本发明属于特征金属加工技术领域，涉及一种三层金属材料单次爆炸成型的复合方法。
背景技术：
随科技的发展，新材料在工业科技中的应用越来越广泛。爆炸金属复合材料越来越被广泛应用于石油、冶金、机械、航空航天、海洋工程、核电等工业领域。
爆炸复合板是将制备好的复板放置在基板之上，然后在复板上铺设一层炸药，利用炸药爆炸时产生的瞬时超高压和超高速冲击能实现金属层间的固态冶金结合。目前爆炸复合板生产的复合材料有两层及两层以上，但目前均为单次爆炸单层，如需两层以上复合材料，均需进行逐一单层复合。对于复合材料有特殊要求或材料本身焊接特性需进行三次复合的，逐一单层爆炸复合生产工序多、效率底、制造成本高。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种三层金属材料单次爆炸成型的复合方法，本发明所要解决的技术问题是如何实现三层金属材料单次复合成型。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种三层金属材料单次爆炸成型的复合方法，其特征在于，爆炸成型用的板材有基板、复板一和复板二，本复合方法包括如下步骤：
a、地基的布置：在开阔地的平整硬实地面上铺垫一层厚度在200mm～500mm的细沙层，形成用于爆炸成型的炮台；对炮台的要求是：松软适宜、有一定强度，且能缓冲，因为整个爆炸焊接过程在瞬间完成，高强度、高压力的作用在炮台上，需要炮台具有较好的强度，防止爆炸焊接过程中板材出现受力不均造成变形较大或局部炸裂；同时，也需要对板材进行缓冲，以缓解板材在爆炸过程中的冲击力，提高板材焊接位置的平整度和均匀度，也能提高工艺处理过程中的安全性；本方法中地基采用的是溃塌式的承载方式，细沙层受冲击力后向外圈溃塌，符合爆炸焊接的要求。
b、复板的叠合：将基板置于所述地基上，将所述复板一和复板二一次叠放在所述基板上，在复板一和基板之间、复板二和复板一之间均匀设置若干支撑体；支撑体的作用是：为复板一和复合板二之间、基板和复板一之间提供一定的加速空间，在受到高温高压冲击时，支撑体被形成的金属射流冲刷出或在高温高压的作用下融化在两种板材结合面之间。
c、炸药的安置：制作一个与复板二外廓相同的药框，将药框放置在复板二的上方，在药框与地基之间设置若干根支撑棒将药框固定，将配方炸药按工艺参数要求均匀平铺在所述药框内；整个爆炸过程极短，药框和支撑棒的作用只是临时固定配方炸药，防止炸药流漏等。
d、雷管的安插：在配方炸药指定位置插入雷管，安插雷管处增加一定药量作为起爆药，并将雷管固定，雷管引线牵引至安全区域；雷管用于引燃配方炸药，保障配方炸药瞬间完成爆炸，防止出现假燃、未燃等情况，保障作业的安全。
e、点火引爆：点燃引线将雷管引爆，配方炸药地毯式引燃完成三层金属材料复合。
f、后续处理：对爆炸焊接后的复合板进行无损检测，对复合板的雷管区域进行修复，达到工艺技术要求，通过热处理、校平、无损检测、切割达到目标产品尺寸和技术要求，最后进行表面处理，形成成品复合板。
在上述的一种三层金属材料单次爆炸成型的复合方法中，所述复板一外廓尺寸大于所述基板的外廓尺寸，所述复板二的外廓尺寸等于或大于所述复板一的外廓尺寸。这样的设置主要是降低或消除爆炸时的边缘效应对产品板的不良影响。
在上述的一种三层金属材料单次爆炸成型的复合方法中，所述支撑体为铜或铝或钛或铜钛合金或铜铝合金或铝钛合金。根据板材的特性选择不同材料的支撑体，要求是：满足产品性能不受支撑体影响，支撑体能够与对应板材融合。
在上述的一种三层金属材料单次爆炸成型的复合方法中，所述支撑体的厚度为0.10mm～0.25mm。
在上述的一种三层金属材料单次爆炸成型的复合方法中，所述药框为纤维板或纸质板材制成。爆炸过程中，药框瞬间化为灰烬残渣，其成本和制造难易程度，是选材的主要标准，纤维板和纸质板材具有易弯折成型，操作方便、成本低等优点。
在上述的一种三层金属材料单次爆炸成型的复合方法中，所述支撑体包括一个套筒和位于套筒下方的底座。在实际操作过程中，支撑体的形状还可以是v型、n型、w型，其中带有套筒和底座的支撑体具有结构强度高、稳定性强、融合效果好、体积缩小为传统支撑体的1/3，在超声波探伤中不会显示缺陷波等优点。
在上述的一种三层金属材料单次爆炸成型的复合方法中，所述支撑体在基板和复板一之间的分布行列间距为300mm～500mm；所述支撑体在复板一和复板二之间的分布与基板和复板一之间上下对应一致。
实际生产过程中的数据统计表明，使用该方法对三层金属材料进行单次爆炸成型的成功率高达98％以上，少量失败操作，是由于配方炸药的用量与复板一或复板二的厚度未能达到协调比例，致使复板一或复板二轻度变形，造成支撑体支撑高度不一致，导致爆炸瞬间排气不畅，在结合面融化现象。
尽管如此，该方法复合三层金属材料在配方炸药的用量上几乎只需要原方法的一半，相比传统方法，热处理、抛光、校平和来回运输半成品的次数均减半，大大提高了生产效率，降低了生产成本；
