一种基于双面爆炸焊接的防护罩及装药结构的制作方法

本实用新型属于爆炸焊接技术领域，具体涉及一种基于双面爆炸焊接的防护罩及装药结构。

背景技术：

爆炸焊接是利用炸药爆炸强大的做功能力，推动复板高速运动，撞击基板。在强大的撞击压力下，基板和复板界面金属表现为流体特性，金属原子相互流动渗透，待冷却后互相咬合在一起，从而实现冶金结合。经过几十年以来的发展，目前几乎能实现任意金属间的爆炸复合。由于爆炸复合板综合了二种或多种金属的优点，所以其有着性能优异、价格低廉的特点。并且相比于其他复合材料，爆炸复合操作简单、复合成本较低，适于大规模生产，所以其产品已广泛运用在工业生产中。但传统的爆炸焊接多通过直接在覆板上铺设炸药，炸药的上端裸露在空气中，即只利用了炸药一端的能量，所以炸药能量利用率很低，同时大量的能量传入空气中，会造成很大的噪声污染。

近年来，中国专利ZL201410396067.1公开了一种双立式爆炸焊接自锁式防护安装装置，提高了爆炸焊接的安全性能和焊接质量。中国专利ZL201310282589.4公开了一种基于蜂窝结构炸药的双面爆炸焊接技术，尽管能提高炸药的能量利用率，但蜂窝铝结构炸药制造困难，价格较贵，并不适合在工程上大量使用。且工程上爆炸焊接作业时多采用露天爆破，或在焊接装置上用土堆进行覆盖，不仅工序复杂，炸药能量利用率低，而且爆炸完成后将产生大量的粉尘和噪音，造成严重的环境污染。而对于双面焊接来说，这会使得上层复合板飞行在爆炸载荷作用下飞行远达数十米到几百米的距离，存在着很大的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有爆炸焊接技术危险系数高、炸药能量利用率低，工作效率不高及环境破坏严重等缺点，设计了一种结构简单、高安全性、可重复使用的爆炸焊接防护罩及一种高效率、高能量利用率、经济的装药结构。

本实用新型的目的由以下技术方案实现：

一种基于双面爆炸焊接的防护罩，它由外壳、缓冲层和约束网三层结构组成，其中外壳 和约束网边界连接在一起，缓冲层填充在外壳和约束网中间的空隙处；

所述的外壳是由圆柱壳和亚半球壳组合而成的“弓形结构”，材料可以是金属或其他抗冲击材料，且在其顶部设有吊钩，以方便起吊，在其四周开有小孔以便导爆管连接；在圆柱壳和亚半圆壳的交界处连接有约束网；在约束网和亚半圆壳之间形成一个空腔，在空腔里布置有缓冲层。

其中，所述的缓冲层是由高能量吸收率的缓冲材料堆积而成。

其中，所述的约束网是由高强度金属或非金属网状结构组成。

还提供一种基于双面爆炸焊接的装药结构，所述的装药结构包括约束盒，支撑柱和炸药，其中支撑柱均匀的布置在约束盒的内壁，然后将炸药铺满所有空腔，并将炸药的上下表面分别与上下复板贴合。

其中，所述的约束盒其边长和复板边长一致，高度和炸药高度一致。

其中，所述支撑柱是由铝或其他金属卷制的“8”字型柱壳，即将铝片从二端沿相反的方向分别卷制而成。

其中，将炸药填入设置有支撑壳的纸盒中，组成结构装药，其上下表面分别与二块复板贴合。

本实用新型的工作原理是在炸药的四周设置的支撑壳不仅起着支撑上复板，避免炸药被压死从而难以起爆的作用，同时也使得炸药四周存在着强约束，使得炸药在边界爆轰增强，从而提高了炸药的能量利用率，减小了爆炸焊接中的边界效应。而炸药起爆后上层复合板带着强大的动能向上飞行，撞击防护网，其能量被缓冲层所吸收。同时大量的爆轰产物膨胀作用于外壳，其能量转换为外壳的变形能和动能，从而减小了安全隐患和环境污染。

本实用新型的优点：

1、本实用新型所设计的防护罩为爆炸加工提供了一个密闭环境，克服了环境对爆炸作业的限制。极大的降低了噪声污染，约束了上层复合板和破片运动，提高了爆炸作业的安全性，为工人们提供了一个安全舒适的工作环境；而且该防护罩可以重复使用，操作简单，避免了传统爆炸焊接中堆土覆盖的复杂工序和粉尘污染。

