一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法
【专利摘要】本发明涉及一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法，是针对镁合金板、铝合金板的性能要求而进行的爆炸成型焊接，采用铵油炸药，在地面砂粒基座上进行远距离瞬时爆炸成型，此焊接方法成型速度快，焊缝牢固，焊缝金相组织致密性好，结合率达99.5%，界面剪切强度达到120MPa，只要严格操作，焊接过程安全可靠，是制备镁铝合金复合板的可靠有效方法。
【专利说明】 一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法，属于有色金属板型材料加工与制造的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]镁合金AZ31B是应用广泛的变形镁合金，在汽车、航空航天、电子等领域有着潜在的应用价值，但镁合金的耐蚀性差，强度、硬度低，使镁合金的应用受到了很大的局限性。
[0003]目前，提高镁合金耐蚀性及力学性能的方法有很多种形式，例如晶粒细化、成分纯净化、表面镀膜、挤压成型、冶金掺杂碳化硼等；但是对于较大面积的镁合金板材的加工均不够理想，达不到金属制品对零部件的要求，强度、硬度、耐腐蚀性均处于较低级的水平，挤压成型的板材易开裂、脱落，成了加工过程的一大弊端。
【发明内容】
[0004]发明目的
[0005]本发明的目的是针对【背景技术】的状况，对较大面积的镁铝合金复合板进行爆炸成型，以使镁铝合金复合板在爆炸冲击波的作用下叠加成型，使成型结合部更加牢固，使镁铝合金复合板表面力学性能得以提高。
[0006]技术方案
[0007]本发明使用的化学物质材料为:镁合金板、铝合金板、铵油炸药、雷管、引线、镁片、黄油、砂纸、砂粒、无水乙醇。其组合准备用量如下:以克、毫米、毫升为计量单位
[0008]镁合金板:AZ31B3OOmmX3OOmmX1Omm
铝合金板:6061330mmx330mmX5mm 铵油炸药:3000g±100g 雷管:火雷管Φ6mmx40mm
引线:火雷管引线30000mm
镁片: Mg1Ommx 1Omm x 5mm 2 块
黄油:通用锂基脂黄油200mL±5mL
砂纸:碳化桂、300 目200mmx200mmx0.5mm 10 张 砂粒:河沙50000g±100g
无水乙醇:C2H6O500mL±50mL
[0009]镁铝合金复合板爆炸焊接成型方法如下:
[0010](1)打磨基板、复板的待焊接表面
[0011]确认镁合金板为基板,招合金板为复板；
[0012]①将镁合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正、反面及周边，使表面光洁、平整，使表面粗糙度Ra1.25~2.5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面，使表面洁净；
[0013]②将铝合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正、反面及周边，使表面光洁、平整，使表面粗糙度Ra1.25~2.5 μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面，使表面洁净；
[0014](2)确认铵油炸药性能
[0015]铵油炸药由硝酸铵90%、柴油7%、木粉3%混合而成，其爆炸速度为2300~2800m/s，密度为0.89g/cm3,爆炸カ为2000~2300MPa ；
[0016](3)工艺配置安装
[0017]①平整土质地面
[0018]在空旷处土质地面上进行平整，地面呈方形，尺寸为2000mmX 2000mm，周边5m处不得有物体；
[0019]②堆积砂粒
[0020]在平整的土质地面中间位置堆积砂粒，底部尺寸为600mmX 600mm，砂粒高度为200 ~300mm，顶部尺寸为 300mmX300mm ； [0021]③置放基板ー镁合金板
[0022]将基板ー镁合金板平整置于砂粒顶部，并与砂粒、地面平行；
[0023]④置放间隙柱ー镁片
[0024]将两块间隙柱ー镁片垂直置于基板的两侧端部，与基板平行；
[0025]⑤置放复板ー招合金板[0026]将复板一招合金板平行置于间隙柱镁片上，并与基板平行；
[0027]⑥在复板上部涂覆缓冲保护层一黄油
[0028]将缓冲保护层一黄油用毛刷均匀涂覆在复板上部，黄油厚度为1mm ；
[0029]⑦置放药框及铵油炸药
[0030]将预制的药框平行置放在缓冲保护层一黄油层上，并与黄油粘连；将铵油炸药均匀置于药框内，在布药过程中用钢板尺测量炸药厚度，保证药层厚度均匀；
[0031]⑧安装雷管及引线
