专利名称：大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种利用炸药爆炸所产生的能量作为能源，使被 焊接的两个金属表面形成牢固的固相结合的大厚度 BFe3G-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板。属于爆炸焊接技 术领域。
背景技术：
爆炸焊接技术及爆炸复合材料已广泛应用于石油、化工、造船、 电力、航空、航天、制盐、制碱、冶金、原子能、采掘、运输、及机 械制造等各个领域之中。
目前，采用爆炸焊接方法生产的高强度复合板，其复板厚度一般
在12毫米以下；其基板一般是普通钢或容器钢锻件， 一般很少采用
高强度合金钢。对于复板厚度在12毫米以上的复合板，由于复板太 厚造成在爆炸焊接过程中焊接复合率较低；若基板采用高碳高强度合 金钢会在爆炸焊接中易使基板产生裂纹，而且在后续热处理以及校平 等机械加工过程中会出现继生裂纹的产生。总之，大厚度 BFe30-l-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板在爆炸焊接过程中 会产生以下几个技术难题。
1、由于复板太厚，复板的抗弯极限弯矩以及爆炸载荷的有效作 用距离较大，采用现有的装药参数，也会由于爆压太高而使得复合板 出现大波纹甚至出现复板局部过度熔化易产生焊接复合率较低。2、 由于受炸药不稳定爆轰段的影响，复板太厚还会造成起爆端 复合板不结合区变长；又由于存在边界效应的影响，复合板两侧和末 端边界效应不结合区也会加大。
3、 基板35Ci"Mo是高碳合金钢，是一种高脆性材料，在爆炸焊接 过程中由于其冲击韧性(Ak值)太低，而复板厚度又大于等于12mm，其 装药厚度大会产生较大的爆炸载荷，因此会使得基板35CrMo在爆炸 焊接过程中易产生裂纹而使爆炸焊接整体失效。
4、 若热处理参数和校平工艺制订不合理，BFe3Q-1-1/35CrMo爆
炸焊接高强度高耐蚀复合板在后续热处理以及校平等机械加工过程 中也会产生继生裂纹。
由于以上几种原因，因此在生产制造BFe30-l-l/35CrMo爆炸焊 接高强度高耐蚀复合板时，主要对爆炸焊接炸药的配方、装药主参数 的选取、边界效应的消除技术、爆炸焊接地基的优化以及复合板热处 理参数的设计等方面进行了研究和试验，成功地研究出了一套生产 BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接超耐蚀高强度复合板的技术途径。
发明内容
针对大厚度BFe3G-l-l/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板 在爆炸焊接过程中出现的上述几个主要问题，本发明通过理论研究和 多次试验成功克服了上述技术难题，从而形成了一套完善的大厚度 BFe30-l-l/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板的爆炸焊接技术。 本发明的技术解决方案
1、爆炸焊接炸药的配方。由于复板太厚，复板和基板之间的间 距较大，就要求炸药爆轰压力的有效作用时间要长，因此要选用极低爆速炸药。通过多次试验，采用的炸药爆速为800 1500m/s为最佳。 本发明采用乳化炸药为主原料，并添加30%食盐、5%珍珠岩、2%锯 粉等物质，确保配方的炸药满足极低爆速的要求，其爆热、猛度等性 能也均适用于大厚复合板的爆炸焊接。
2、 装药主参数的选取。炸药确定之后，实际爆炸焊接炸药爆轰 速度随装药厚度增大而增大，而要提高爆轰压力的有效作用时间又要 增大装药厚度，所以在极低爆速炸药配方的基础上，还要在爆炸焊接 下限处选取装药主参数。
3、 边界效应的消除技术。装药主参数确定之后，为了保证100% 爆炸焊接复合率和符合标准的结合强度，就必须消除起爆端以及其他 三边边界效应对焊接质量的影响。主要是采用爆炸焊接与切割技术为 一体的复合技术，使起爆端复板比基板长5cm左右，并在5cm处设置 切割槽，复板两侧和末端均比基板长3cm左右也设置切割槽。这样就 消除了起爆端炸药不稳定爆轰以及其余三边边界稀疏效应对焊接质 量的影响。
4、 爆炸焊接地基的优化。大厚度复合板的爆炸焊接质量对地基 的参数要求特别高。若地基参数选取不合理，焊接成功的复合板在向 下运动的过程中，由于受地基向上的反力作用会使焊接好的接头出现 不结合现象。对于大厚度，基板为高强度高碳钢，基础一般选用沙土 地基，其含水量为18.00%，密度为1. 70g/cm3。
5、 复合板热处理参数的设计。对于BFe30-l-1/35CrMo爆炸焊接 高耐蚀高强度复合板，其热处理参数的合理设计，对避免复合板后续 机械加工如校平、冲压时产生继生裂纹是非常重要的。采用一个或多个加热步骤对其进行退火处理，退火温度要以复层为主，兼顾考虑基
