回转焊接面爆炸焊接方法、设备及双金属滑触式输放电装置与流程

本发明涉及爆炸焊接技术领域，具体涉及一种回转焊接面爆炸焊接方法、设备及双金属滑触式输放电装置。

背景技术：

爆炸焊接是采用炸药的爆炸作为能源，利用爆炸作用推动两种金属或多种金属产生高速碰撞，从而使金属体焊接在一起的技术。爆炸焊接是一个复杂的过程，炸药引爆后会产生沿着复板板面传播的冲击波，致使碰撞点处产生斜碰撞的压力远远大于该处金属的动态屈服强度，在高压作用下使两种金属牢固地焊接在一起。爆炸焊接技术由于其独特性得到了长久的发展，有以下几点特征：

(1)将不同金属焊接在一起。特别是例如铝与铜、铜与钢、铜与钛、钛与钢等一些难以通过常规方法实现焊接的金属，焊接界面强度通常大于母材强度。

(2)适用于大面积的焊接，结合率达到99.98％以上。

(3)工艺简单，操作方便，灵活机动。

目前爆炸焊接多用于平板焊，针对回转焊接面还没有爆炸焊接的方案。

因此，需要一种回转焊接面爆炸焊接方法、设备及双金属滑触式输放电装置，以克服上述问题的发生。

技术实现要素：

为了解决上述问题，即为了解决没有针对回转焊接面进行爆炸焊接的方案的问题，本发明实施例第一方面提供了一种回转焊接面爆炸焊接方法，其包括步骤：

基板固定，用于将基板固定于预设的爆炸坑内；

复板固定，使用爆炸过程中会被破坏或熔化的支撑件将复板支撑在基板上方，并且使得基板与复板之间保持爆炸间距，基板的回转焊接面的轴线为第一轴线，复板的回转焊接面的轴线为第二轴线，所述第一轴线与所述第二轴线平行并且之间的距离等于所述爆炸间距，支撑件与基板或复板采用相同材质制成；

炸药布置，将炸药等厚度布置在复板背离基板的侧面；

爆炸焊接，点燃炸药，在爆炸冲击波的作用下复板沿从第一轴线到第二轴线的方向运动并且复板的回转焊接面与基板的回转焊接面结合。

进一步的，所述点燃炸药为从至少两个起爆点点燃，所述至少两个起爆点在炸药背离复板的侧面均匀布置；

所述炸药布置中，将炸药装在炸药盒内，并且炸药盒朝向复板的侧面为能够被复板封堵的敞口结构。

进一步的，还包括能量防溢，其中：

所述能量防溢在所述炸药布置与所述爆炸焊接之间；

所述能量防溢包括使用强度足够的盖板盖在爆炸坑的开口处，盖板上开设有通过孔或者盖板与爆炸坑的开口之间留有通过缝隙；

所述盖板朝向爆炸坑的侧面设置有强度足够的能量挡板，所述能量挡板从盖板向下延伸以形成将基板的回转焊接面低点以上部分、炸药和复板罩设在内的容纳腔，复板与能量挡板的内壁之间保持间距。

进一步的，所述爆炸焊接中，通过设置在复板与能量挡板之间的直线副对复板的横向运动进行约束，使得复板在竖直方向上沿能量挡板的内侧壁运动。

进一步的，所述基板固定包括：

在爆炸坑的底部固定预埋件；

将基板固定于预埋件的上部，预埋件部分或全部没于爆炸坑内，预埋件与基板的接触面积小于预埋件的横截面积。

本发明实施例第二方面公开了一种回转焊接面爆炸焊接设备，其包括：

基板固定装置，用于将基板固定于预设的爆炸坑内，基板固定装置的上表面开设有与基板的下表面配合的凹槽，并且基板固定装置的底部水平；

支撑件，通过所述支撑件复板支撑在基板上方，并且基板与复板之间保持爆炸间距，基板的回转焊接面的轴线为第一轴线，复板的回转焊接面的轴线为第二轴线，所述第一轴线与所述第二轴线平行并且之间的距离等于所述爆炸间距；

炸药，等厚度布置在复板背离基板的侧面；

起爆装置，所述起爆装置的第一端延伸至炸药中，所述起爆装置的第二端延伸到炸药外，通过所述起爆装置点燃炸药，在爆炸冲击波的作用下所述支撑件被破坏或熔化，并且复板沿从第一轴线到第二轴线的方向运动并且复板的回转焊接面与基板的回转焊接面结合。

