SUS304不锈钢/Q345R碳钢爆炸焊接工艺参数研究

针对实际生产中在爆炸焊接窗口内取值时因为所取参数不同而导致生产的复合板结合强度差异较大这一现状,通过对SUS304不锈钢／Q345R碳钢爆炸焊接窗口内不同工艺条件得到的复合板进行剪切强度测试及金相分析,得到界面结合强度与界面波形的关系以及两者随工艺参数的变化规律,找到窗口内最佳的工艺参数,以提高爆炸焊接复合板质量以及生产效益。研究表明：界面波形的波长和振幅随着装药量的增加而增大,随基复板间距的增加先增大后减小。爆炸焊接窗口内最佳工艺参数取值范围与复板厚度有关。复板为薄板（3mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为1250μm左右,振幅为200μm左右,对应的最佳装药质量比为1．02,基复板间距为8mm,取值比理论最佳值偏高;复板为厚板（6mm）时,取得最佳结合强度时界面波形波长为900岫,左右,振幅为100μm左右,对应的最佳装药质量比为0．45,基复板间距为14mm,取值靠近下限。当界面波长与振幅相同时,复板为薄板的结合强度要高于厚板。     

钛/钢爆炸焊接界面波形及缺陷组织的形成机理

为探讨钛/钢爆炸焊接界面波形的形成过程和缺陷组织的形成机理,以台阶型基板爆炸焊接装置为例,选取厚度为2 mm的钛板和钢板以5、7、9、11 mm为间距进行爆炸焊接实验,并采用Autodyn动力学软件进行仿真模拟。将采用的光滑粒子动力学(SPH)数值模拟结果与实验结果作对比,观察焊接界面电镜扫描(SEM)图片中的旋涡状结晶熔池和碰撞粒子的速度矢量图。研究表明:光滑粒子动力学数值模拟方法适用于模拟爆炸焊接等金属碰撞接触的大变形行为;爆炸焊接实验中出现的界面波形的形成原因可用碰撞局部金属流体的相互侵彻理论来解释;基板和复板碰撞处的金属涡流是焊接界面形成缺陷组织的主要原因。     

炸药量对爆炸焊接界面波影响的数值模拟

为了保证金属复合材料的爆炸焊接质量,对爆炸焊接过程中的爆轰荷载大小起着决定性作用的炸药量及布药方式进行了探索。应用AUTODYN非线性显式动力学分析软件,模拟了基、复板爆炸焊接复合过程,得到了不同炸药量下爆炸焊接过程中的压力时程,结合理论公式,分析炸药量、爆轰荷载、碰撞速度和界面波状之间的关系,及炸药量对爆炸焊接界面波的影响。并在复板上、下表面等间距各设置了8个关键点,比较了炸药厚度均匀布药方式和厚度递减布药方式产生的波状形态。结果表明,在可焊性窗口内,炸药量多的会产生较大波状结合界面;厚度递减布药方式能够消除均匀布药方式下界面波的不均匀现象,其中方案2的速度波动效果最好。并且已经结合的界面受到后续压力的振动破坏明显降低。     

炸药量对爆炸焊接界面波影响的数值模拟

为了保证金属复合材料的爆炸焊接质量,对爆炸焊接过程中的爆轰荷载大小起着决定性作用的炸药量及布药方式进行了探索。应用AUTODYN非线性显式动力学分析软件,模拟了基、复板爆炸焊接复合过程,得到了不同炸药量下爆炸焊接过程中的压力时程,结合理论公式,分析炸药量、爆轰荷载、碰撞速度和界面波状之间的关系,及炸药量对爆炸焊接界面波的影响。并在复板上、下表面等间距各设置了8个关键点,比较了炸药厚度均匀布药方式和厚度递减布药方式产生的波状形态。结果表明,在可焊性窗口内,炸药量多的会产生较大波状结合界面;厚度递减布药方式能够消除均匀布药方式下界面波的不均匀现象,其中方案2的速度波动效果最好。并且已经结合的界面受到后续压力的振动破坏明显降低。     

