表面粗糙化管材爆炸压合方法
【技术领域】
[0001]本发明属于爆炸复合领域，主要涉及金属管材爆炸压合的关键技术。
【背景技术】
[0002]随着现代工业的发展，单一组元金属材料的性能已经很难满足要求，与单一金属相比，复合材料兼具多金属优点，可获得单一金属不具备的综合性能。
[0003]目前复合管材的制造方法主要有:轧制、挤压、堆焊、爆炸焊、电磁成型以及离心铝热剂法等。上述方法均有各自的优缺点:轧制和挤压的共同特点是生产效率高、质量好，可节省金属材料的损耗，但一次性投资大，可复合的材料组合受限，冷加工管只能用于常温环境；堆焊法具有选择自由度的优点，但只有氧乙炔火焰堆焊和等离子弧堆焊能够满足低稀释率、薄堆焊层的要求，自动化和高生产率难以保证；电磁成型是一种很有发展前途的先进工艺，效率高、安全、可连接性质迥异的两种金属，但只适用于加工强度低、导电性好的金属，现有设备装机容量太小生产效率低下；热剂焊是一种高效的复合方法，可制备多种覆层，但难以制作薄而均匀的复合层；离心铸造件结晶细密，机械性能好，结合面紧密，但内表面质量较差，且限制内衬金属熔点必须低于基材熔点；爆炸焊接法可实现多种金属间的复合，效率高，覆层金属可厚可薄，界面结合紧密，是一种较为理想的复合管制造方法。
[0004]爆炸焊接是利用炸药爆炸产生的可控巨大能量和冲击波，使不同金属在一定碰撞角度下高速碰撞，在碰撞点产生高温、高压，碰撞点附近金属产生强烈塑性变形，而实现不同金属材料组合的高质量冶金结合的技术。但是爆炸焊接炸药用药量大，能量利用率低，易产生严重的大气污染、噪声污染、爆炸振动和超压。爆炸焊接所需条件苛刻，必须在狭窄的“爆炸窗口 ”内才能达到较好的复合效果，当基层和覆层的密度和熔点等物理性能相差较大时，会产生严重的过熔现象和脆性金属间化合物，造成结合强度不够，焊接质量不合格。
[0005]爆炸压合技术结合了机械和炸药各自的优势:通过机械的方法使表面光滑的管材粗糙化，利用炸药爆炸时产生的巨大能量使覆管与基管紧密的结合在一起。在已公开发表的文献、专利等资料中，尚未查阅到有关爆炸压合技术的报道。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种表面粗糙化管材爆炸压合方法，是一种以炸药为能源进行表面粗糙化管材压合的方法，该方法通过机械方式使原本平滑的基管表面粗糙化，在基管表面形成凹凸不平的图案，然后采用炸药爆炸压合基管与覆管。该方法的原理是:表面具有一定的粗糙度的基管，在炸药爆炸能量的作用下，覆管被压入基管的凹陷部分，基管材料的凸出部分嵌入覆管之中，从而达到紧密结合的效果，得到具有优异性能的复合管。
[0007]本发明下述技术方案是用于上述发明目的的:
[0008]一种表面粗糙化管材爆炸压合方法，该方法通过机械方式使原本平滑的基管表面粗糙化，在基管表面形成凹凸不平的图案，然后利用炸药爆炸产生的能量压合基管与覆管。
[0009]如所述的一种表面粗糙化管材爆炸压合方法，所述的机械方式为攻丝、滚压、刻槽。
[0010]如所述的一种表面粗糙化管材爆炸压合方法，所述的凹凸不平的图案为浮点、沟槽、螺纹、压痕、毛刺。
[0011]如所述的一种表面粗糙化管材爆炸压合方法，所述的压合步骤是粗糙化后的基管在炸药爆炸能量作用下，覆管迅速膨胀或收缩，高速撞击基管，覆管被压入基管的凹陷部分，基管材料的凸出部分嵌入覆管之中，基管与覆管通过彼此的位错和相对运动，依靠物理变形和冶金结合共同作用实现紧密结合。