进一步的，还包括位于所述炸药内的导爆索，所述导爆索与所述起爆装置连接，所述导爆索沿所述基板的长度方向布置，所述导爆索位于所述炸药的底部；

所述回转焊接面爆炸焊接设备还包括炸药盒，所述炸药装在所述炸药盒内，所述炸药盒朝向复板的侧面为能够被复板封堵的敞口结构。

进一步的，所述回转焊接面爆炸焊接设备还包括强度足够的盖板和能量挡板，其中：

所述盖板开设有通过孔或者所述盖板与爆炸坑的开口之间留有通过缝隙；

所述能量挡板从所述盖板向下延伸以形成将基板的回转焊接面低点以上部分、所述炸药和复板罩设在内的容纳腔，复板与所述能量挡板的内壁之间保持间距。

进一步的，所述回转焊接面爆炸焊接设备还包括设置在复板与所述能量挡板之间的直线副，以对复板的横向运动进行约束，使得复板在竖直方向上沿能量挡板的内侧壁运动。

本发明实施例第三方面公开了一种双金属滑触式输放电装置，其使用任一上述的回转焊接面爆炸焊接方法制成，其中：

所述基板由银、铜或铝制成；

所述复板由耐磨金属材料制成。

本发明实施例的有益效果为：

先将基板固定在爆炸坑内，然后使用支撑件将复板支撑在基板上方，在爆炸冲击波的作用下复板沿从第一轴线到第二轴线的方向运动并且复板的回转焊接面与基板的回转焊接面结合，复板无横向运动，保证了基板的回转焊接面、基板的回转焊接面严格对应，保证了定位精度；

支撑件在爆炸过程中会被破坏(如被燃烧掉)或熔化(熔化后与焊接后的结合面融为一体)，不会有支撑件残留或由于支撑件材质不同而引起影响焊接表面的结合，保证了焊接界面的接合率达到100％，垂直焊接界面的方向分离强度，焊接界面的剪切性能不低于二者(基板和复板)中较低材质的剪切强度；

使用回转焊接面爆炸焊接方法所制备的双金属滑触式输放电装置，同时具备优异的导电性(基板使用导电性能优异的银、铜或铝制成)和耐磨性(复板由耐磨金属材料制成)，将复层与基层两者间的优势进行互补，不仅具有导电率高、导电稳定、电能耗小的特点，而且可以选择各种耐磨金属材料来制备不同的复层，使其具有耐腐蚀、耐磨损、耐高温、使用寿命长等优点。

附图说明

图1为回转焊接面爆炸焊接方法一实施例的工作原理图；

图2为回转焊接面爆炸焊接设备一实施例的立体结构示意图；

图3为图2中截面a-a的剖视图。

图中：

110、基板；111、第一轴线；120、复板；121、第二轴线；130、爆炸坑；

210、支撑件；220、炸药；230、起爆装置；240、炸药盒；250、导爆索；

310、盖板；320、能量挡板；321、容纳腔；

400、基板固定装置；410、预埋件；420、连接螺栓。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

参见图1至图3，本发明实施例第一方面公开了一种回转焊接面爆炸焊接方法，包括步骤：

基板固定，用于将基板110固定于预设的爆炸坑130内；

复板固定，使用爆炸过程中会被破坏或熔化的支撑件210将复板120支撑在基板上方，并且使得基板与复板之间保持爆炸间距，基板的回转焊接面的轴线为第一轴线111，复板的回转焊接面的轴线为第二轴线121，所述第一轴线与所述第二轴线平行并且之间的距离等于所述爆炸间距，支撑件与基板或复板采用相同材质制成；

炸药布置，将炸药220等厚度布置在复板背离基板的侧面；

爆炸焊接，点燃炸药，在爆炸冲击波的作用下复板沿从第一轴线到第二轴线的方向运动并且复板的回转焊接面与基板的回转焊接面结合。

先将基板固定在爆炸坑内，然后使用支撑件将复板支撑在基板上方，在爆炸冲击波的作用下复板沿从第一轴线到第二轴线的方向运动并且复板的回转焊接面与基板的回转焊接面结合，复板无横向运动，保证了基板的回转焊接面、基板的回转焊接面严格对应，保证了定位精度。

支撑件在爆炸过程中会被破坏(如被燃烧掉)或熔化(熔化后与焊接后的结合面融为一体)，不会有支撑件残留或由于支撑件材质不同而引起影响焊接表面的结合，保证了焊接界面的接合率达到100％，垂直焊接界面的方向分离强度，焊接界面的剪切性能不低于二者(基板和复板)中较低材质的剪切强度。

另外，点燃炸药为从至少两个起爆点点燃，至少两个起爆点在炸药背离复板的侧面均匀布置，多处起爆，从而使得在爆炸冲击波的作用下复板水平方向上的各点沿从第一轴线到第二轴线的方向同步运动，即复板向下运动到基板的过程中不发生空间内的翻转，仅做整体上的平移，从而保证了复板的焊接面能够与基板的焊接面贴合，保证了爆炸焊接的精度要求，同时也进一步提高了爆炸焊接后的结合面的结合强度。

