爆炸焊概述
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爆炸焊概述页数:33
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十、爆炸焊接页数:21
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压焊电阻焊摩擦焊爆炸焊扩散焊超声波焊页数:4
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典型材料爆炸焊及爆炸焊安全讲解页数:15
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常见的焊接方法页数:13
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几种常见的焊接方法,以及焊接注意事项页数:2
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爆炸焊概述页数:33
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铝合金的焊接方法
铝合金的焊接方法铝合金是一种常见的金属材料，具有轻质、强度高、导热性好等特点，在工业和日常生活中广泛应用。
而焊接是铝合金加工中常用的连接方法之一。
以下将详细介绍铝合金的焊接方法。
铝合金的焊接方法主要有氩弧焊、点焊、激光焊、摩擦焊和爆炸焊等。
其中，氩弧焊是最常用的方法。
1. 氩弧焊：氩弧焊是铝合金焊接中最常用的方法，它利用惰性气体（如氩气）保护电弧和熔融池，防止气氛中的氧气和水分污染焊接区域，并控制熔融金属的冷却速度。
在氩气的保护下，焊接过程中没有明火和烟雾产生，焊缝质量较高。
2. 点焊：点焊是利用电阻产生的热量将铝合金件连接在一起。
该方法适用于连接较薄的铝合金板材，如汽车制造中的焊接。
3. 激光焊：激光焊是使用高能量激光束将铝合金熔化，从而实现焊接。
激光焊具有焊接速度快、热影响区小和焊缝质量高等优点，适用于各种铝合金焊接。
4. 摩擦焊：摩擦焊是通过在接触面上施加压力和产生热量，将铝合金摩擦热熔融并加以压实。
该方法适用于焊接铝合金和其他金属之间的连接。
5. 爆炸焊：爆炸焊是利用爆炸产生的高温和高压将两个铝合金件连接在一起。
该方法适用于焊接较大尺寸的铝合金构件。
除了上述常见的焊接方法外，还有一些特殊的焊接方法，如熔覆焊、滚焊和冷焊等。
在进行铝合金焊接时，需要注意以下几点：1. 选择合适的焊接材料和焊接工艺，根据焊接材料的种类、厚度和焊接强度要求等因素确定焊接方法。
2. 预处理焊缝，包括去除焊接区域的氧化皮、油污和杂质，以保证焊接质量。
3. 选择合适的焊接电流和焊接速度，以避免产生焊接缺陷，如焊接裂纹和气孔等。
4. 控制焊接区域的温度，避免过热和过冷引起的焊接缺陷。
5. 使用适当的焊接保护措施，如惰性气体保护和冷却液冷却，以确保焊接质量。
总结起来，铝合金的焊接方法有多种，每种方法都适用于不同的焊接需求。
在选择和使用焊接方法时，需要考虑材料的性质、焊接强度要求和工艺条件等因素。
正确选择和使用焊接方法，可以保证焊接质量，提高铝合金制品的性能和使用寿命。
典型材料爆炸焊及爆炸焊安全讲解
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
12
（二）质量检验方法
爆炸打伤
由于炸药结块或分布不均匀，使局部能量过大，或者炸药内混有固 态硬物，其撞击覆板表面而出现的麻坑、凹陷或小沟等，影响表面 质量，其防止措施主要是净化炸药和均匀布药。
除上述宏观缺陷外，在爆炸焊的复合板内部通过一些非破坏性和 破坏性的方法还可能测出微观缺陷，如微裂纹、显微孔洞、夹杂物 或粗大的组织状态等。这些微观缺陷会造成爆炸复合板的显微组织 不均匀，影响复合板的力学性能。
1
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊 （二）钛-钢复合板爆炸焊接参数选择
从排气角度考虑，覆板越 厚、面积越大，炸药的爆速 应该越低，并且应采用中心 起爆法。为了减小和消除雷 管区影响，在雷管下通常添 加一定量的高爆速炸药。在 爆炸焊接大面积复合板的情 况下，为了间隙的支撑有保 证，可在两板之间安放一定 形状和数量的金属间隙物。 在大厚板坯的爆炸焊接情况 下，间隙柱宜支撑在基板之 外。为了提高效率和更好地 保证焊接质量，可采用对称 碰撞爆炸焊接的工艺来制造 这种复合板坯，如图7-9所示。
钛 / 钢 复 合 板 氧 化 塔
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊 （一）钛-钢复合板爆炸焊接的安装
大面积钛-钢复合板爆炸焊 接时，其安装工艺多采用平 行法，起爆方式多采用中心 起爆法，少数情况下在长边 中部起爆，各类安装工艺示 意如图7-8所示。图中有两 个投影视图，分别表示板的 长度和宽度方向。图7-8a、 b分别表示雷管的安放位置 不同；图7-8c～e分别表示 有高速起爆混合炸药时的雷 管安放位置。