2、本实用新型所设计的装药结构对炸药的各向都进行了约束，不仅降低了炸药起爆的临界直径，提高了能量利用率，减小了爆炸焊接中的边界效应，而且操作简单，减小了炸药的使用量，具有很大的经济效益。

3、本实用新型所设计的“8”字型柱壳支撑壳可用于二块复板间支撑，也可用于基复板间的支撑，其制造简单，不易发生曲屈和失稳，能承受较大的载荷，且易于空气的排出，对该处复合板质量影响较小。

附图说明

图1是本实用新型约束罩和爆炸焊接装置示意图；

图2是本实用新型装药结构示意图；

图3是本实用新型“8”字型柱壳支撑壳示意图；

图中各图号构件名称为：1-约束罩圆柱壳；2-约束罩亚半球壳；3-约束罩吊钩；4-约束罩缓冲层；5-约束罩防护网；6-下基板；7-支撑壳；8-下复板；9-炸药；10-上复板；11-上基板；12-雷管；13-地基；14-炸药；15-支撑壳；16-约束盒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

一种基于双面爆炸焊接的防护罩，它由外壳、缓冲层和约束网三层结构组成，所述的外壳是由圆柱壳和亚半球壳组合而成的“弓形结构”，其尺寸由板材的大小和厚度决定，材料可以是金属或其他抗冲击材料，且在其顶部设有吊钩，以方便起吊，在其四周开有小孔以便导爆管连接。在圆柱壳和亚半圆壳的交界处连接有约束网，其中，所述的约束网为高强度网状结构，优选的是铁丝网或钢丝网。在约束网和亚半圆壳之间形成一个空腔，在空腔里布置有缓冲层，所述的缓冲层由缓冲材料堆积而成，这里缓冲材料由多孔材料组成(如泡沫铝、泡沫塑料)，优选的是废旧的轮胎。

此外，本实用新型还提供了一种基于双面焊接简易、高能量利用率的装药结构，所述的装药结构包括约束盒，支撑壳，炸药。其中所述的约束盒其边长和复板边长一致，高度和炸药高度一致，其材料优选的是纸板或木板。在约束盒的四周均匀的设置有支撑壳，设置间隙大于等于0mm，小于等于20mm。对于大尺寸板材，为防止复板弯曲，还需在约束盒中间或其他位置布置支撑壳。所述的支撑壳是由铝或其他金属卷制的“8”字型柱壳，即将铝片从二端沿相反的方向分别卷制而成，其高度和炸药高度一致，直径大于等10mm，小于等于20mm，壁厚大于等于0.5mm，小于等于2mm。将炸药填入设置有支撑壳的纸盒中，组成结构装药，其上下表面分别与二块复板贴合。所述的炸药为工业上常用的爆炸焊接炸药(如乳化炸药或粉状硝铵炸药)。

实施例1

针对不锈钢和钢的双面爆炸焊接，发明了一种防护罩和装药结构，其中基板尺寸为2000mm×2000mm×20mm；复板尺寸为2000mm×2000mm×5mm。

参考图1，双面爆炸焊接约束罩包括：外壳、缓冲层和约束网。其中外壳材料选择为铁， 其内径为3000mm，壁厚为20mm，形状为圆柱壳和亚半球壳组成的“弓形”结构，其中圆柱壳高为1000mm，亚半球壳高为500mm；缓冲层填充废旧轮胎；约束网为钢丝网。

参考图2，双面爆炸焊接装药结构包括：约束盒、支撑壳和炸药。这里约束盒选择为纸盒，其边长为复板边长2000mm，壁厚为5mm，高度为10mm；沿着约束盒内壁，紧密的设置有支撑壳，由于板材尺寸较大，为防止复板弯曲，在约束盒中间也相应布置有支撑壳。这里支撑壳为铝片卷制的“8”字型柱壳(图3)，其壁厚为1mm，高度为10mm；炸药为粉状硝铵，密度为0.8g/cm³，厚度为10mm，其上下表面分别与上下复板贴合。

爆炸完成之后，经超声波检测，上下二块复合板均满足标准。上层复合板在高速飞行一段距离后与约束罩相撞，其能量被缓冲层吸收，板材和约束罩都保存完好。对于传统爆炸焊接方法，针对该不锈钢和钢的爆炸焊接，其炸药厚度为20mm，且一次只能复合一块复合板，而采用了本实用新型的装药结构，炸药厚度降低了10mm，且每次复合二块复合板，所以能量利用率提高了4倍；同时由于边界支撑的约束作用，减小了边界稀疏波的影响，复合板的边界效应得到明显的改善。

尽管上面已对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。