炸药布置中，将炸药装在炸药盒内，并且炸药盒朝向复板的侧面为能够被复板封堵的敞口结构，炸药盒可将炸药装在其中，方便了炸药的布置，同时，炸药盒在炸药爆炸过程中受爆炸冲击波的作用而粉碎、燃烧为灰烬，避免炸药盒的引入影响结合面的结合强度。

回转焊接面爆炸焊接方法的又一实施例还可包括能量防溢，其中：

能量防溢在炸药布置与爆炸焊接之间；

能量防溢包括使用强度(本领域技术人员可知的是，该强度可通过炸药爆炸时产生的能量、盖板到炸药的距离等参数来进行计算确定，其为公知技术，不再进行赘述)足够的盖板盖在爆炸坑的开口处(为了防止爆炸过程中盖板飞起，可通过增大盖板重量和将盖板相对于爆炸坑固定的两种方式来实现，固定于爆炸坑的一种具体方式为：在爆炸坑周边设置预埋件410，盖板通过连接螺栓420或法兰与预埋件可拆卸固定，当然，本领域技术人员可知的是，还可采用其他的固定方式)，盖板上开设有通过孔或者盖板与爆炸坑的开口之间留有通过缝隙，该通过孔或通过缝隙供起爆装置230(如雷管等)的引线通过；

盖板朝向爆炸坑的侧面设置有强度(同盖板强度的确定，本领域技术人员可知的是，能量挡板的强度可通过炸药爆炸时产生的能量、能量挡板到炸药的距离等参数来进行计算确定)足够的能量挡板，能量挡板从盖板向下延伸以形成将基板的回转焊接面低点(该地点指的是基板的回转焊接面上高度最小点，亦即图3所示的左右两侧的侧边)以上部分、炸药和复板罩设在内的容纳腔，复板与能量挡板的内壁之间保持间距。

通过能量防溢将炸药爆炸后释放的能量进行约束，爆炸后四散的能量遇到能量挡板和盖板后返回，亦即，爆炸能量仅能从能量腔下部的敞口(即下敞口)外泄，从而推动位于该敞口下方的复板竖直向下运动，提高了炸药爆炸所释放的能量的利用率，亦即利用同样的爆炸能量减少了所需要的炸药量，节省了炸药用量，降低了成本，同时规避了爆炸对周边环境造成破坏的风险(从两方面体现，第一方面，炸药用量的减少降低了爆炸释放的总能量；第二方面，在爆炸坑和盖板的共同作用下爆炸冲击波被约束在盖板下方不会逸出)。

需要说明的是，爆炸焊接中，通过设置在复板与能量挡板之间的直线副对复板的横向运动进行约束，使得复板在竖直方向上沿能量挡板的内侧壁运动。使用直线副对复板在竖直方向的运动进行导向，避免复板沿能量挡板的内侧壁滑动时造成的滑动不顺畅而造成的扭曲变形，进一步保证了复板上的各点能够沿从第一轴线向第二轴线的方向运动。

进一步需要说明的是，上述的直线副可为直线滑动副，如滑槽、滑动直线导轨副等。上述的直线副还可为直线滚动副，如滚动直线导轨副、牛眼轴承等，当其为牛眼轴承时，牛眼轴承安装于能量挡板的内侧壁。

本发明的回转焊接面爆炸焊接方法能够适用多种基板、复板的焊接表面，唯一需要满足的条件是二者中的一个为外表面、另一者为内表面，如：基板的回转焊接面为部分外圆柱面、部分外圆锥面、部分内圆柱面或部分内圆锥面；对应地，复板的回转焊接面为部分内圆柱面、部分内圆锥面、部分外圆柱面或部分外圆锥面；进一步对应地，支撑件的下端具有与复板的回转焊接面适应的凸起或凹槽；对应地，支撑件的下端具有与基板的回转焊接面适应的凹槽或凸起。需要说明的是，由于本发明适用的是回转焊接面，因此，上述的“部分”均为对应的回转焊接面的纵向切面，图中示出的是，基板为部分外圆柱面、复板为部分内圆柱面的情形，不再就每一种相对应的基板、复板焊接表面进行一一画图示出。

基板固定在爆炸坑的一种方式为，基板固定的一种方式为：

在爆炸坑的周侧固定预埋件，此处的预埋件可为钢结构也可为将钢筋笼浇筑在内的混凝土，当然，本领域技术人员可知的是还可为其他结构，不再一一列举；将基板通过法兰等连接件固定于预埋件的上部，预埋件部分或全部没于爆炸坑内，预埋件与基板的接触面积小于预埋件的横截面积。

