大面积高性能钛/钢复合板爆炸复合仿真研究

采用非线性动力有限元法建立了大面积钛/钢复合板爆炸复合的有限元模型,实现了对复板运动过程的三维有限元模拟。通过实验对比了不同间隙条件下复板运动过程的竖直方向位移来优化爆炸焊接工艺参数。研究表明,当间隙高度为6 mm时,复合板结合率最高;爆炸复合后成品波形规则,性能满足标准要求。     

双立爆炸焊接及防护装置数值模拟和试验

通过设计一种防护结构,建立了双立爆炸焊接以及防护装置三维数值模型.模拟了双立爆炸法两对复合板的焊接和运动过程以及与防护装置的碰撞过程,获得了爆炸焊接复合板压力场、速度场的分布.所建立的爆炸焊接三维数值模型可计算复板运动最大速度与碰撞点的压力,为防护装置的设计优化提供理论基础和依据.采用此防护装置及双立爆炸方法,装药量仅为现行平行爆炸焊接方法的1/3,而且焊后复合板不会产生明显变形,易于后续加工.     

铜-高氮钢复合板的爆炸焊接可行性探究

针对高氮钢的高硬度、高耐磨性以及铜的耐腐蚀性,本文在爆炸焊接相关理论参数计算的基础上,结合试验研究,对铜与高氮钢进行了爆炸焊接试验,得到其最佳的工艺参数,即当基、复板间距为6 mm,单位面积装药高度为24 mm时,铜与高氮钢能够形成良好的结合。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对铜与高氮钢的爆炸焊接过程进行了数值模拟与分析,得到了复板运动过程的位移云图,模拟结果与试验结果表现出良好的一致性。     

不锈钢/普碳钢双面爆炸复合的数值模拟

为了提高能量的利用率,使用双面爆炸焊接装置可以一次性得到两块复合板. 借助LS-DYNA软件与光滑粒子流体动力学,采用SPH-FEM耦合算法,选取厚度为3 mm的304不锈钢、16 mm的Q235钢和乳化炸药,对不锈钢/普碳钢的双面爆炸焊接试验做了三维数值模拟,计算并建立了爆炸焊接窗口. 对模拟过程中的复板竖向位移、碰撞压力和碰撞速度进行了分析,并将模拟得到的结果与试验结果进行了比较. 模拟结果表明,7 mm药厚下复合质量较好,而10 mm药厚下可能会由于碰撞能量过大导致焊接失效,模拟与试验结果一致性较好. 引入了Gurney公式对试验结果进行预测,计算结果显示:Gurney公式的预测结果与试验结果吻合较好,表明了SPH-FEM耦合算法与Gurney公式用于不锈钢/普碳钢双面爆炸焊接的有效性.     

1Crl8Ni9Ti／Q235钢板爆炸焊接合理间距的仿真研究

在异种金属爆炸焊接过程中,合理的基复板间距对保证焊接质量至关重要。本文用有限元软件ANSYS／LS—DYNA对爆炸焊接过程仿真研究。通过研究不同间距的模拟结果,得出当基复板间距0．6c时基复板单元碰撞速度已接近最大值,满足异种金属爆炸焊接的需要。该研究为不锈钢与碳钢复合板的爆炸焊接工艺参数的科学制定提供了依据。     

R60702/TAI/16MnⅢ复合板爆炸焊接数值模拟与试验

随着爆炸焊接技术的发展,锆-钢复合板作为一种特殊的耐蚀复合材料,结合了锆优良的耐蚀性能和钢的高强度的优点,在工业中的需求量也逐步增加.以爆炸焊接理论为基础,采用数值模拟和试验分析相结合的方法,在ANSYS/LS-DYNA软件中模拟R60702/TAI/16MnⅢ复合板不同间隙值组合下爆炸焊接的动态过程.分析间隙值对整个R60702/TAI/16MnⅢ复合板爆炸焊接成形的影响.结果表明,当锆-钛间距/钛-钢间距取值为12/6 mm时,可以实现良好焊接.对试验焊接后R60702/TAI/16MnⅢ复合板上不同位置处的试样进行扫描电镜分析,观察复合板界面的结合状况,为选择更合适的工艺条件提供数据支撑,有利于指导生产实践.     

R60702/TAI/16MnIII复合板爆炸焊接数值模拟与试验

随着爆炸焊接技术的发展,锆−钢复合板作为一种特殊的耐蚀复合材料,结合了锆优良的耐蚀性能和钢的高强度的优点,在工业中的需求量也逐步增加. 以爆炸焊接理论为基础,采用数值模拟和试验分析相结合的方法,在ANSYS/LS-DYNA软件中模拟R60702/TAI/16MnIII复合板不同间隙值组合下爆炸焊接的动态过程. 分析间隙值对整个R60702/TAI/16MnIII复合板爆炸焊接成形的影响. 结果表明,当锆−钛间距/钛−钢间距取值为12/6 mm时,可以实现良好焊接. 对试验焊接后R60702/TAI/16MnIII复合板上不同位置处的试样进行扫描电镜分析,观察复合板界面的结合状况,为选择更合适的工艺条件提供数据支撑,有利于指导生产实践.     