金属板厚重、尺寸较大，进行一次野外爆炸焊接需要大量的人力和财力，三层金属材料单次复合成型，减少了人力成本，减少了对爆炸场地附近居民的噪声污染和环境污染，特种金属材料的生产利于工业发展，受到石油、冶金、机械、航空航天、海洋工程、核电、多晶硅等工业领域的急切需求，是一个国家未来发展领域、军工业领域和重型制造业的重要支撑，跟随节能环保、优质高效的大趋势，强国强工。
附图说明
图1是本发明中各个板材和部件叠放、装配的示意图。
图中，1、基板；2、复板一；3、复板二；4、殷实的地面；5、支撑体；6、药框；7、支撑棒；8、雷管；9、炮台；10、配方炸药。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，爆炸成型用的板材有基板1、复板一2和复板二3，本复合方法包括如下步骤：
a、殷实的地基4布置：在开阔地的平整硬实地基上铺垫一层厚度在200mm～500mm的细沙层作为炮台9，形成用于爆炸成型的地基4；对地基4和炮台9组合要求是：高强度、能缓冲，因为整个爆炸焊接过程在瞬间完成，高强度、高压力的作用在地基4和炮台9上，需要地基4具有较好的强度，炮台9有一定的缓冲作用，防止爆炸焊接过程中板材出现变形和错位；同时以缓解板材在爆炸过程中的冲击力，提高板材焊接位置的平整度和均匀度，也能提高工艺处理过程中的安全性；本方法中采用的是溃塌式的承载方式，炮台9受冲击力后向外圈溃塌，符合爆炸焊接的要求。
b、复板的叠合：将基板1置于地基4上，将复板一2和复板二3一次叠放在基板1上，在复板一2和基板1之间、复板二3和复板一2之间均匀设置若干支撑体5；支撑体5的作用是：为复板一2和复合板二之间、基板1和复板一2之间提供均匀的受力点，在收到高温高压冲击时，支撑体5破坏贴合面的平整，两种板材之间的贴合面相互渗透、交杂、融合。
c、炸药的安置：制作一个与复板二3外廓相同的药框6，将药框6放置在复板二3的上方，在药框6与地基4之间设置若干根支撑棒7将药框6固定，将配方炸药10平铺在药框6内；整个爆炸过程极短，药框6和支撑棒7的作用只是临时固定配方炸药10，防止炸药流漏等。
d、雷管8的安插：在配方炸药10上插入雷管8，将雷管8固定在药框6上，雷管8引线牵引至安全区域；雷管8用于引燃配方炸药10，保障配方炸药10瞬间完成爆炸，防止出现假燃、未燃等情况，保障作业的安全。
e、点火引爆：点燃引线将雷管8引爆，配方炸药10地毯式引燃完成三层金属材料复合。
f、后续处理：对爆炸焊接后的复合板进行无损检测，对复合板的雷管区域进行修复，达到工艺技术要求，通过热处理、校平、无损检测、切割达到目标产品尺寸、技术要求，最后进行表面处理，形成成品复合板。
支撑体为铜或铝或钛或铜钛合金或铜铝合金或铝钛合金。根据板材的特性选择不同材料的支撑体，要求是：满足产品性能不受支撑体影响，支撑体能够与对应板材融合。
支撑体5为铜或铝或钛或铜钛合金或铜铝合金或铝钛合金。根据板材的特性选择不同材料的支撑体5，要求是：满足性能不受支撑体5影响，支撑体5能够与对应板材融合；支撑体5的厚度为0.10mm～0.25mm。
药框6为纤维板或纸质板材制成；爆炸过程中，药框6瞬间化为灰烬残渣，其成本和制造难易程度，是选材的主要标准，纤维板和纸质板材具有易弯折成型，操作方面，成本底等优点。
支撑体5包括套筒和位于套筒下方的底座。在实际操作过程中，支撑体的形状还可以是v型、n型、w型，其中带套筒和底座的支撑体5具有结构强度高、稳定性强、体积缩小为传统支撑体的1/3，在超声波探伤中不会显示缺陷波等优点。支撑体5在基板1和复板一2之间的分布行列间距为300mm～500mm；所述支撑体5在复板一2和复板二3之间的分布与基板1和复板一2之间上下对应一致。
实际生产过程中的数据统计表明，使用该方法对三层金属材料进行单次爆炸成型的成功率高达98％以上，少量失败操作，是由于配方炸药的用量与复板一2或复板二3的厚度未能达到协调比例，致使复板一2或复板二3轻度变形，造成支撑体5支撑高度不一致，导致爆炸瞬间排气不畅，在结合面融化现象。
尽管如此，该方法复合三层金属材料在配方炸药的用量上几乎只需要原方法的一半，相比传统方法，热处理、抛光、校平和来回运输半成品的次数均减半，大大提高了生产效率，降低了生产成本；
金属板厚重、尺寸较大，进行一次野外爆炸焊接需要大量的人力和财力，三层金属材料单次复合成型，减少了人力成本，减少了对爆炸场地附近居民的噪声污染和环境污染，特种金属材料的生产利于工业发展，受到石油、冶金、机械、航空航天、海洋工程、核电、多晶硅等工业领域的急切需求，是一个国家未来发展领域、军工业领域和重型制造业的重要支撑，跟随节能环保、优质高效的大趋势，强国强工。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。