[0032]在药框内铵油炸药角部安装雷管，并固牢；将雷管引线接出爆炸现场30m处，为爆炸安全距离；
[0033]⑨爆炸现场及周边保持干燥，相对湿度≤10% ；
[0034](4)爆炸成型
[0035]①点燃引线及雷管，铵油炸药瞬时Is发生爆炸；
[0036]②炸药爆炸产生的爆炸冲击波冲击复板，复板向基板高速运动，使间隙柱向周边飞出，复板与基板发生强烈碰撞接触，使复板与基板完成焊接；
[0037]( 5 )清理爆炸成型现场
[0038]将爆炸焊接后的现·场进行清理，清除砂粒，保存爆炸成型的镁铝合金复合板；
[0039](6)机械切割打磨镁铝合金复合板
[0040]将爆炸成型后的镁铝合金复合板置于钢基平板上，用机械切割周边，成方形；
[0041]将切割后的方形镁铝合金复合板用砂纸打磨正反面及周边，使正反表面及周边光洁；
[0042](7)中温回火
[0043]将打磨后的镁铝合金复合板置于回火炉中，回火温度150°C，回火时间120min，以消除内应力及结合表面缺陷；中温回火后关闭回火炉，然后随炉冷却至25°C ；
[0044](8)清理
[0045]将回火后的镁铝合金复合板用砂纸打磨表面及周边各部氧化层,然后用无水乙醇擦洗表面及周边各部，使其洁净；
[0046](9)检测、分析、表征
[0047]对爆炸成型后的镁铝合金复合板的形貌、焊缝金相组织、结合强度进行检测、分析、表征；
[0048]用光学显微镜进行金相组织分析；
[0049]用电子万能试验机进行结合强度测试；
[0050]结论:爆炸成型的镁铝合金复合板为银灰色板形，复合界面金相组织以波浪状形貌紧密的结合在一起，无过度熔化及分层现象，结合率达到99.5%，界面剪切强度达到120MPa。
[0051]有益效果
[0052]本发明与【背景技术】相比具有明显的先进性，是针对镁合金板、铝合金板的性能需求而进行的爆炸成型焊接，采用铵油炸药，在地面砂粒上进行瞬时爆炸成型焊接，此爆炸方法焊接成型速度快，焊缝牢固，焊缝金相组织致密性好，界面剪切强度达到120MPa，结合率达99.5%，只要严格控制，焊接过程安全可靠，是制备镁铝合金复合板的可靠有效方法。[0053]附图证明
[0054]图1镁铝合金复合板爆炸成型工艺配置安装状态图
[0055]图2镁铝合金复合板爆炸成型后结合处形貌图
[0056]图3镁铝合金复合板爆炸成形后结合界面金相组织图
[0057]图中所示，附图标记清单如下:
[0058]1、雷管，2、引线，3、铵油炸药，4、药框，5、黄油缓冲保护层，6、铝合金复板，7、第一间隙柱，8、镁合金基板，9、砂粒基座，10、土质地面，11、点火头，12、第二间隙柱。
【具体实施方式】
[0059]以下结合附图对本发明做进一步说明:
[0060]图1所示，为镁铝合金复合板爆炸成型工艺配制安装状态图，各部位置要正确，按量配制，按序操作。
[0061]爆炸成型工艺配制参数是按预先设置的范围确定的，以克、毫米、毫升为计量单位。
[0062]镁铝合金复合板的爆炸成型是在空旷的土质地面上进行的，是在砂粒基础上置放镁合金基板、间隙柱、铝合金复板、黄油缓冲保护层、铵油炸药、雷管、引线，是在铵油炸药的爆炸下瞬时完成的；
[0063]土质地面10为方形，周边尺寸为2000mmX 2000mm，地面平整；在土质地面10的上部为砂粒基座9，砂粒基座9的厚度为200?300mm，由砂粒堆积而成；在砂粒基座9的上部水平放置镁合金基板8，在镁合金基板8上部分左右置放第一间隙柱7、第二间隙柱12 ;在第一间隙柱7、第二间隙柱12上部平面置放铝合金复板6，在铝合金复板6上部涂覆黄油缓冲保护层5，黄油缓冲保护层5厚度为1_，在黄油缓冲保护层5上部平整置放药框4，在药框4内均匀置放铵油炸药3，在铵油炸药3的左角部置放雷管1，雷管I连接引线2，引线2连接点火头11，引线2长度为30m。
[0064]图2所示，为镁铝合金复合板爆炸成型后结合处形貌图，由图可见:复合板界面爆炸焊接后呈波浪状界面形貌，界面无裂纹、空洞，镁、铝合金金属层紧密结合。
[0065]图3所示，为镁铝合金复合板爆炸成型后结合界面金相组织图，图中可见:结合界面发生剧烈的塑形变形，无过度熔化及分层现象，镁、铝合金金属紧密结合在一起。
【权利要求】