装配时应在固定的夹具上装配，要控制好间距，通常间距为0.7～0.8mm。 然后装好炸药，用药量也根据锆合金管壁厚而定，如壁厚为1mm时，用药 量65 ～ 70g；壁厚为1.5 ～ 2.0mm时，用药量75 ～85 g；壁厚为2.0 ～ 3.0mm时，用药量80 ～ 100g。
爆炸焊
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（二）质量检验方法
爆炸打伤
由于炸药结块或分布不均匀，使局部能量过大，或者炸药内混有固 态硬物，其撞击覆板表面而出现的麻坑、凹陷或小沟等，影响表面 质量，其防止措施主要是净化炸药和均匀布药。
除上述宏观缺陷外，在爆炸焊的复合板内部通过一些非破坏性和 破坏性的方法还可能测出微观缺陷，如微裂纹、显微孔洞、夹杂物 或粗大的组织状态等。这些微观缺陷会造成爆炸复合板的显微组织 不均匀，影响复合板的力学性能。
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LEE MAN (SCETC)
爆炸焊 （二）钛-钢复合板爆炸焊接参数选择
从排气角度考虑，覆板越 厚、面积越大，炸药的爆速 应该越低，并且应采用中心 起爆法。为了减小和消除雷 管区影响，在雷管下通常添 加一定量的高爆速炸药。在 爆炸焊接大面积复合板的情 况下，为了间隙的支撑有保 证，可在两板之间安放一定 形状和数量的金属间隙物。 在大厚板坯的爆炸焊接情况 下，间隙柱宜支撑在基板之 外。为了提高效率和更好地 保证焊接质量，可采用对称 碰撞爆炸焊接的工艺来制造 这种复合板坯，如图7-9所示。
钛 / 钢 复 合 板 氧 化 塔
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爆炸焊 （一）钛-钢复合板爆炸焊接的安装
大面积钛-钢复合板爆炸焊 接时，其安装工艺多采用平 行法，起爆方式多采用中心 起爆法，少数情况下在长边 中部起爆，各类安装工艺示 意如图7-8所示。图中有两 个投影视图，分别表示板的 长度和宽度方向。图7-8a、 b分别表示雷管的安放位置 不同；图7-8c～e分别表示 有高速起爆混合炸药时的雷 管安放位置。
装配时应在固定的夹具上装配，要控制好间距，通常间距为0.7～0.8mm。 然后装好炸药，用药量也根据锆合金管壁厚而定，如壁厚为1mm时，用药 量65 ～ 70g；壁厚为1.5 ～ 2.0mm时，用药量75 ～85 g；壁厚为2.0 ～ 3.0mm时，用药量80 ～ 100g。
爆炸焊 3.1.15
2。
爆炸焊
2.1爆炸焊原理及方法
爆炸焊是利用炸药爆炸产生的冲击力造成焊接件的迅速碰撞，在接触面上造成塑性变形而实现连接的一种焊接方法。
主要方法可分为平行法和角度法。
（见图1）。
图1 爆炸焊工艺安装示意图
图2 部分爆炸焊方法的工艺安装示意图
2.2 爆炸焊的特点及应用
1. 特点
1）将任意相同或不相同的金属材料迅速，牢固地焊接起来。
2）工艺简单，易掌握。
3）不需要大型设备和大量投资。
4）不仅能焊点焊、线焊还可以焊面焊。
5）比较经济。
1.应用
1）可焊接物理和化学性质相差悬殊的金属材料。
2）可以生产复合材料。
3）可用复合材料加工成各种不同金属的过渡接头。
爆炸焊可焊材料见图3。
图3 能进行爆炸焊接的金属组合图。
第六章 爆炸焊1
爆炸焊
利用炸药轰炸能量，驱动焊件做高速倾斜碰撞，使其
界面实现冶金结合的特种焊件方法。 界面没有或仅有少量熔化，无热影响区，属固相焊接。
适用广泛，有良好的焊接性和力学性能。主要用于制
造金属复合材料和异种金属的焊接。
爆炸焊接的特点
1 学科上的特点 2 能源上的特点 3 工艺上的特点 4 焊接上的特点 5 性能上的特点 6 焊接过渡区上的特点
4焊接上的特点：板，以及异型件都可以爆炸焊接。形状复杂的蜂窝结构、 数十层和数百层金属箔材爆炸焊接成功了。金属与玻璃、塑 料和陶瓷也能爆炸焊接在一起。 5焊接过渡区上的特点：爆炸焊接双金属和多金属的结合区 是基体金属之间的成分、组织和性能的过渡区。直接影响基 体金属之间的结合强度和使用性能。其形成原因、经过和结 果的研究，是这门学科理论研究的重要组成部分。 6性能上的特点：爆炸复合材料的结合强度通常与基材中较 弱者的强度相当。经受得住后续的校平、转筒、切割、焊接、 冲压、旋压、锻压、挤压、拉拔、轧制和热处理，以及爆炸 成形等而不会分层和开裂。
1学科上的特点：界于金属物理学、爆炸物理学和焊接
工艺之间的一门边缘学科。 2能源上的特点：炸药的化学能；这种化学能在爆炸焊 接过程中，在炸药、爆炸、金属系统内将发生多次和 多种形式的能量的转换、吸收、传递和分配，最后形 成金属间的焊接结合。在时间上这个过程以微秒计。 3工艺上的特点：焊接工艺和操作很简单。
第三节 爆炸焊方法及安装工艺
一、爆炸焊方法： 金属材料的形状：板-板、管-管、管-管板、管-棒、异 形件以及金属粉末与板的爆炸焊； 焊接接头的类型：爆炸搭接、对接、斜接和压接；
爆炸焊实施的位置：地面、地下、空中、水下和真空
中的爆炸焊； 一次、
利用炸药轰炸能量，驱动焊件做高速倾斜碰撞，使其
界面实现冶金结合的特种焊件方法。 界面没有或仅有少量熔化，无热影响区，属固相焊接。
适用广泛，有良好的焊接性和力学性能。主要用于制
造金属复合材料和异种金属的焊接。
爆炸焊接的特点