大面积铜钢复合板爆炸焊接工艺研究

本文采用数值模拟方法建立了大面积铜/钢复合板爆炸复合的有限元模型,通过多组实验对比出不同药高条件下爆炸焊接模拟结果,优化了爆炸焊接工艺参数。研究表明,当铜板厚度为7 mm,药高调整至78mm,间隙调整为14 mm时,复合板结合率除雷管区外达到了100%,各项力学性能指标满足标准要求,金相试验表明爆炸复合界面波形规则。     

钛/钢多层爆炸焊接界面的实验研究

为探究膨化硝铵炸药作用下,厚度均为2 mm的钛(Ti)、钢板的最优爆炸焊接参数以及验证一种新的爆炸焊接试验方案,实验采取阶梯型多层基板的爆炸焊接试验方案,以控制药量和间距为变量,并将Ti板作为复板,同时对多层阶梯型钢基板进行爆炸焊接试验;利用金相显微镜对焊接复合板进行观察,并分析多层基板同时焊接的方案可行性以及不同实验参数对界面波形的影响。试验结果和分析表明:通过观察Ti/钢复合板界面波形呈正弦微波状且无明显过渡层,验证了新方案的可行性,同时突出了阶梯型多层基板的同时爆炸焊接方案,能够在单次试验下对比分析不同基复板间距情况下的焊接效果的能力;并经分析得出在单位面积装药为1.048 g/cm~2及装药间距范围为(9~11)mm时,能得到质量较佳的Ti/钢爆炸复合板。     

AZ31/7A52复合材料爆炸焊接工艺研究

对材料组合为AZ31/7A52的镁合金/铝合金进行了爆炸焊接的工艺性研究.分析了其结合界面的金相组织和硬度,测量了爆炸焊接界面的波形参数,探讨了不同爆炸焊接工艺对爆炸复合效果(界面波形和复合率)的影响.结果表明,镁合金AZ31塑性差,爆炸复合困难,复合率＜10%;复合界面为波纹状结合,波长约2.20mm,波高约0.40...     

数值模拟在大面积厚复层钛钢复合板研制中的应用

通过经验公式和工艺实验初步确定爆炸焊接工艺参数,再采用有限元动力学分析软件进行大面积厚复层爆炸焊接过程仿真研究.通过实验研究了基复板间的位移、结合等变化过程;并通过分析调整工艺参数的模拟结果,得出当药高调整至47mm时复合板的结合率达到了峰值.该研究为大面积厚层钛钢复合板的爆炸焊接工艺参数的科学制定提供了依据.     

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。     

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。     

钛/钢双立式爆炸焊接参数优化

为解决大面积钛/钢爆炸焊接窗口窄,在结合区易出现"过熔"和"射流堆积"等微观缺陷的问题,开展了双立爆炸+轧制综合制造技术,进行了低爆速爆炸焊接用炸药试验优化,发明了一种最低临界爆速爆炸焊接用炸药,设计确定了刚性防护板和柔性防护墙构成的双立综合防护结构及参数,研究了钛/钢爆炸焊接装药厚度窗口.结果表明,双立钛/钢复合板结合界面成波状结合,几乎不存在金属熔化、漩涡等微观缺陷.     

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。     

917低磁钢与铝合金爆炸焊接复合实验研究

采用异种金属爆炸焊接复合技术，研制了917低磁钢与LF5、LF21、LF11等铝合金的爆炸焊接复合反，并对该铝－钢复合板力力学性能进行了实验研究，对复合界面进行了金相分析，实验结果表明，该铝－钢复合板合复界面物理结合良好，其抗剪和抗弯强度满足实船使用要求。     

铅(Pb1)+钢(Q245R)爆炸焊接试验研究

本文根据理论和半经验公式,确定了铅Pb1和钢Q245R两种金属的爆炸焊接工艺参数大致范围,即爆炸焊接窗口。再优选参数进行了工艺试验,并经外观检测、超声波检测、结合强度试验、显微观察等手段,对复合界面状态、结合强度进行了研究。结果表明,理论和经验公式对爆炸焊接参数的确定有较强指导意义,文中所选的试验参数保证了铅—钢良好的复合质量。     

