(tǒng)的爆炸復(fù)合技術(shù)中，直接將炸藥鋪設(shè)在復(fù)層金屬上，炸藥的上端裸露在空氣中，即只利用的炸藥一端的能量，所以炸藥能量利用率很低，且大量沖擊波傳入空氣中會造成很大的噪聲污染。針對此問題中國專利CN200610096800.3公開了一種雙立式爆炸焊接裝置；中國專利CN201310282589.4公開了一種基于蜂窩結(jié)構(gòu)炸藥的平臥式雙面爆炸焊接技術(shù)，盡管上述二個發(fā)明理論上均能極大的提高炸藥的能量利用率，然而在實(shí)際生產(chǎn)中均面臨著復(fù)合板飛散的問題。在爆炸復(fù)合過程中，復(fù)層金屬通常以幾百米至數(shù)千米的速度撞擊基層金屬，形成的復(fù)合板通常也可達(dá)幾百米的速度。對于雙面爆炸焊接，復(fù)合板在無約束或弱約束的條件下將產(chǎn)生數(shù)十米甚至幾百米的遠(yuǎn)距離飛行，輕則損壞復(fù)合板，重則傷及周邊人員，這種情況在實(shí)際生產(chǎn)中是不允許出現(xiàn)的，而如何能約束住復(fù)合板的運(yùn)動則成為實(shí)現(xiàn)雙面爆炸復(fù)合工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)爆炸復(fù)合中炸藥能量利用率低，而雙面爆炸復(fù)合中存在著復(fù)合板飛散的安全隱患等問題，設(shè)計了一種自約束高能量利用率的爆炸焊接裝置。

本發(fā)明的目的由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種自約束高能量利用率的爆炸焊接裝置，該爆炸焊接裝置主要由一組或多組雙面爆炸焊接組合和一組單面焊接組合構(gòu)成，將一組或多組雙面爆炸焊接組合從下至上依次疊放，然后將單面焊接組合疊放在最上層的雙面焊接組合上。

其中，所述的雙面爆炸焊接組合從下到上依次包括基板A，支撐柱A，復(fù)板A，第一結(jié)構(gòu)炸藥，復(fù)板B，支撐柱B，基板B，其中，所述的基板A水平放置在平臺上，并在其上表面均勻的布置支撐柱A。

其中，雙面爆炸焊接組合中的支撐柱應(yīng)具有較強(qiáng)的承載能力，優(yōu)選的是由鋁或其他金屬卷制的圓柱殼，其高度為炸高，厚度由承載強(qiáng)度決定。

其中，所述的復(fù)板A水平的放置在支撐柱A上。

其中，所述的結(jié)構(gòu)炸藥為具有一定承載能力雙面爆炸焊接專用結(jié)構(gòu)炸藥，其優(yōu)選的是蜂窩鋁結(jié)構(gòu)炸藥，即通過將傳統(tǒng)爆炸焊接炸藥布置在蜂窩鋁結(jié)構(gòu)中組成結(jié)構(gòu)炸藥，從而使結(jié)構(gòu)炸藥具備很強(qiáng)的承載能力，結(jié)構(gòu)炸藥的上下二端分別與復(fù)板A和復(fù)板B緊密貼合。

其中，所述的支撐柱B均勻的布置在復(fù)板B上；所述的基板B水平的放置在支撐柱B上，所述的基板B、復(fù)板B與基板A、復(fù)板A關(guān)于炸藥呈完全對稱結(jié)構(gòu)。

其中，所述的單面焊接組合與傳統(tǒng)爆炸焊接裝置一致，從下到上依次包括基板C，支撐柱C，復(fù)板C，第二結(jié)構(gòu)炸藥，所述的基板C、復(fù)板C與雙面焊接中的基板、復(fù)板一致；所述的第二結(jié)構(gòu)炸藥也與雙面焊接組合中的第一結(jié)構(gòu)炸藥一致。