1 学科上的特点 2 能源上的特点 3 工艺上的特点 4 焊接上的特点 5 性能上的特点 6 焊接过渡区上的特点
4焊接上的特点：板，以及异型件都可以爆炸焊接。形状复杂的蜂窝结构、 数十层和数百层金属箔材爆炸焊接成功了。金属与玻璃、塑 料和陶瓷也能爆炸焊接在一起。 5焊接过渡区上的特点：爆炸焊接双金属和多金属的结合区 是基体金属之间的成分、组织和性能的过渡区。直接影响基 体金属之间的结合强度和使用性能。其形成原因、经过和结 果的研究，是这门学科理论研究的重要组成部分。 6性能上的特点：爆炸复合材料的结合强度通常与基材中较 弱者的强度相当。经受得住后续的校平、转筒、切割、焊接、 冲压、旋压、锻压、挤压、拉拔、轧制和热处理，以及爆炸 成形等而不会分层和开裂。
1学科上的特点：界于金属物理学、爆炸物理学和焊接
工艺之间的一门边缘学科。 2能源上的特点：炸药的化学能；这种化学能在爆炸焊 接过程中，在炸药、爆炸、金属系统内将发生多次和 多种形式的能量的转换、吸收、传递和分配，最后形 成金属间的焊接结合。在时间上这个过程以微秒计。 3工艺上的特点：焊接工艺和操作很简单。
第三节 爆炸焊方法及安装工艺
一、爆炸焊方法： 金属材料的形状：板-板、管-管、管-管板、管-棒、异 形件以及金属粉末与板的爆炸焊； 焊接接头的类型：爆炸搭接、对接、斜接和压接；
爆炸焊实施的位置：地面、地下、空中、水下和真空
中的爆炸焊； 一次、
爆炸焊技术的工艺和设备创新
爆炸焊技术的工艺和设备创新爆炸焊技术是一种常用于金属连接的高效、经济的焊接方法。
它通过利用爆炸波的冲击力和热能，将两个金属工件迅速连接在一起。
随着科技的不断进步和工艺的不断创新，爆炸焊技术在工业领域的应用越来越广泛。
本文将从工艺和设备两个方面探讨爆炸焊技术的创新。
一、工艺创新工艺创新是爆炸焊技术发展的重要推动力。
在传统的爆炸焊工艺中，焊接面需要经过机械处理，以保证焊接质量。
然而，这种机械处理过程繁琐且容易引入新的缺陷。
为了解决这个问题，研究人员提出了无需机械处理的爆炸焊工艺。
这种工艺利用高能量爆炸波的冲击力，直接将金属表面清理干净，以便于焊接。
这一创新大大简化了焊接过程，提高了工作效率。
此外，为了提高焊接质量和可靠性，研究人员还不断改进爆炸焊的工艺参数。
例如，通过调整爆炸药的种类和比例，可以控制爆炸波的能量和传播速度，从而实现更精确的焊接。
此外，优化金属工件的几何形状和表面处理，也可以改善焊接强度和密封性。
这些工艺创新使得爆炸焊技术在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。
二、设备创新设备创新是爆炸焊技术发展的另一个关键因素。
传统的爆炸焊设备通常由爆炸药、金属工件和衬垫材料组成。
然而，这种设备存在着安全隐患和焊接效果不稳定的问题。
为了解决这些问题，研究人员提出了一种新型的爆炸焊设备——电磁爆炸焊设备。
电磁爆炸焊设备利用电磁力代替传统的爆炸药，实现焊接过程的控制和稳定。
由于电磁力的可调节性和可控性，电磁爆炸焊设备可以实现更精确的焊接。
此外，电磁爆炸焊设备还具有更高的安全性和环境友好性，大大减少了爆炸事故的风险。
除了电磁爆炸焊设备，还有其他一些设备创新也推动了爆炸焊技术的发展。
例如，激光爆炸焊设备利用激光束的能量来实现焊接，具有高精度和高效率的特点。
超声爆炸焊设备利用超声波的振动能量来实现焊接，可以焊接复杂形状的金属工件。
这些设备创新使得爆炸焊技术更加多样化和灵活化，满足了不同行业的需求。
总结爆炸焊技术的工艺和设备创新为金属连接提供了更加高效和可靠的解决方案。
第六章爆炸焊
17
第五节 爆炸焊缺陷
宏观缺陷如下
1.爆炸结合不良 2.鼓包 3.大面积融化 4.表面烧伤 5.爆炸变形 6.爆炸脆裂 7.雷管区缺陷 8.边部打裂 9.爆炸打伤
微观缺陷见于复合材料内部，影响焊接 复合件的力学性能的不均匀。
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1.爆炸结合不良
指爆炸焊接以后，复层与基层之间全部或大部没有结 合，以及即使结合但强度很低的情况。 首先应选择低爆速的炸药，其次是使用足够的炸药量 和适当的间隙距离，此外，采用中心起爆法等能缩短 间隙中气体排除的路程，有利于引爆后气体大部排出。
2.待焊金属材料的清理
手工、机械、化学或电化学的方法对金属材料的待结 合面进行清洁净化。
3.炸药的准备
根据工艺和金属材料形状的要求，选择一定品种、状 态和数量的炸药。
14
4.安装
接好地线、搬走所用的工具和物品，撤离工作人员和 在危险区安插警戒旗等。根据药量的多少和有无屏障， 设置半径为25m、50m或100m以上的危险区。
21
二、爆炸焊检验
1．非破坏性检验
1）表面质量检验 其目的是对复合件的复层表面及其外观进行质量检查， 如打伤、打裂、氧化、烧伤、翘曲度、尺寸公差和其 他外观情况等。 2）轻敲检验 用手锤对复层各个位置逐一轻敲，以其声响来初步判 断复合材料的结合情况。 3）超声检验 其目的是对复合件的结合情况和结合面积进行定量的 测定。
5
第一节 爆炸焊原理
图6-1 复合板的爆炸焊工艺安装示意图 a）平行法 b）角度法 1-雷管 2-炸药 3-复板 4-基板 5-基础（地面）-安装角 h-间隙 小型试验，平行法和角度法均可，大面积多用平行法.