[0012]如所述的一种表面粗糙化管材爆炸压合方法，所述的炸药品种是常规品种，无特殊要求。
[0013]如所述的一种表面粗糙化管材爆炸压合方法，所述的压合步骤采用在本发明水封内爆炸压合装置中，将钢管、铜管经机械抛光，用7%的稀盐酸进行处理，得到洁净的待复合表面后，依次将铜管3、钢管2以及爆炸纤维4放入下定位基座，对铜管、钢管与定位基座进行密封处理，使水无法进入钢管与铜管所形成的缝隙中，各部分安装正确以后从底部起爆得到铜-钢复合管。
[0014]如所述的一种表面粗糙化管材爆炸压合方法，所述的压合步骤采用在本发明水封内爆炸压合装置中，将内衬管2的外壁、基管3的两壁、外包管4的内壁清理干净，除去浮尘和锈迹，用丙酮或酒精擦拭干净待其自然风干后将外绕纤维5均匀的螺旋缠在外包管4上，当缠好所需炸药量后，对外绕纤维5做松弛处理，将外包管4套在基管3上，再将两管套在内衬管2上，随后对三管之间的缝隙进行防水处理保证水不会进入两管夹层；防水处理主要分为两步:上端要保证内衬、外包管均高出基管50?100mm，这样做的目的是保证整个需要复合的部分全部浸没在水中时，水不会从上端进入管壁夹层；下端用环氧树脂胶对每两管之间的缝隙进行密封，将内爆纤维1插入内衬管2中，用中心带孔的塞子套在内爆纤维1上，然后将塞子塞入内衬管管口以保证内爆纤维1处于内衬管2的轴线上，将外绕纤维5、内爆纤维1接在同一发雷管上，然后将整个装置垂直放入储水设备中，使需要复合的部分没入水中，密封端朝下为起爆端，起爆后得到铝-钢-铝三层复合管。
[0015]本发明通过机械的方式使原本平滑的基管表面粗糙化，主要的方式有:攻丝、滚压、刻槽等，在基管表面形成诸如浮点、沟槽、螺纹、压痕、毛刺等凹凸不平的图案。
[0016]待压合的管坯准备好之后在炸药爆炸能量的作用下，覆管迅速膨胀或收缩，高速撞击基管，覆管被压入基管的凹陷部分，基管材料的凸出部分嵌入覆管之中，基管与覆管通过这种彼此的位错和相对运动，依靠物理变形和冶金结合共同作用来实现紧密结合。上述技术方案对炸药品种、形式无特殊规定，根据实际情况可有多种选择，均可实现爆炸压合。
[0017]与现有技术相比，本发明具备如下的优异性和特点:
[0018]1.本发明很好的结合了机械与炸药的优势，以非常经济的方式得到了爆炸复合管。
[0019]2.本发明所采用的装药结构简便易操作，具有很强的实用性，适合工业化生产。
[0020]3.本发明利用水作为传压介质，极大提高了炸药的利用率，同时避免了炸药对管壁的损害，提高了炸药利用率，既节约了成本又减少了次生污染。
[0021]4.本发明所用粗糙化的基管能够很好的保证基管与覆管之间的结合强度。
[0022]5.本发明的爆炸压合生产的复合管基本不会改变结合界面两侧板材的物理和化学性质，可以很好的发挥各自的优势。
【附图说明】
[0023]图1为本发明爆炸压合原理图，图中1-爆炸纤维；2-水；3-覆管；4-基管；5-水与气态的爆轰产物。
[0024]图2为本发明爆炸压合装置结构图，图中1-水；2-钢管；3-铜管；4_爆炸纤维；5-定位片；6_水；7_定位基座；8_雷管。
[0025]图3为本发明管坯装药结构及纵向剖面图，图中1-内爆炸纤维；2-