本发明实施例第二方面公开了一种回转焊接面爆炸焊接设备，参见图2和图3，该设备包括：

基板固定装置，用于将基板固定于预设的爆炸坑内，基板固定装置的上表面开设有与基板的下表面配合的凹槽，并且基板固定装置的底部水平；

支撑件，通过支撑件复板支撑在基板上方，并且基板与复板之间保持爆炸间距，基板的回转焊接面的轴线为第一轴线，复板的回转焊接面的轴线为第二轴线，所述第一轴线与所述第二轴线平行并且之间的距离等于爆炸间距；

炸药，等厚度布置在复板背离基板的侧面；

起爆装置，起爆装置的第一端延伸至炸药中，起爆装置的第二端延伸到炸药外，通过起爆装置点燃炸药，在爆炸冲击波的作用下支撑件被破坏或熔化，并且复板沿从第一轴线到第二轴线的方向运动并且复板的回转焊接面与基板的回转焊接面结合。

此处，本发明实施例第二方面公开的回转焊接面爆炸焊接设备采用了本发明实施例第一方面公开的方法，因此其具备与本发明实施例第一方面公开的方法等同的特点，亦即，解决的技术问题、产生的有益效果均相同，出于描述简明的考虑，不再一一重复说明。

回转焊接面爆炸焊接设备的其他实施例均有能够对应的方法特征，也不再一一重复说明。

关于支撑件，进一步需要说明的是，其可选用与基板的相同的材料，如铜。

另外，还包括位于炸药内的导爆索250，导爆索与起爆装置连接，导爆索沿基板的长度方向布置，导爆索位于炸药的底部；回转焊接面爆炸焊接设备还包括炸药盒240，炸药装在炸药盒内，炸药盒朝向复板的侧面为能够被复板封堵的敞口结构。起爆装置被点燃后导爆索也被点燃，爆炸点沿导爆索的布置方向依次扩散，从而使得起爆点为多个。

回转焊接面爆炸焊接设备的又一实施例还可包括强度足够的盖板310和能量挡板320，其中：盖板开设有通过孔或者盖板与爆炸坑的开口之间留有通过缝隙；能量挡板从盖板向下延伸以形成将基板的回转焊接面低点以上部分、炸药和复板罩设在内的容纳腔321，复板与能量挡板的内壁之间保持间距。

回转焊接面爆炸焊接设备的又一实施例还可包括设置在复板与能量挡板之间的直线副，以对复板的横向运动进行约束，使得复板在竖直方向上沿能量挡板的内侧壁运动。

本发明实施例第三方面公开了一种双金属滑触式输放电装置，继续参阅图1，其使用了本发明实施例第一方面公开的回转焊接面爆炸焊接方法制成，基板由银、铜或铝制成；复板由耐磨金属材料制成。

使用回转焊接面爆炸焊接方法所制备的双金属滑触式输放电装置，同时具备优异的导电性(基板使用导电性能优异的银、铜或铝制成)和耐磨性(复板由耐磨金属材料制成)，将复层与基层两者间的优势进行互补，不仅具有导电率高、导电稳定、电能耗小的特点，而且可以选择各种耐磨金属材料来制备不同的复层，使其具有耐腐蚀、耐磨损、耐高温、使用寿命长等优点。

双金属滑触式输放电装置的一种具体结构为：复板采用不锈钢(包括奥氏体、铁素体和双相不锈钢)或者镍基合金，厚度不小于1mm。基板采用导电性能良好的铜或铜合金，铜材直径不小于40mm。横截面上，复板包覆基板角度接近180度，单条轨道极限长度不小于6m。

双金属滑触式输放电装置的一种制备过程如下：

1、复板和基板的准备

复板为不锈钢或镍基合金，厚度≥1mm，基板为铜或铜合金，直径≥

40mm。

2、基复板表面处理

利用角向磨光机对基板、复板待结合面(即上述的回转焊接面)进行抛光处理，保证结合面平整、光滑、无污染，呈现金属光泽。

3、实施爆炸焊接

4、成品加工

依据使用工况及尺寸要求，对双金属爆炸复合导电轨道结构进行矫直和精细机加工。

5、检测

(1)结合率的检测

根据nb/t47013-2015标准规定，对导电轨道进行超声检测，扫查方式采用100％扫查，结合率为100％。

(2)性能检测

参照gb/t6396-2008，对导电轨道双金属结合界面进行剪切试验及粘结试验，其性能不低于组合中较低金属的强度。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。