6
1-炸药 2-保护层 3-复板4-地面 a-基板 Vd-炸的爆轰速度 Vp-复板向基板的 运动速度Vs -撞击点s的移动速度(即 焊接速度)-安装角-撞击角Y-弯折角
爆炸焊接工艺介绍
1. 金属和合金组合的复合板
2. 双金属管
3. 热交换器的管与管板连接
4. 各种过渡接头
5. 大直径管线
注意事项
1. 材料需有足够的塑性和韧性
2. 低熔点金属不宜用爆炸焊
常见的金属组合
不锈钢/钢，钛/钢，铜及其合金/钢，镍及其合金/钢，铝及其合金钢，铝/铜，锆/钢，银/钢，银/铜等
4. 焊接面积可变，范围大
5. 焊接后材料强度、硬度提高，韧性有所下降
优点
1. 设备简单，生产费用低
2. 适用于大型和难以焊接的金属组合件
3. 结合强度高，界面电阻小
4. 适合工业化生产Fra bibliotek缺点1. 涉及危险物质，操作需谨慎
2. 声响和震动可能不受欢迎
3. 受气候和天气影响
4. 难以实现自动化和机械化
应用
爆炸焊接工艺介绍
类别
详情
定义
利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法
原理
炸药爆炸时产生冲击波，使金属受到高速撞击，在短暂冶金过程中相结合
能源
炸药（通常为铵盐类或铵油类的低速混合炸药）
特点
1. 极短时间内完成，金属整体不承受高温
2. 固态连接，不加填充金属
3. 对材料有广泛适应性，适用于异种金属组合件
2. 双金属管
3. 热交换器的管与管板连接
4. 各种过渡接头
5. 大直径管线
注意事项
1. 材料需有足够的塑性和韧性
2. 低熔点金属不宜用爆炸焊
常见的金属组合
不锈钢/钢，钛/钢，铜及其合金/钢，镍及其合金/钢，铝及其合金钢，铝/铜，锆/钢，银/钢，银/铜等
4. 焊接面积可变，范围大
5. 焊接后材料强度、硬度提高，韧性有所下降
优点
1. 设备简单，生产费用低
2. 适用于大型和难以焊接的金属组合件
3. 结合强度高，界面电阻小
4. 适合工业化生产Fra bibliotek缺点1. 涉及危险物质，操作需谨慎
2. 声响和震动可能不受欢迎
3. 受气候和天气影响
4. 难以实现自动化和机械化
应用
爆炸焊接工艺介绍
类别
详情
定义
利用炸药爆炸产生的冲击力造成工件迅速碰撞而实现焊接的方法
原理
炸药爆炸时产生冲击波，使金属受到高速撞击，在短暂冶金过程中相结合
能源
炸药（通常为铵盐类或铵油类的低速混合炸药）
特点
1. 极短时间内完成，金属整体不承受高温
2. 固态连接，不加填充金属
3. 对材料有广泛适应性，适用于异种金属组合件
论文之爆炸焊原理与应用
爆炸焊的原理与应用摘要：爆炸焊是一种金属焊接的工艺，主要用来制造金属复合板和异种金属间制造困难的过渡金属接头，是一种高温高压的浩劫工艺。
本文介绍了爆炸焊的原理及其应用实例，包括5A05铝合金-917低磁钢爆炸焊复合板的MIG/MAG焊试验、水下爆炸焊接制备NiTi合金与铜箔复合板、爆炸焊在块体非晶态合金制备中的应用、工具钢/Q235复合板的爆炸焊接。
关键字：爆炸焊；爆炸焊原理；爆炸焊应用；金属复合板；过渡接头1.前言爆炸焊是金属基复合材料的重要制造方法(一次性加工方法)之一,主要用来制造金属纤维增强金属基复合材料和金属层板复合材料(复合板),如制造钢丝增强铅用作轴承材料,钢丝增强镁用于航空工业，钨丝增强铜制作火箭喷管,其它的还有钢丝增强铝、银,钨丝增强钛、镍,钼丝增强铜、钛等。
爆炸焊也用于金属基复合材料的二次加工制成焊接产品。
2.爆炸焊的原理爆炸焊是一种动态焊接过程。
焊接时，首先将炸药、雷管和焊件进行安装，然后引爆炸药，炸药瞬时释放的化学能量产生一高压（700MPa）高温（瞬时局部可达3000℃）和高速（500~1000m/s）冲击波作用在焊件上并发生猛烈撞击，接触界面在撞击点产生射流。
射流的冲刷作用清除了金属表面的氧化膜和吸附层，使洁净的金属表面相互接触并在高压下紧密结合形成金属键。
随着炸药的连续爆炸，界面将不断向前移动，形成连续的爆炸结合面。
如图9.3所示。
良好的爆炸结合取决于两板件的碰撞角、碰撞速度、复合速度、碰撞点压强以及被焊两板的物理和力学性能等。
为了形成较好的爆炸结合，碰撞速度须低于两板材的声速。
碰撞角β存在一个最小值，低于此值，不管碰撞速度如何，都不会形成爆炸结合面。
爆炸时产生的界面碰撞速度和角度不同，两金属材料之间的冶金结合形式不同，结合面形态大致有直线结合、波状结合和直线熔化层结合三种。
形成直线结合与波状结合之间有一个临界碰撞速度，当碰撞速度低于这个临界速度时，结合面就呈直线结合状态，直线结合面上不发生熔化。
爆炸焊接和金属复合材料
爆炸焊接和金属复合材料爆炸焊接是用炸药作能源进行金属间焊接的一门新兴的边缘学科和很有实用价值的高新技术。
它的最大特点是在一瞬间能够将相同的、特别是不同的和任意的金属组合简单、迅速和强固地焊接在一起。
它的最大用途是制造大面积的各种组合、各种形状、各种尺寸和各种用途的双金属及多金属复合材料。
本文综述爆炸焊接的过程和本质、特点和应用，以及发展前景。
1 爆炸焊接的过程和本质以爆炸复合板为例，爆炸焊接的过程能够这样地来描述：如图1所示，置于地面之上的两块金属板（例如钛板和钢板）以一定的间隙距离支撑起来，当均匀布放在复板上面的炸药被雷管引爆之后，爆轰波和爆炸产物的能量便在其上传播并将一部分传递给它，使复板向下运动并加速，随后高速向基板倾斜撞击。
