专利名称：模具钢和高速工具钢的爆炸复合材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金属的焊接方法。
背景技术：
利用炸药爆轰释放的化学能使各种模具钢和各种高速工具钢与碳素钢或低合金钢爆炸焊接形成的复合材料已广泛用于模具工业和刀具工业。比较原始的爆炸焊接方法，如在1988年4月27日发明专利公报上公开的<一种高速钢复合样板刀具的制作方法>申请号87106857其主要技术内容是在高速钢板上下设有盖板，加热后进行轧制使之成为复合板，再将复合板置于基体钢板上，两者间保持一定距离。同时在复合板的上盖板上平铺厚度约为10--50mm的炸药，并在炸药一端插入一支装有导火索的雷管。爆炸复合后需经热处理，再将高速工具钢上附着的碳钢层磨削掉。它的不足之处是工艺复杂。比较先进一些的爆炸焊接方法，如在1998年6月3日发明专利公报上公开的一种<复合工具钢爆炸焊接工艺及其配方>(申请号971199574)其主要技术内容是对处理后的基板和被基板进行加热处理，两者之间有4-30mm装配间隙。爆炸复合后再进行回火处理。它的不足之处是在爆炸焊接前后均需对复合的两种板材进行热处理，因此工艺仍较复杂；同时上述爆炸焊接所用炸药为专用配方，需专门配制，由于公安部门对炸药制备管理很严，该方法的应用受到限制。
发明内容
本发明是一种将复层(模具钢或高速工具钢或前两者与碳素钢或低合金钢拼焊成的板状体)与基层(碳素钢或低合金钢)直接爆炸焊接成复合材料的方法，本发明所涉及的模具钢代号主要有Cr12Mo1V1，Cr12MoV，9CrWMn，CrWMn，3CrW8V，4Cr5MoSiV1，3Cr2Mo等；本发明所涉及的高速工具钢代号主要有W18Cr4V，W9Mo3Cr4V，W7Mo4Cr4V，W6Mo5Cr4V2，W2Mo9Cr4VCo8，W6Mo5Cr4V2Co5等，本发明所涉及的碳素钢代号主要有10#、20#、30#、45#、50#等，本发明所涉及的低合金钢代号主要有16MnR、20G、15MnV、16MnNb、12CrMoV、35SiMh等。上述复层的厚度一般为1-20mm，基层厚度不受限制。幅面原则上也不受限制，它既可复合成板状材料，又可复合成棒状材料。
本发明所用的炸药均为市场常规销售的商品，如岩石炸药、铵松蜡炸药铵沥蜡炸药、粉状乳化炸药、铵油炸药、黑索今等。它们可单独使用，也可混合使用。具体使用的品种要根据欲爆炸焊接的复层和基层材质、厚度以及经济效益等各方面因素综合考虑。通常炸药的厚度为18-80mm。
本发明的操作程序如下1、予处理对复层和基层被焊接表面进行除锈处理，使之无锈蚀，如用机械抛磨方法等。
2、爆炸焊接及前期准备。将基层材料置于沙土地基上，再将复层置于基层之上，两者之间由间隔物保持一定间隙，该间隙一般为3-20mm。在复层上表面均布一层炸药，并在炸药层上设雷管。引爆后滑移爆轰波从引爆点向四周传播，并在复层中产生一折射斜冲击波。在爆炸冲击波的作用下，复层处于类流体状态，并以某个倾角与基层碰撞，当倾角满足某一临界角时，形成金属射流，该射流可自动清洗复层和基层被焊合表面，使它们露出新鲜、干净、并具有活性的界面，在爆炸冲击波高温高压作用下实现界面冶金结合，且呈波纹状复合界面。当制备复合棒材时，先将复层管材套在基层棒材之外，两者之间的间隙为3-13mm，将组合在一起的棒材和管材竖直置于沙土地基上，上下两端固定。在壁厚为3-15mm复层外表面均布厚度为25-80mm炸药层，该炸药层设在复层外上下端封闭的圆筒形药盒内，该药盒是由硬纸、纸壳或油毡纸等制成的，由炸药层上端的雷管引爆，即可得到复合棒材。
3、后处理，由于爆炸焊接能引起复合材料变形，因此需对得到的复合材料进行整形，如矫平、矫直等。同样由于存在边界效应，采用等离子切割、包边或切边方法使复合材料边缘整齐、规范成为产品。采用本发明方法所得到的产品结合强度高，界面结合强度高于母材中强度较低者，复合率≥95％，特殊要求可达100％。