AZ31B镁合金和2205不锈钢爆炸焊接研究

采用平行法进行爆炸焊接,制备了AZ31B镁合金/2205双相不锈钢复合板。根据经验公式选择爆炸焊接参数,爆炸焊接的装药质量比R为2.7,复板和基板的最小间隙为4.3 mm。试验结果表明,复板上表面除雷管区有微小裂纹外,其它位置平整无缺陷。除去复合板边界效应区,用超声波检测复合板的结合率为98.9%。镁/不锈钢复合板界面拉剪强度为105.63 MPa,拉剪断口呈波浪状,拉剪断裂界面沿镁材撕裂。复合板三点弯曲试验表明,AZ31B_内/2205_外比2205_内/AZ31B_外有更高的弯曲载荷承受能力。     

炸药覆盖层对爆炸焊接影响的数值模拟

为探究炸药覆盖层厚度对爆炸焊接的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件并结合SPH-FEM耦合算法,对不同覆层厚度下的爆炸焊接试验进行三维数值模拟.文中采用厚度为20 mm的Q235钢和厚度为2.5 mm的304不锈钢作为基板和复板.根据相应的材料参数理论计算了焊接过程中的动态参数,并以此建立爆炸焊接窗口.仿真结果表明,与无覆盖层爆炸焊接相比,覆盖层厚度为15 mm、 30 mm和45 mm时冲击速度分别提高了39.3%, 58.1%和68.8%,碰撞压力分别增大了41.0%, 65.6%和80.6%.仿真结果与试验结果基本一致.利用SPH法进行二维数值模拟,得到了装配炸药覆盖层时复板与基板的复合界面.仿真结果表明,复合板在覆层厚度为15 mm时具有良好的波形复合界面,且界面波形与试验金相分析结果较为吻合.     

基于SPH法的爆炸焊接边界效应二维数值模拟

为了揭示造成爆炸焊接边界效应的机理,文中借助LS-DYNA软件,采用无网格的SPH法分别对复板厚度为2 mm、基板厚度为16 mm的Q235/Q235、TA2/Q235、304不锈钢/Q235复合板进行爆炸焊接边界效应的二维数值模拟. 观察不同组模拟过程中的复板飞行姿态,复板撕裂均发生在与基板碰撞之前. 当基板保持一致,炸药分别为乳化炸药与膨化铵油混合炸药,复板为TA2时均比复板为Q235钢以及304不锈钢的撕裂尺寸更大;当基板、复板均为Q235钢,乳化炸药条件下比膨化铵油混合炸药条件下复板的撕裂尺寸更大. 结果表明,在复板、炸药变化的情况下,爆炸焊接的边界效应依旧存在,只是产生的边界效应的严重程度有所不同;复板极限抗拉强度越低或炸药爆轰速度越高,边界效应现象越严重.     

水下爆炸焊接制备NiTi合金与铜箔复合板

应用水下爆炸焊方法进行了NiTi形状记忆合金与铜箔的爆炸焊研究．利用大型有限元软件ANASYS／LS-DYNA对水下爆炸冲击波驱动飞板的飞行过程进行了数值模拟．飞板的飞行速度与爆炸焊产生射流的最小碰撞速度对比表明,可以实现焊接．通过分析微观组织和断裂机理,评估复合板焊接效果．结果表明,微观组织观察显示界面为连续均匀的波纹形态,界面结合处无裂纹,焊接性能良好．断口形貌分析显示断裂主要表现为解理和准解理断裂,界面处端口形貌与微观组织形态观察一致．水下爆炸焊方法将解决脆性、薄板金属用传统爆炸焊方法难以焊接的问题．     

Al／Ti／Steel覆板爆炸焊接界面的显微组织特征

利用电子显微技术研究了Ａｌ／Ｔｌ／Ｓｔｅｅｌ覆板爆炸焊接中两个异种焊接界面的显微组织变化特征，透射电镜直接取样观察到在界面处有组织过渡区，并且过渡区之间及过渡区与母材之间存在明显的边界，Ａｌ／Ｔｉ界面过渡区为Ａｌ＋Ｔｉ混合组织；Ｔｉ／Ｓｔｅｅｌ界面由ＦｅＴｉ金属间化合物区和非晶区组成；过渡区的形态和宽度与焊接过程中的合金元素扩散及冷却速度有关。     