借助该撞击过程将复板高速运动的动能在撞击面上转变成金属之间的焊接能，使它们强固地焊接在一起。
1 雷管，2 炸药，3 复板，4 基板，5 基础（地面），Vd 爆轰速度，1/4Vd 爆炸产物速度，Vp 复板下落速度，Vcp 碰撞点S的移动速度、即焊接速度由于复板和基板在高压、高速、高温和瞬时下倾斜撞击，在它们的接触面上将发生许多的物理和化学过程、即冶金过程，例如界面两侧一簿层金属的塑性变形、熔化和原子间的扩散等。
不同的金属材料就是在这些冶金过程中实现冶金结合的。
爆炸焊接的焊接过渡区——结合区还具有波形特征（图2）。
不同的金属组合在不同的工艺条件下它们的波形形状和波形参数也不同。
据分析和研究，这种波形与在金属中和界面上波动传播的爆炸载荷密切相关，并且是爆炸焊接过程中能量转换和金属间结合的基础。
图2 一些爆炸焊接双金属结合区的波形形貌（均缩小1倍）如上所述，爆炸焊接结合区具有金属的塑性变形、熔化和扩散的特征。
在常规的焊接工艺中，这些特征分别为单一的压力焊、单一的熔化焊和单一的扩散焊所特有。
这就是说，爆炸焊的机理“综合”或称“融合”了压力焊、熔化焊和扩散焊三种机理。
由此能够推论爆炸焊是压力焊、熔化焊和扩散焊的“三位一体”的一种焊接新技术。
爆炸复合
8.聚能效应
图3 聚能装药和聚能效应示意图
图4 有罩聚能装药爆炸时形成的金属流和杵体 1—雷管；2—炸药；3—金属药型罩；4—杵体；5—金属流
9.爆炸焊接与聚能效应的区别
• 聚能效应的结果是产生一种特殊的破甲作用，而爆炸焊接 的结果是使金属之间形成强固的结合。 • 聚能效应是由炸药的能量推动药型罩发生碰撞运动，从中 挤出一部分高速流动的金属流来。这种金属流的高速运动 是其破甲的原因。而爆炸焊接虽然在界面上也会出现半流 体（塑性变形金属）和流体（熔化金属）成波状沿间隙流 动，这种很薄层半流体和流体的形成是金属间焊接结合的 原因，但它们在界面上的流动不是金属在爆炸载荷下焊接 结合的原因。 • 聚能效应是由聚能（锥形）装药产生的，爆炸焊接无锥形 布药的情况。
• 覆板与基板之间需要间隔一定大小的距离
实现爆炸焊接所需要的能量的传递、吸收、转换和分配，为金属爆炸 焊接提供一个获得能量的机构、手段和过程。
• 需要间隙中的气体及时和全部地排出
假如气体排不出去或者排不干净，空气层或厚或薄地仍然存在于间隙 之中，那么覆板和基板是不能焊接在一起的或者造成质量低劣：空气 层全面存在，则全面不能焊接；局部存在则局部不能焊接——形成鼓 包；少量存在，则在界面上形成大面积的熔化区，这种区域的存在将 大大削弱双金属的结合强度。
a纵断面；b钛侧结合面；c纵断面×0；d纵断面×50结合区塑性变形的影响因素
a：在锯齿状波动传播的爆轰波能量下，覆板与基板在高速冲击碰撞的过程中，接触面 上形成锯齿； b：撞击同时，外加载荷在锯齿斜边上分解出切向应力； c：在切应力的作用下，界面金属变形—晶粒被拉长； d：在爆炸产物能量的作用下，双金属界面上的锯齿波形被压弯，直的变形流线被弯曲， 从而使结合界面变成弯曲和平滑的波形。与此同时处于半流体状态的塑性变形金属也被 推压向前，使得纤维状变形金属层从波谷经波峰到波前由薄到厚成梯形分布。
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LEE MAN (SCETC)
爆炸焊接是以炸药为能源的 压力焊、熔化焊和扩散焊 “三位一体”的金属焊接新 工艺、新技术。形成了包括金 属塑性变形特征、熔化特征和 原子间相互扩散特征的结合 区 ，及焊接接头
爆炸焊
4
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爆炸焊
5
（二）爆炸焊界面的结合特点
根据不同爆炸焊接条件下，两金属材料之间不同的冶金结合形式：
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爆炸焊 （5）利用爆炸焊制造铜的六角形蜂窝结构
制造工艺是在铜管内同时爆炸压紧和焊接一束镀铜的铝 丝，然后用苛性钠把铝完全从结构中溶解掉，最后剩下的 便是铜六角形蜂窝结构。
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爆炸焊
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第二节 爆炸焊工艺
一、爆炸焊工艺流程 （一）焊前准备 接头设计 被焊材料的表面清理
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
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LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
2.可焊接的产品结构 爆炸焊的产品多是结合面具有平面或圆柱面的简单结构。
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复合平板
可以进行双层或多层复合。如把不锈钢板、铜板、钛板、铝板等焊到普 通的钢板上。基板的厚度一般不受限制，因被爆炸冲击波加速，覆板厚度 受到限制。 复合板一般是焊后状态供货的。焊后必须进行校平。如果在结合界面处 发生的硬化已影响到工程应用，则焊后须进行热处理。若用于制作压力容 器封头，对复合板进行热压成形时，要考虑结合面受温度影响可能产生脆 硬的金属间化合物。例如，钛与钢复合，加热温度不应高于760℃，而不 锈钢与碳素结构钢的复合则无此要求。