其中，將起爆雷管布置在每一層炸藥的同一位置，并同時進(jìn)行起爆。

本發(fā)明的工作原理是：對于含一組雙面爆炸焊接組合的情況，在炸藥的驅(qū)動下雙面爆炸焊接組合中炸藥下側(cè)的復(fù)合板向下運(yùn)動，其動能被地基吸收，炸藥上側(cè)的復(fù)合板向上運(yùn)動，同時單面焊接組合中形成的復(fù)合板則向下運(yùn)動，由于結(jié)構(gòu)的對稱性，二塊復(fù)合板中沖擊波強(qiáng)度理論上應(yīng)該相等，所以當(dāng)二塊復(fù)合板中的沖擊波傳到交界面時會互相抵消，使沖擊波強(qiáng)度降為零，從而約束了復(fù)合板的運(yùn)動。對于多組雙面爆炸焊接組合的情況，處于中間的雙面爆炸焊接組合炸藥下側(cè)復(fù)合板中的沖擊波與下層組合上側(cè)復(fù)合板中的沖擊波抵消，炸藥上側(cè)的復(fù)合板中的沖擊波與上層組合的下側(cè)復(fù)合板中的沖擊波相互抵消。所以，整個系統(tǒng)處于自約束的狀態(tài)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、相比于傳統(tǒng)爆炸焊接，本發(fā)明所設(shè)計的爆炸焊接裝置能顯著的提高炸藥的能量利用率，減少炸藥的使用量。本發(fā)明采用了一組或多組雙面爆炸組合，利用了炸藥二端的能量，能量利用率提高了二倍，而只采用了一組單面焊接組合。所以，對于有n組雙面爆炸焊接組合的裝置將會節(jié)約炸藥n/(2n+1)。

2、相比于雙面爆炸焊接，盡管本發(fā)明所設(shè)計的裝置犧牲了頂層焊接組合中炸藥一側(cè)的能量，但解決了雙面爆炸焊接中上層復(fù)合板飛散的問題，提高了焊接成品率和焊接作業(yè)的安全性。

3、本發(fā)明所設(shè)計的爆炸焊接裝置在一塊地基上一次可以焊接至少3塊復(fù)合板，故可以顯著的提高工作效率，節(jié)約爆炸場地。

4、本發(fā)明所設(shè)計的爆炸焊接裝置整個系統(tǒng)處于自約束狀態(tài)，炸藥能量利用率合理，減少了沖擊波傳入空氣中的能量，降低了噪音污染。

附圖說明

圖1是本發(fā)明含一組雙面爆炸焊接組合的裝置圖；

圖2是本發(fā)明含多組雙面爆炸焊接組合的裝置圖；

圖3是本發(fā)明蜂窩結(jié)構(gòu)炸藥示意圖；

圖中各圖號構(gòu)件的名稱為：1-基板A；2-支撐柱A；3-復(fù)板A；4-第一結(jié)構(gòu)炸藥；5-復(fù)板B；6-支撐柱B；7-基板B；8-基板C；9-支撐柱C；10-復(fù)板C；11-第二結(jié)構(gòu)炸藥；12-雷管；13-地基；14-蜂窩鋁；15-炸藥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1

