爆炸焊接CAE软件开发及工程应用

为了有效控制爆炸焊接金属复合板的质量,应用C++和OpenGL研制开发了爆炸焊接CAE软件系统EWCAE(Explosive Welding Computer Aided Engineering),将理论计算、数值模拟与爆炸焊接实验相结合,确定爆炸焊接窗口范围以及合理的爆炸焊接工艺参数。通过对爆炸焊接数值计算方法和CAE工程分析软件的研制开发以及该软件在爆炸焊接工程实际应用的介绍,了解该软件系统可以实现金属爆炸焊接窗口计算与曲线绘制、复板飞行姿态计算和爆炸焊接三维动态数值模拟。基于CAE工程分析软件来辅助爆炸焊接生产工艺的制定,不仅使爆炸焊接金属复合板的质量得到有效控制,还对于个性化、差异化和精细化爆炸焊接技术开发具有重要意义,从而实现技术研发与生产加工的数字化、标准化和规范化。因此,计算机仿真和数值计算也是爆炸焊接重要的研究手段。     

双金属爆炸焊接窗口计算机仿真

文章根据爆炸焊接窗口理论及实验分析,开发了"爆炸焊接窗口仿真系统(EWW1.0)",通过该系统可以实现各种双金属爆炸焊接窗口曲线的计算机仿真.在双金属爆炸焊接实际工程中,应用该软件对于确定合理的工艺参数具有很好的指导意义.     

爆炸焊接复合板在石化装备应用中的关键技术研究

近年来随着爆炸焊接复合板在石化装备等行业中的大量运用,其复合技术及其后续制造工艺的进步愈显重要.根据爆炸焊接复合板在石化装备等工程领域中的应用状况,结合爆炸焊接复合板的可焊性窗口及特点,阐述了不同材质的爆炸焊接金属复合板在生产制造中的热处理参数及使用中焊接、无损检测等关键技术.     

爆炸焊接复合板在石化装备应用中的关键技术研究

近年来随着爆炸焊接复合板在石化装备等行业中的大量运用,其复合技术及其后续制造工艺的进步愈显重要。根据爆炸焊接复合板在石化装备等工程领域中的应用状况,结合爆炸焊接复合板的可焊性窗口及特点,阐述了不同材质的爆炸焊接金属复合板在生产制造中的热处理参数及使用中焊接、无损检测等关键技术。     

爆炸焊接对炸药性能要求的探讨

为了保证爆炸焊接复合板达到良好的质量和能否在爆炸焊接中使用非理想爆轰炸药,对所使用的炸药性能进行了探讨。结合爆炸焊"窗口"理论以及工程实例对用于爆炸焊接的炸药爆速、密度、爆轰状态等参数进行计算,得到了爆炸焊接中炸药爆速的上、下限,密度的取值范围以及提高炸药能量利用率的途径,并在铝-钢焊接工程中取得了较好的效果,以期对爆炸焊接工作有所裨益。     

相控阵检测在爆炸焊接金属复合板中的应用探究

相控阵检测技术是无损检测超声领域的新技术,将该技术应用到爆炸焊接金属复合板结合界面波纹特征的检测是一种新的尝试。介绍了相控阵检测技术的基本原理和技术特点,分析了爆炸焊接复合板界面超声波传播特点和相控阵C扫成像基本原理,并在多种材质的爆炸焊接金属复合板上进行试验性应用研究,结果发现相控阵扫查方向影响爆炸波纹的成像效果,通过相控阵检测技术,能够快速获取爆炸焊接复合板结合界面的爆炸波纹特征图像,并能够对波纹特征进行清晰识别与准确评判,有效辅助爆炸复合工艺的提升改进,提高爆炸焊接复合板产品质量,同时也实现了以无损检测方法评价爆炸焊接复合质量的新突破。     

爆炸焊接技术的研究与应用进展

对爆炸焊接技术的研究与应用现状进行了综述,指出爆炸焊接机理研究、爆炸焊接专用炸药研究、爆炸焊接产品质量指标体系和检测方法研究、爆炸焊接数值模拟与仿真软件研究、爆炸焊接实验测试技术研究和爆炸焊接技术的应用研究是爆炸焊接有待进一步研究的问题,非晶态合金和具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳、高强度、高磁导率等特质的优质金属或合金的研制,以及超厚、超薄、超大、多样化材料(如脆性材料)的爆炸焊接是爆炸焊接技术的发展方向.     