角度法是使两试件间存在一个夹角，由两试件间 隙较小处开始起焊，依次向间隙较大处推进，由 于间隙不能过大，故试件的尺寸也不能太大。
热爆炸焊是将常温下脆性值较小的金属材料加热到它的韧脆转变温度以上 后，立即进行爆炸焊接。例如，钢在常温下的脆性值很小，爆炸焊后易脆 裂，将其加热到400℃（韧脆转变温度）以上时钼不再脆裂，并能和其他 金属焊在一起。 冷爆炸焊是将塑性很高的金属置于液氮中，待其冷硬后取出，立即进行 爆炸焊接。
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊 （4）管子与管板焊接
热交换器中管子与 管板之间的焊接，可 以采用内圆柱面包覆 爆炸焊工艺进行生产， 如图所示。
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爆炸焊 （5）利用爆炸焊焊接复杂的曲面结构
这时爆炸焊与 爆炸成形往往同 时完成。图7-6 是爆炸焊接-爆 炸成形工艺的示 意图。图7-6a所 示工艺的基层 （焊件）本身就 相当于成形模具。 图7-6b所示工艺 需要使用模具。 前者是先成形后 焊接，后者是先 焊接后成形。
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爆炸焊
（二）爆炸焊的特点
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1.优点
可形成高强度冶 金结合焊缝
爆炸焊可在同种金属或异种金属之间形成一种高强度的冶金结合 焊缝。例如 Ta（钽）、Zr(锆）、AI、Ti、Pb（铅）等与碳素结构 钢、合金钢、不锈钢的连接，用其他焊接方法难以实现，用爆炸 焊则容易实现，这主要是因为爆炸焊能把脆性化合物层减小至最 低限度甚至不产生脆性金属层。 可以焊接面积范围为13～28m2的各种零件。爆炸焊接时，若基板 固定不动，则其厚度不受限制，覆板的厚度为0.03 ～32mm，即 所谓包覆比很高。
冷爆炸焊
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爆炸焊
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此外，按产品形状可分为板-板、管-管、管-板、管-棒、 金属粉末-板爆炸焊；按爆炸的次数可分为一次、二次或 多次爆炸焊，因而有双层和多层爆炸焊之分；按布药特点 可分为单面和双面爆炸焊；按爆炸焊进行的地点可分为地 面、地下、水中、空中和真空爆炸焊等。目前爆炸焊工艺 还可以与常规的金属压力加工工艺和机械加工工艺联合起 来，以生产更大、更长、更薄、更粗、更细和异形等特殊 或极限形状的金属复合材料、零部件及设备。这种联合工 艺是爆炸焊技术的延伸和发展趋势。
爆炸焊材料表面要求：
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爆炸焊的接头须具有几何形状相同的重叠或紧密 配合的结合面，该结合面必须平、光、净。爆炸 焊接前待结合面处理得越干净、越平整，爆炸焊 接头的强度越高。
焊件矫平及检查
爆炸焊接前应先矫平焊件，并检查结合面上是否有缺陷， 其表面粗糙度的要求取决于被焊金属的性能。表面粗糙度 值越小越好，一般要求表面粗糙度值 Ra＜ 12.5 μm。
爆炸焊
（3）生产过渡接头
爆炸焊为熔焊焊接性较差 的异种金属或在冶金上不相 容的金属之间实现高强度的 冶金结合提供了一种良好的 方法。焊接时，首先利用爆 炸焊接方法把两种不相容金 属焊在一起，使之形成过渡 接头，然后用普通熔焊方法， 将此过渡接头分别与产品上 同种金属或焊接性相近的金 属进行焊接。
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直线结合
波状结合
连续熔化结合
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当界面撞击速度和角度过大时，就会产生大漩涡，甚至形成一个连 续的熔化层。这种大漩涡或熔化层如果是固溶体，一般不会对接头 强度带来损害。但如果形成脆性的金属间化合物，则接头就会变脆， 而且在其内部常常含有大量缩孔和其他缺陷，所以必须避免能形成 连续熔化层结合的焊接操作。
炸药的准备
1.接头设计
板 -板 对接
按焊件类型
管 -管 管 -板
按产品及工艺要求
搭接
基板越厚，基板 与覆板的厚度比 越大，越容易焊 接，爆炸复合质 量容易保证。若 基板与覆板的厚 度相同，则爆炸 复合较困难。一 般要求基覆比大 于 2。
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爆炸焊 2.被焊材料的表面清理
爆炸焊
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图7-3 爆炸焊结合特征 a)波状结合区 b)连续熔化层结合 c)混合性结合区
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爆炸焊 二、爆炸焊的类型、特点及应用 （一）爆炸焊的类型