钛/铝复合板爆炸焊接技术研究进展

通过爆炸焊接技术制备的钛/铝复合板可兼具钛合金耐腐蚀性和铝合金低成本的优点。对钛/铝复合板爆炸焊接技术的研究进展进行介绍,论述了炸药种类、质量比R、基覆板间距及爆炸焊接窗口等主要工艺参数对钛/铝复合板组织和性能的影响;分析了影响钛/铝复合板结合界面的主要因素——金属间化合物种类、扩散层和界面波形;对钛/铝复合板硬度、抗剪切强度、抗拉强度及拉伸断口的研究进行了汇总分析。最后,指出了钛/铝复合板爆炸焊接工艺研究的重点发展方向。     

钛/铝/镁爆炸焊复合板波形界面及力学性能

文中提出以薄的铝合金板作为过渡层,采用爆炸焊接技术成功制备钛/铝/镁层状复合材料. 对钛/铝接合界面、铝/镁接合界面及钛/铝/镁爆炸复合板的整体力学性能进行了分析研究. OM和SEM试验结果表明,钛/铝接合界面和铝/镁接合界面均为波状接合界面,在铝/镁界面出现了局部熔化区;钛/铝接合界面为小尺寸波(λ=160 μm,h=26 μm),铝/镁接合界面为大尺寸波(λ=1 740 μm,h=406 μm);拉-剪试验表明,复合板沿着铝/镁接合界面断裂;弯曲性能测试表明,钛板一侧受拉时复合板弯曲强度和塑性均优于镁合金板一侧受拉,断裂始于铝/镁接合界面,最终从镁合金板一侧剪切断裂失效.     

SB-265-Gr1钛薄板的焊接

分析了用于钛／钢复合板的SB-265-Gr1钛薄板的焊接性及焊接工艺特点,制定了相应的焊接工艺;经力学性能、硬度及金相组织分析,表明钛薄板接头性能满足钛／钢复合板加工设备使用要求。     

不同夹层爆炸复合铝-不锈钢板的显微组织、强度和焊接窗口

以1100铝、纯铜和304不锈钢为夹层,用爆炸复合法制备5052铝-316不锈钢(Al 5052-SS 316)复合板。采用不同工艺参数,包括相隔距离、炸药质量比(炸药质量与飞片质量比)和倾斜角得到实验结果。夹层的使用使焊接窗口的下边界发生位移,焊接区域增大40%。在此基础上,设计考虑第三个操作参数影响的三轴焊接窗口。使用夹层后,传统Al 5052-SS 316炸药复合界面形成的连续熔融层转变为光滑的界面,其中没有或存在少量的金属间化合物。含夹层复合层的显微硬度、抗拉强度和剪切强度均高于传统爆炸复合层,且使用不锈钢夹层的Al5052-SS 316爆炸复合层具有最高的显微硬度、抗拉强度和剪切强度。     

基于自约束结构炸药的T2/Q345爆炸焊接及数值模拟

为提高炸药能量利用效率、降低能量耗散,利用自约束结构炸药进行爆炸焊接研究.以T2铜和Q345钢分别作为复层与基层,自约束结构炸药作为焊接炸药,借助ANSYS/AUTODYN软件模拟爆炸焊接过程,并进行T2/Q345爆炸焊接试验,对复合板试件进行拉剪性能检测和微观形貌观察分析其焊接质量.结果表明,T2/Q345爆炸焊接的碰撞速度距起爆端100 mm后均大于临界碰撞速度345 m/s,距起爆端150 mm处碰撞速度达到最大值567 m/s.T2/Q345复合板起爆端呈直线结合,并随着传爆距离增加变为波形结合.T2/Q345复合板远离起爆端的平均剪切强度为237.0 MPa,断裂位置位于铜一侧.试件被拉剪破坏后的铜层出现加工硬化现象,远离结合界面的显微硬度和塑性变形程度呈增强趋势.自约束结构炸药可降低自身爆炸产物飞散,使炸药能量更多地转化为复层动能,提高能量利用率.     

Experiment and interface of Ti/Q235B cladding plate by double vertical explosive welding*

The processing area is reduced by double vertical explosive welding and rolling.Those micro defects are avoided such as"fusion"and"jet pile"in the bonding zone of large Ti plate of explosive welding.So the quality and welding ratio of interface are improved.To solve the technical problem of narrow weldability window of Ti,a minimum critical detonation velocity explosive was invented to enlarge the window after double vertical explosive welding experiment and optimization.A comprehensive protective structure made up of rigid protective plates and flexible protective walls was designed to restrict the movement of cladding plates in double vertical explosive welding effectively and protect the cladding plates from damage.The interface microstructure showed that the bonding interfaces were periodically micro and small wavy and there are no micro defects such as melt metal and swirl.