針對不銹鋼和鋼和爆炸復(fù)合，其中基板為鋼，尺寸為：4000mm×2000mm×20mm；復(fù)板為不銹鋼，尺寸為4000mm×2000mm×3mm。

參見圖1，本實(shí)施例含有一組雙面焊接組合和一組單面焊接組合。所述的雙面焊接組合中基板A(1)平放在地基(13)上并在其上表面均勻布置有支撐柱A(2)，所述支撐柱由薄鋁片卷制而成，其壁厚0.5mm，高度8mm。經(jīng)MTS試驗(yàn)，單個支撐柱可承載1.2KN，經(jīng)估算所需承載總重量約為32KN，所以每單位面積布置4個支撐柱，即4×8×1.2＝38.4KN>32KN；第一結(jié)構(gòu)炸藥(4)其上下表面分別與復(fù)板A(3)、復(fù)板B(5)緊密貼合，所述第一結(jié)構(gòu)炸藥由蜂窩鋁(14)和炸藥(15)組成(參見圖3)，其中蜂窩鋁(14)壁厚為0.06mm，半徑為8mm，高度為20mm，炸藥(15)為粉狀硝銨，密度為0.8g/cm³，厚度為20mm。支撐柱B(6)均勻的布置在復(fù)板B(5)上，其中支撐柱B(6)與支撐柱A(2)完全一致，基板B(7)水平放置在支撐柱B(6)上。所述單面焊接組合中基板C(8)平放在雙面焊接組合中的基板B(7)上，在基板B(7)上端布置有支撐柱C(9)，其中支撐柱C(9)也與支撐柱A(2)完全一致。復(fù)板C(10)布置在支撐柱C(9)的上端，第二結(jié)構(gòu)炸藥下端與復(fù)板C(10)緊密貼合。第二結(jié)構(gòu)炸藥(11)與第一結(jié)構(gòu)炸藥(4)一致，將雷管(12)布置在結(jié)構(gòu)炸藥左側(cè)中點(diǎn)處，并對第一結(jié)構(gòu)炸藥(4)和第二結(jié)構(gòu)炸藥(11)同時進(jìn)行引爆。

炸藥起爆后，雙面焊接組合中復(fù)板A(3)向下飛行與基板A(1)碰撞形成復(fù)合板A；復(fù)板B(5)向上飛行，撞擊基板B(7)，結(jié)合為復(fù)合板B。單面焊接組合中復(fù)板C(10)向下飛行與基板C(8)碰撞結(jié)合為復(fù)合板C。其中復(fù)合板A中沖擊波向下傳播，最終被地基中反射波稀疏；而復(fù)合板B中的沖擊波向上運(yùn)動，復(fù)合板C中的沖擊波向下運(yùn)動，二則在交界面碰撞而相互抵消，故整個裝置處于自約束的狀態(tài)，完美的抑制了復(fù)合板的飛行。此外本次爆炸焊接一次性復(fù)合3塊復(fù)合板，對于傳統(tǒng)爆炸焊接需要3份炸藥，而本發(fā)明則只需要2份炸藥，故炸藥節(jié)省了1/3。

實(shí)施例2

針對不銹鋼和鋁的爆炸復(fù)合，其中基板為不銹鋼，尺寸為：400mm×400mm×28mm；復(fù)板為鋁，尺寸為400mm×400mm×4mm。

參見圖3，本實(shí)施例含有n組雙面焊接組合和一組單面焊接組合。其中雙面焊接組合從下到上依次疊放，單面爆炸焊接組合疊放在雙面焊接組合最上層的基板上。各層支撐柱的高度為炸高10mm，數(shù)量由承載重量決定。結(jié)構(gòu)炸藥由蜂窩鋁和粉狀硝銨構(gòu)成，炸藥高度為22mm，引爆雷管置于每層炸藥左端中點(diǎn)處并同時進(jìn)行引爆。

炸藥起爆后最底層的雙面焊接組合炸藥下側(cè)的復(fù)合板向下運(yùn)動，其能量被地基吸收，而中間各組合復(fù)合板中的沖擊波與其相鄰組合復(fù)合板中的沖擊波在接觸界面相互抵消，故所有的復(fù)合板將不會向外飛行。這樣一次爆炸焊接一共復(fù)合了2n+1塊板，對于傳統(tǒng)爆炸焊接需2n+1份炸藥，而采用本發(fā)明所設(shè)計的裝置只需要n+1份炸藥，所以節(jié)約炸藥量為n/(2n+1)。

本發(fā)明未詳細(xì)公開的部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。

盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實(shí)施方式的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。