玻璃微球含量对乳化炸药爆速的影响及蜂窝炸药研究

针对传统爆炸复合炸药的缺点,采用玻璃微球作为稀释剂,通过改变玻璃微球含量,研究其对乳化炸药密度与爆速的影响,通过乳化炸药制备蜂窝结构炸药,用于金属板的爆炸焊接。T2铜板和Q235钢板分别作为覆层和基层,其相应尺寸分别为2 mm×150 mm×300 mm和20 mm×150 mm×300 mm,选用两种爆速(2596 m/s和3089.5 m/s)的蜂窝结构炸药作为爆炸复合炸药,进行铜-钢爆炸焊接,然后利用微观形貌分析观察复合板结合性能。实验结果表明:玻璃微球含量大于5%小于35%时,炸药密度和爆速均随着玻璃微球含量的增加而降低;玻璃微球含量为40%时,发生拒爆现象。炸药爆速随着炸药密度的降低而下降。铝蜂窝板可以降低乳化炸药临界直径,爆速也有所提高。爆速低的蜂窝结构炸药进行爆炸焊接,T2/Q235复合板界面呈小波状,结合性能良好。     

Ni—Ti形状记忆合金爆炸焊接与复合的试验研究

Ni-Ti形状记忆合金是一种新型的功能材料，采用传统的高温熔融焊接后，常常改变焊接热影响区的形状记忆功能，严重影响了这一功能材料的应用领域。对于冲击韧性值较低的形状记忆舍金，能否实现同种材料的爆炸焊接与异种材料的爆炸复合，并达到其冶金结合，是人们积极探索的一种新方法。采用下限法对形状记忆合金爆炸焊接与复合技术进行了试验研究，并通过增加缓冲板改变常规平行法布药结构，以降低复板运动速度，实现了Ni-Ti合金直接结合的最佳爆炸焊接界面和Ni-Ti合金与0Cr18Ni9及黄铜H62板复合界面的波状结合。     

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。     

TiNi合金/Q235钢爆炸复合界面微观结构特性及其演化

为了研究TiNi合金/Q235钢爆炸复合板界面微观结构及形成机理,分别以Ti质量分数50.8%的TiNi合金板、Q235钢板为复板和基板,利用爆炸焊接技术制备了TiNi合金/Q235钢层状复合材料。通过SEM和EDS检测手段对结合界面的微观结构了进行分析,并结合光滑粒子流体动力学(SPH)数值模拟方法,揭示其演化过程。同时,利用拉伸和压剪实验,测试了界面的力学性能。结果表明,TiNi合金/Q235钢爆炸复合板界面呈现规则的波状结合,界面拉伸强度达到683 MPa,压剪强度达到291 MPa。数值模拟分析显示,碰撞点离开后,界面熔融物质仍具有较高运动速度,与受主射流裹挟和高压区挤压而侵入界面的熔融金属流相向运动,发生强烈的圆周运动和机械搅拌,最终形成涡旋区。     

不锈钢/钢复合管水压爆炸焊接制造的数值模拟

为研究水压爆炸焊接法制造不锈钢/钢复合管的焊接效果及炸药与复合管之间水层厚度对焊接的影响,对传统内爆法制备双金属复合管的工艺安装进行了优化,并利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了不锈钢/钢复合管水压爆炸焊接制造的二维有限元模型,对其焊接过程及变形情况进行了数值模拟研究.在模拟过程中得到复管与基管碰撞结合面节点的速度曲线和结合界面的压力曲线.结果表明:炸药与复管之间水层厚为1.5 cm时,模拟焊接过程中得到复管的最大飞行速度约453 m/s,基复管结合界面的压力约9.46 GPa,均满足爆炸焊接窗口理论计算值的下限要求,可以实现焊接;复管的最大飞行速度随水层厚度增加而减小,复管与基管有效焊接时间随水层厚度增加而增加;炸药与复管之间增加水层能有效地防止基、复管的大变形.水压爆炸焊接法为薄厚度、变形差等特殊材质双金属管的制造提供了一个重要的借鉴与参考.     

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。