基于不同算法的Ti/SS316爆炸焊接数值模拟研究

目的 研究不同基复板间隙对爆炸焊接质量的影响,对钛(Ti)/不锈钢(SS316)的爆炸焊接过程进行数值模拟研究。方法 利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,结合光滑粒子流体动力学-有限元耦合法(SPH-FEM耦合算法)和拉格朗日-欧拉耦合法(ALE算法),对钛(Ti)/不锈钢(SS316)爆炸焊接过程进行三维数值模拟,通过不同算法得到不同基复板间隙下的碰撞速度、碰撞压力及碰撞角,并将模拟结果与试验及理论计算结果进行对比。结果 当间隙为5、10、15 mm时,SPH-FEM耦合算法和ALE算法的复板碰撞速度均落在爆炸焊接窗口内,表明纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)均能成功实现焊接,没有脱落与鼓包。与SPH-FEM耦合算法相比,ALE算法下的碰撞速度、碰撞压力和碰撞角的模拟结果和理论计算结果更加吻合,可信度更高。结论 ALE算法的模拟结果与试验结果吻合,且与理论计算结果的误差更小,表明ALE算法用于纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)爆炸焊接是有效的。     

金属复合板节能型爆炸焊接试验研究

为了解决现有金属复合板爆炸焊接技术中存在装药结构能量利用率低、环境危害大、安全隐患突出等现实问题，对爆炸焊接装药结构进行了研究，设计出一种简式密封装药工艺，即一种节能型爆炸焊接复合板生产方法：在普通型铺设炸药之上，放置厚度2 mm左右的隔离板，隔离板之上铺设高度为10～12 mm的金刚砂。为了验证节能型爆炸焊接与普通型爆炸焊接金属复合板的力学性能差异，分别采用普通型爆炸焊接工艺和节能型爆炸焊接工艺进行了试验研究。采用节能型爆炸焊接技术生产的金属复合板，经无损检测、力学性能试验表明，其结合强度、复合率、机械性能等指标均达到或超过了国家标准GB/T 8165、行业标准NB/T 47002的技术要求。并且相比较于普通型爆炸焊接工艺，仅仅采用炸药表面覆盖物的方法，就可实现节能1/3的目的，在炸药使用量减少30%的情况下，依然得到了高于国家及行业标准规定的性能指标。实验结果表明：采用节能型爆炸焊接工艺与普通型爆炸焊接工艺生产的复合板，力学性能几乎相同，都能满足大型化工装备制造领域的需求。因此，采用节能型爆炸焊接复合板生产工艺，实现了简洁高效、安全可靠，节能降耗之目的。     

减小爆炸焊接边界效应影响研究

边界效应是爆炸焊接普遍存在的问题,如何消除边界效应是提高爆炸焊接复合质量的关键。本文提出了减小边界不焊区的两种方法:①等面积爆炸复合时,采取加大布药宽度和在焊接窗口内适当加大质量比R的办法,将稀疏波作用范围引出复合面积之外,减少炸药边界稀疏波对飞板飞行速度的影响;②不等面积爆炸复合时,采取把飞板边界刨去一部分或开应力槽的方法,减少复合板周边打伤打裂现象。通过大量爆炸焊接试验的检验结果来看,复合板周边的焊合情况非常令人满意。与工程经验的方法相比,不但装药量可节省10%左右,降低生产成本,而且还可降低基、复板之间的碰撞速度,对减小复合板的整体变形和对解决爆炸焊接中的开裂问题十分有利,从很大程度上优化了焊接工艺。