层材料的热处理特性。退火温度为55(TC 70(TC，退火时间为0. 5 7 小时。
具体实施例方式
BFe30-l-l/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板的爆炸焊接。 1、基复板材料规格及性能。BFe30 — l一l为复板，其具有极强 的耐腐蚀性能，厚度为15mm，长2080mm，宽2060mrn。基板采用高温下 具有高的持久强度和蠕变强度的35CrMo合金结构钢，其厚度为70mm， 长和宽均为2000mm。
BFe30—l —1的化学组成:
C Si MnFe NiZnPbS P Cu
0. 0350. 14 0. 7 0. 75 32. 50. 250.0150.05 0.005其余
35CrMo的主要化学组成C Si Mn Cr MoNiCuSP Fe
0. 32 0. 24 0. 50 0. 54 0. 160. 030. 040.013 0.017其余
2、爆炸焊接炸药配方。本发明采用乳化炸药为主原料，并添加 30%食盐、5%珍珠岩、2%锯粉等物质，其炸药爆速大约为1000m/s 左右。
3、 装药厚度和间隙的确定。复板和基板之间间隙为12mm，装药 厚度为8cm左右。
4、 基板与复板以及药盒尺寸的确定。复板比基板起爆端长5厘 米，末端长3厘米，左右各宽3厘米，切割应力槽深度10mm。药盒比 复板长2厘米。
5、 地基参数，采用加水的沙土地基，保证其含水量为18. 00%， 密度为1. 70g/cm3。
6、 热处理参数。退火温度为55(TC 70(TC，退火时间为0. 5 7 小时。
爆炸成功的BFe30-l-l/35CrMo爆炸焊接高耐蚀高强度复合板经 江苏省计量测试网络第61站检验结果如下焊接复合率100%;屈服 强度os=520MPa;抗拉强度oh=730MPa，抗弯180°无裂纹。
权利要求
1、大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板，其特征是复板BFe30-1-1具有极强的耐腐蚀性能，其厚度大于等于12mm；基板35CrMo合金结构钢在高温下具有高的持久强度和蠕变强度，其厚度为70mm左右。
2、 根据权利要求1所述的大厚度BFe3G-l-1/35CrMo爆炸焊接高 强度高耐蚀复合板，其特征是复板比基板起爆端至少长3 5厘米， 末端长2 3厘米，左右至少各宽2 3厘米，切割应力槽深度至少大 于8 10mm。药盒比复板至少长1 2厘米。
3、 根据权利要求1所述的大厚度BFe3Q-l-l/35CrMo爆炸焊接高 耐蚀高强度复合板，其特征是采用乳化炸药为主原料，并添加30%食 盐、5%珍珠岩、2%锯粉等物质，其炸药爆速大约为800 1000m/s 左右。
4、 根据权利要求1所述的大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高 耐蚀高强度复合板，其特征是复板和基板之间间隙为10 15mm，装 药厚度为7 8cm左右。
5、 根据权利要求1所述的大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高 耐蚀高强度复合板，其特征是采用加水的沙土地基，其含水量为 17. 00% 19. 00%，密度为1. 60 1. 80g/cm3。
6、 根据权利要求1所述的大厚度BFe30-l-l/35CrMo爆炸焊接高 耐蚀高强度复合板，退火温度为55(TC 70(TC，退火时间为0. 5 7 小时。
全文摘要
本发明是大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板。首先通过炸药配方优化设计控制炸药爆速大约为800～1000m/s左右，其次采用装药主参数下限选取的原则，并通过装药辅助参数如间隙、基复板装药尺寸的合理设计、选取和配置加水的沙土地基，控制其含水量和密度，从而保证了大厚度BFe30-1-1/35CrMo爆炸焊接高强度高耐蚀复合板的一次复合率达到100％，其结合强度达到甚至超过国家标准，并避免了大厚度复板和高强度基板在爆炸焊接时裂纹的产生。最后通过热处理参数的制订保证复合板在后续机加工中不会产生继生裂纹。该复合板不仅具有超高的耐腐蚀性能和极高的高温强度和抗冲击韧性的能力。
文档编号B23K20/24GK101298114SQ20081012405
公开日2008年11月5日 申请日期2008年6月23日 优先权日2008年6月23日
发明者建 冯, 史和庆, 史和生, 曹舒阳 申请人:南京润邦金属复合材料有限公司