本发明相比现有技术具有如下优点1、工艺简单、既不用将复层上下加碳钢盖板轧制，又不用进行热处理，这不仅减少许多工序，而且还缩短了生产周期，降低生产成本。
2、应用范围广，所用炸药均为市场公开销售的产品，不需专门配制炸药，因而使用方便不受限制。
3、复合品种多，①不仪可加工出高速工具钢与碳素钢及低合金钢复合材料，而且还可加工出模具钢与碳素钢及低合金钢复合材料。②不仅可加工出复合板材，还可加工出复合棒材。
图1是本发明例2爆炸焊接后的剖面示意图。
图2是本发明例3爆炸焊接前的剖面示意图。
具体实施例方式
例1取1000×500mm模具钢板与同样规格的碳素钢板或低合金钢板对它们被焊接表面进行除锈处理，然后将碳素钢板或低合金钢板置于砂土地基上，再将模具钢板置于碳素钢板或低合金钢板上，两者之间用垫块隔开。在上述模具钢板上表面均布有炸药层，通过设在炸药层上的雷管引爆。将得到的复合板材用校平机矫平，然后用等离子切割、切边或刨边中的一种方法将复合板的四个边切齐得到的产品即为模具钢/碳素钢或低合金复合钢板。
具体方案如下表1
表2
例2先将高速工具钢与碳素钢或低合金钢拼焊成板状体，共同作为复层，然后再重复例1的操作与基层的碳素钢或低合金钢爆炸焊接。具体方案如下表3
由上述方案得到的产品剖面如图1所示，其中1为高速工具钢，2为碳素钢或低合金钢，3为碳素钢或低合金钢。例3取长度为1500mm的高速工具钢管与大于或等于其长度的碳素钢棒或低合金钢棒对它们被焊接表面进行除锈处理。然后将高速工具钢管4套在碳素钢或低合金钢棒5之外，如图2所示，两者之间由垫块6隔开。将组合在一起的棒材和管材竖直置于沙土地基上，上下两端固定。在上述高速工具钢管外面均布有炸药层7，该炸药层设在复层外上下端封闭的圆筒形药盒8内。由炸药层上端的雷管9引爆，即可得到复合棒材，然后进行校直，切边等后处理，得到的即为产品。
具体方案如下表4
注本申请文件中所涉及的比例均为重量比。
权利要求
1.一种模具钢和高速工具钢爆炸复合材料的制备方法，其特征在于①对复层和基层被焊接表面进行除锈处理，②将基层板材置于沙土地基上，再将复层板材置于基层之上，两者之间的间隙为3-20mm，在厚度为1-20mm复层上表面均布厚度为18-80mm炸药层，并通过设在炸药层上的雷管引爆，③对得到的复合板材进行整形。
2.根据权利要求1所述的模具钢和高速工具钢爆炸复合材料的制备方法，其特征在于复层为模具钢或高速工具钢与碳素钢或低合金钢拼焊成的板状体。
3.一种模具钢和高速工具钢爆炸复合材料的制备方法，其特征在于①对复层和基层被焊接表面进行除锈处理，②将复层管材套在基层棒材之外，两者之间的间隙为3-13mm，将组合在一起的棒材和管材竖直置于沙土地基上，上下两端固定在壁厚为3-15mm复层外表面均布厚度为25-80mm炸药层，该炸药层设在复层外上下端封闭的圆筒形药盒内，由炸药层上端的雷管引爆。③对得到的复合棒材整形。
全文摘要
一种模具钢和高速工具钢爆炸复合材料的制备方法，其主要特征是在对复层和基层被焊接表面进行除锈处理后，直接将基层材料置于沙土地基上，再将复层材料置于基层上，两者之间的间隙为3－20mm，在厚度为1－20mm复层上表面均布厚度为18－80mm炸药层，并通过设在炸药层上的雷管引爆。上述复层还可以是模具钢或高速工具钢与碳素钢或低合金钢拼焊成的板状体。上述复层可以是套在基层棒材之外的管材，两者间隙为3－13mm，并置于沙土地基上，上下两端固定。在壁厚为3－15mm复层外均布厚度为25－80mm炸药层，它们设在药盒内，由炸药层上端的雷管引爆。本发明工艺简单、可复合出的产品品种多，所用炸药均为市售。
文档编号B23K20/06GK1453094SQ0210958
公开日2003年11月5日 申请日期2002年4月25日 优先权日2002年4月25日
发明者李同春, 田庆亮, 卢南法, 刘俊亭, 李正九 申请人:李同春