1.一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法，其特征在于:使用的化学物质材料为:镁合金板、铝合金板、铵油炸药、雷管、引线、镁片、黄油、砂纸、砂粒、无水乙醇，其组合准备用量如下:以克、毫米、毫升为计量单位 镁?*金板:AZ31B300mmx300mmX 1 Omm 贺1介金板:6061330mm><330mmx5mm 铵油炸药:3000g±100g 雷管:火雷管Φ6ιηιηχ40ιηιη 引线:火雷管d线30000mm 镁片:MgI Omm χ I Omm χ 5mm 2 块 黄油:通用锂基脂黄油200mL±5mL 砂纸:碳化桂、300 目200mmx200mm><0.5mm 10 张 砂粒:河沙50000g±100g 无水乙醇:C2H6O500mL±50mL 镁铝合金复合板爆炸焊接成型方法如下: (O打磨基板、复板的待焊接表面 确认镁合金板为基板，招合金板为复板； ①将镁合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正、反面及周边，使表面光洁、平整，使表面粗糙度Ra1.25~2.5 μ m，然后用无水乙醇擦洗正反表面，使表面洁净； ②将铝合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正、反面及周边，使表面光洁、平整，使表面粗糙度Ra1.25~2.5 μ m，然后用无水乙醇擦洗正反表面，使表面洁净； (2)确认铵油炸药性能 铵油炸药由硝酸铵90%、柴油7%、木粉3%混合而成，其爆炸速度为2300~2800m/s，密度为 0.89g/cm3,爆炸力为 2000 ~2300MPa ； (3)工艺配置安装 ①平整土质地面 在空旷处土质地面上进行平整，地面呈方形，尺寸为2000mmX 2000mm，周边5m处不得有物体； ②堆积砂粒 在平整的土质地面中间位置堆积砂粒，底部尺寸为600mmX 600mm，砂粒高度为200~300mm,顶部尺寸为 300mmX300mm ； ③置放基板一镁合金板 将基板一镁合金板平整置于砂粒顶部，并与砂粒、地面平行；④置放间隙柱ー镁片 将两块间隙柱ー镁片垂直置于基板的两侧端部，与基板平行； ⑤置放复板ー招合金板 将复板一招合金板平行置于间隙柱镁片上，并与基板平行； ⑥在复板上部涂覆缓冲保护层一黄油 将缓冲保护层一黄油用毛刷均匀涂覆在复板上部，黄油厚度为1mm ； ⑦置放药框及铵油炸药 将预制的药框平行置放在缓冲保护层一黄油层上，并与黄油粘连；将铵油炸药均匀置于药框内，在布药过程中用钢板尺測量炸药厚度，保证药层厚度均匀； ⑧安装雷管及引线 在药框内铵油炸药角部安装雷管，并固牢；将雷管引线接出爆炸现场30m处，为爆炸安全距离； ⑨爆炸现场及周边保持干燥，相対湿度≤10%； (4)爆炸成型 ①点燃引线及雷管，铵油炸药瞬时Is发生爆炸； ②炸药爆炸产生的爆炸冲击波冲击复板，复板向基板高速运动，使间隙柱向周边飞出，复板与基板发生强烈碰撞接触，使复板与基板完成焊接； (5)清理爆炸成型现场 将爆炸焊接后的现场进行清理，清除砂粒，保存爆炸成型的镁铝合金复合板； (6)机械切割打磨镁铝合金复合板 将爆炸成型后的镁铝合金复合板置于钢基平板上，用机械切割周边，成方形； 将切割后的方形镁铝合金复合板用砂纸打磨正反面及周边，使正反表面及周边光洁； (7)中温回火 将打磨后的镁铝合金复合板置于回火炉中，回火温度150°C，回火时间120min，以消除内应カ及结合表面缺陷；中温回火后关闭回火炉，然后随炉冷却至25°C ； (8)清理 将回火后的镁铝合金复合板用砂纸打磨表面及周边各部氧化层，然后用无水こ醇擦洗表面及周边各部，使其洁净； (9)检测、分析、表征 对爆炸成型后的镁铝合金复合板的形貌、焊缝金相组织、结合强度进行检测、分析、表征； 用光学显微镜进行金相组织分析； 用电子万能试验机进行结合強度测试； 结论:爆炸成型的镁铝合金复合板为银灰色板形，复合界面金相组织以波浪状形貌紧密的结合在一起，无过度熔化及分层现象，结合率达到99.5%，界面剪切强度达到120MPa。
2.根据权利要求1所述的以一种镁铝合金复合板的爆炸焊接成型方法，其特征在于:所述的镁铝合金复合板的爆炸成型是在空旷的土质地面上进行的，是在砂粒基础上置放镁合金基板、间隙柱、铝合金复板、黄油缓冲保护层、铵油炸药，是在铵油炸药的爆炸下瞬时完成的；土质地面(10)为方形，周边尺寸为2000mmX 2000mm，地面平整；在土质地面(10)的上部为砂粒基座(9)，砂粒基座(9)的厚度为200~300_，由砂粒堆积而成；在砂粒基座(9)的上部水平放置镁合金基板(8)，在镁合金基板(8)上部分左右置放第一间隙柱(7)、第二间隙柱(12);在第一间隙柱(7)、第二间隙柱(12)上部平面置放铝合金复板(6)，在铝合金复板(6)上部涂覆黄油缓冲保护层(5)，黄油缓冲保护层(5)厚度为1mm，在黄油缓冲保护层(5)上部平整置放药框(4)，在药框(4)内均匀置放铵油炸药(3)，在铵油炸药(3)的左角部置放雷管(1)，雷管(I)连接引线(2)，引线(2)连接点火头(11)，引线(2)长度为30m。
【文档编号】B23K20/08GK103586574SQ201310484359
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】王文先, 范述宁, 张楠, 王玢, 武佳琪, 王政 申请人:太原理工大学