按接头形式不同： 面焊 线焊 点焊 按试件是否预热： 热爆炸焊 角度法 按装配方式不同：
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平行法
平行法是将两试件平行放置，预留一定的间 隙。爆炸焊接时试件随炸药爆炸的推进依次 形成连接，接头各处的情况基本相同。
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爆炸复合材料具有不同程度的硬化和强化，即“爆炸硬化” 和“爆炸强 化”。覆层材料的硬化有利于其耐蚀性和耐磨性的提高，而强化在一定 程度上有利于这类材料的强度设计。
爆炸焊 此外，用爆炸焊方法获得的金属复合材料比其他方法获 得的金属复合材料有更好的使用性能。例如，镀铂钛材作 为外加电流的防腐装置的阳极，在大型船舶和海洋工程中 已有应用。原采用电镀法制作的镀铂钛材的镀铂层与钛基 体结合不牢，铂／钛界面有许多微观裂纹、疏松和孔隙， 容易导致“脱铂” 现象。用爆炸焊方法获得的铂／钛复合 材料在同样的试验条件下则完好无损。快速寿命试验的结 果表明，镀铂试样在水和浓盐酸中煮沸1次即起皮，2次有 脱落，3次则完全脱落。而爆炸焊试样在煮沸30次后仍未脱 落。
对圆棒或实心圆锥体可以进行外包覆，对圆管或筒体之类产品可 以根据需要进行内或外包覆，以获得具有特殊性能（如耐蚀、耐 高温、耐磨等）的包覆表面。这种爆炸焊工艺可以生产双金属焊 件，也可用来修复易损构件。
圆柱（锥）体 的内或外包覆
生产过渡接头
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爆炸焊为熔焊焊接性较差的异种金属或在冶金上不相容的金属之间 实现高强度的冶金结合提供了一种良好的方法。焊接时，首先利用爆 炸焊接方法把两种不相容金属焊在一起，使之形成过渡接头，然后用 普通熔焊方法，将此过渡接头分别与产品上同种金属或焊接性相近的 金属进行焊接。
1.可焊接的金属材料
爆炸焊主要用于同种金属材料、异种金属材料、金属与陶瓷的焊接，特 别是材料性能差异大而用其他方法难以实现可靠焊接的金属（铝和钢、铝和 钽等）、热膨胀系数相差很大的材料（钛和钢、陶瓷和金属等）、活性很强 的金属（如钽、锆、钼等）。实际上，任何具有足够强度和塑性并能承受工 艺过程所要求的快速变形的金属，都可以进行爆炸焊接。
表面清理
虽然爆炸焊时形成的金属射流能清除金属表面的氧化膜，但其清 除薄膜厚度只有几微米至几十微米，更厚的锈蚀和氧化层无法彻底 清除，将影响结合性能，故安装前应将待焊面上的污物除去，常用 的清理方法有化学清洗、机械加工、打磨、喷砂和喷丸等。 当天清理焊件，当天就进行爆炸焊。若当天不能进行焊接，则应 对焊件进行油封，爆炸焊前再用丙酮等将焊件擦拭干净。
该类结合的特点是界面上可见到平直、清晰的结合线，基体金属直 接接触和结合，没有明显的塑性变形或熔化等微观组织形态。形成 这种结合特点的主要原因是撞击速度较低。这种结合形式的爆炸焊 在生产实际中很少采用，因为这种形式的爆炸焊对焊接参数的变化 非常敏感，导致接头质量不稳定和易造成未熔合等缺陷。 当撞击速度高于某一临界值时，接头的结合区呈现有规律的连续波浪 形状，界面形成或大或小的不连续漩涡区，漩涡内部由熔化物质组成， 又称熔化槽，呈铸态组织。前漩涡以基板成分为主，后漩涡以覆板成 分为主。如漩涡内材料形成固溶体，则呈韧性；如形成金属间 化合物，则脆性增大。良好的焊接结合面应由均匀细小的波纹组成， 熔化槽呈孤立隔离状态。
焊缝是在两层或多层同种或异种金属材料之间，在零点几秒短暂 的爆炸过程中形成的。20世纪50年代末，国外开始了对爆炸焊较为 系统的研究。我国从1963年开始爆炸焊的试验研究，经过几十年的 发展，爆炸焊技术及其产品已应用于石油化工、造船、原子能、宇 航、冶金和机械制造等工业部门。
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爆炸焊
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第七章 爆炸焊 教学目标： 1. 了解超爆炸焊的原理、工艺特点、分类及 应用范围； 2. 熟悉爆炸焊的设备与工艺，了解爆炸焊的 基本操作与安全知识。
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爆炸焊
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第一节 爆炸焊概述
爆炸焊（Explosive Welding，EW）---是以炸药作 为能源，利用爆炸时产生的冲击力，使焊件发生剧烈碰 撞、塑性变形、熔化及原子间相互扩散，从而实现连接 的一种压焊方法。属固相焊接 。
爆炸焊接是以炸药为能源的 压力焊、熔化焊和扩散焊 “三位一体”的金属焊接新 工艺、新技术。形成了包括金 属塑性变形特征、熔化特征和 原子间相互扩散特征的结合 区 ，及焊接接头
爆炸焊
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（二）爆炸焊界面的结合特点
根据不同爆炸焊接条件下，两金属材料之间不同的冶金结合形式：
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爆炸焊 （5）利用爆炸焊制造铜的六角形蜂窝结构
