铜铝双金属薄板爆炸焊接参数选择.pdf

第21卷第2期
爆破
Vol 21 No.2
2004年6月
BLASTING
Jun 2001
文章编号A001-487X004)02-0080-03
铜铝双金属薄板爆炸焊接参数选择
赵慧英,刘天生
北工学院环境与安全に程系,山西太原0.30051)
摘要;根据两种材料的物坩性质确定爆炸焊接窗凵,从而确定单位面积药量的最大值和最小。出于单位
自积药量的不同将产牛不同的焊接面,在实验中根掂双金属药型罩的加工特性和高度对称性的要求确定最后
的药量。
关键词:爆炸焊接;可焊性窗?;双金属约型置
中图分类号:TD253.1文献标识码:A
Selection of Explosive Welding Para meters of
Cooperaluminum Bi metal
ZIIA0 llui-ying, L. U Tian-sheng
Depart ment of Envi
and Safety Engineering, North China Institut
030051,Ch
Abstracl Caring to physics formance of t wo malts, this ar dtrmins the xplosive wdlding window, then
obtaines the maximium and the mini mium value of explosive weight on per are. Considering he difterence of explosive
weight on per aea ausin the differne of wing n face, the expriment stains the final weight of explosive on
pxr al ac rding to the ruir ments of producing bi metal linor and the sy m metry of incr
Kcy words: explasive wclding; explosive wdlding window; bimetal lin
引言
焊接参数选择合理可产生:不同结合状态双金属板
确定爆炸焊接参数的·般方法是文献[]用到
双金属板由」融合了2种金属的优点因而其用的近似佔计法,它是在估计最小碰撞压力为10~12
途更为广泛,性能更为理想。例如用铜侣双金属板倍两和材料中弘度较高那种材料的屈服强度的前提
加工出的双金属药型,由」铝的声阻抗低」铜,ド米确定单位面积装药量的,这种方法行在的缺点
?此壁外层的金属铝的阻抗就介于炸药的低阻抗和是在确定最大碰撞速度时仅考虑同种材料的性质,
堂内层金属铜高阻抗之间,即形成了处于内层铜对不同中材料的情况未进行考虑。文献[]中提到
和炸药之问的中等阻抗的隔层,因此,透射到铜常的另一种方法是经验估算单位面积药量,依据的公
上的压力增大,压岭速度增大,从而提高了蝉的系
伤成力。爆炸焊接可用」泛的材料组合,如緯式是C=K日,Kーマー,式中,·身是复板
点差别很大的金属、热膨胀系数差别很大的金属和的厚度和密度,じ是 G urncy能量,C是单位而积上:的
硬度差别很大的金属都能进行爆炸焊接,同时爆炸药量,Va是爆轰速度,该方法较为简単且被厂泛使
用,但存在的局限是K值是与炸药的性质即材料有
收稿日期204-01-13.
关的常数,主要通过实验确定,如粜对2种很少イ爆
作者简介:赵慧英1979-),女;华北学院环境与安全工程系.
炸焊按记录的材料进行焊接时,K值没有可查的资
卷第2期
赵慧英竽铜铝乂金属溥板煣炸焊接参数选择
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料,重新进行实验,因而使用起米不方便。通过确定
可焊性窗米确定单位面积药量的极限值,对加铜
双金属药型罩的双金属板的爆炸焊接进行公数选
上限
择,同吋进行实验研究从而避开了上述两种方法的周
限。
然∫流动限
声速限
2可焊性窗口确定
可焊性窗口
C
下限
设计一个合理的爆炸焊接过的关键是爆炸焊
接参数的选择,而可调节的爆炸焊接に艺参数包括炸
碰撞闭合速度V(m?s)
药的品种、密度、爆速、炸药厚度、质量比、基复板间隔
图1可焊性窗门
等,但是这些都是对棊复板间的碰撞速度V。、碰撞
pmax
角β、撞闭合速度V。(半行焊接中V。=Vd)进行的
调节。出泰勒公式V。=2Vin(B2),共中3个参数
4+っcp
中有2个足独立的,可构成一个半面即为可焊性窗
如图1为Vc一V,可焊性窗。
焊接上限(如图1中)是对焊接最大能量的限式中,9,a为2种材料的热扩散系数;cn1,c为2种
制,焊接时装药暈过大界面热量沉积过多,就会使复材料的比容;K为与2种材料体波声速有关的常数,
合界局部熔化,结合而就呈人波状结合,使过滤区共量纲为s2/m2。
生一定的“缝隙”,在基板上出现“空”,使焊按界
应用上述公式,根据铜和铝的性质可算出复板
面质量大大下降的。如果用这样的双金属板加「出双和基板撞最大速度即焊接上限値Vmx,如下表1
金属药型単,由于结合面難隙的存在会影啊约型単产所示。
生:的射流连续性和对称性或白煅弹丸的长细比和对
表1铜铝板碰撞最大速度值(n/)
称性。焊接ド限(如图1中ad)是基复板间的撞速
度V。必须人于」的最小速度値
以形成金属焊接序
号
8930kg/m32710kg/m
吋的射流。流动限(如图1中alb),规定了平行焊接时
厚度h1m)厚度h2如)ノa.s
的碰撞闭合速度V。域V。须达到的最小值
V),椪撞射流形成的论驻点压力须远大于材料
47
609.9
强度,使材料表面达到流动状态,顺利形成金属射流。
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般认为理论驻点力应大于材料静强度9的10
倍,焊接碰撞才进入流动状。声速限(如图1中cd
基」一维抛体运动的解析解在复板运动中的应
是指焊接形成射流肘,焊接流动必须是亚声速的。可用公式
认为碰撞闭合速度V。须小」材料体波声速Co。
-2)
山以上分析可知,可焊性窗口确定了爆炸焊接
参数选择的极限情况。利用此极限情況可进行单位当dCD=0时,得半板被加速到最大值Vm的
面积药量的确定。文献2]和]分别进行了可
焊性士:限和下限的确定,但所针对的是中等厚度的表达式:
金属板,定了较滹金属板的可焊性窗凵。
可焊上限的确定
根摒“过熔焠”理论,爆炸焊接参数的:限与温
)
度有关。文献5]分別用一维温度简化模型和维出此确定装药质量与板质量的比値R的最大值
温度场简化模型进行了温度场的计算,进行了同利
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材料温度场和焊接条件上:限的研究。在此基础上文
献]推导出了焊接上:限公式
计算结果列于表2