制造工艺是在铜管内同时爆炸压紧和焊接一束镀铜的铝 丝，然后用苛性钠把铝完全从结构中溶解掉，最后剩下的 便是铜六角形蜂窝结构。
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第二节 爆炸焊工艺
一、爆炸焊工艺流程 （一）焊前准备 接头设计 被焊材料的表面清理
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2.可焊接的产品结构 爆炸焊的产品多是结合面具有平面或圆柱面的简单结构。
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复合平板
可以进行双层或多层复合。如把不锈钢板、铜板、钛板、铝板等焊到普 通的钢板上。基板的厚度一般不受限制，因被爆炸冲击波加速，覆板厚度 受到限制。 复合板一般是焊后状态供货的。焊后必须进行校平。如果在结合界面处 发生的硬化已影响到工程应用，则焊后须进行热处理。若用于制作压力容 器封头，对复合板进行热压成形时，要考虑结合面受温度影响可能产生脆 硬的金属间化合物。例如，钛与钢复合，加热温度不应高于760℃，而不 锈钢与碳素结构钢的复合则无此要求。
角度法是使两试件间存在一个夹角，由两试件间 隙较小处开始起焊，依次向间隙较大处推进，由 于间隙不能过大，故试件的尺寸也不能太大。
热爆炸焊是将常温下脆性值较小的金属材料加热到它的韧脆转变温度以上 后，立即进行爆炸焊接。例如，钢在常温下的脆性值很小，爆炸焊后易脆 裂，将其加热到400℃（韧脆转变温度）以上时钼不再脆裂，并能和其他 金属焊在一起。 冷爆炸焊是将塑性很高的金属置于液氮中，待其冷硬后取出，立即进行 爆炸焊接。
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爆炸焊 （4）管子与管板焊接
热交换器中管子与 管板之间的焊接，可 以采用内圆柱面包覆 爆炸焊工艺进行生产， 如图所示。
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这时爆炸焊与 爆炸成形往往同 时完成。图7-6 是爆炸焊接-爆 炸成形工艺的示 意图。图7-6a所 示工艺的基层 （焊件）本身就 相当于成形模具。 图7-6b所示工艺 需要使用模具。 前者是先成形后 焊接，后者是先 焊接后成形。
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爆炸焊
（二）爆炸焊的特点
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1.优点
可形成高强度冶 金结合焊缝
爆炸焊可在同种金属或异种金属之间形成一种高强度的冶金结合 焊缝。例如 Ta（钽）、Zr(锆）、AI、Ti、Pb（铅）等与碳素结构 钢、合金钢、不锈钢的连接，用其他焊接方法难以实现，用爆炸 焊则容易实现，这主要是因为爆炸焊能把脆性化合物层减小至最 低限度甚至不产生脆性金属层。 可以焊接面积范围为13～28m2的各种零件。爆炸焊接时，若基板 固定不动，则其厚度不受限制，覆板的厚度为0.03 ～32mm，即 所谓包覆比很高。
冷爆炸焊
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爆炸焊
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此外，按产品形状可分为板-板、管-管、管-板、管-棒、 金属粉末-板爆炸焊；按爆炸的次数可分为一次、二次或 多次爆炸焊，因而有双层和多层爆炸焊之分；按布药特点 可分为单面和双面爆炸焊；按爆炸焊进行的地点可分为地 面、地下、水中、空中和真空爆炸焊等。目前爆炸焊工艺 还可以与常规的金属压力加工工艺和机械加工工艺联合起 来，以生产更大、更长、更薄、更粗、更细和异形等特殊 或极限形状的金属复合材料、零部件及设备。这种联合工 艺是爆炸焊技术的延伸和发展趋势。
爆炸焊材料表面要求：
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爆炸焊的接头须具有几何形状相同的重叠或紧密 配合的结合面，该结合面必须平、光、净。爆炸 焊接前待结合面处理得越干净、越平整，爆炸焊 接头的强度越高。
焊件矫平及检查
爆炸焊接前应先矫平焊件，并检查结合面上是否有缺陷， 其表面粗糙度的要求取决于被焊金属的性能。表面粗糙度 值越小越好，一般要求表面粗糙度值 Ra＜ 12.5 μm。
爆炸焊
（3）生产过渡接头
爆炸焊为熔焊焊接性较差 的异种金属或在冶金上不相 容的金属之间实现高强度的 冶金结合提供了一种良好的 方法。焊接时，首先利用爆 炸焊接方法把两种不相容金 属焊在一起，使之形成过渡 接头，然后用普通熔焊方法， 将此过渡接头分别与产品上 同种金属或焊接性相近的金 属进行焊接。
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直线结合
波状结合
连续熔化结合
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当界面撞击速度和角度过大时，就会产生大漩涡，甚至形成一个连 续的熔化层。这种大漩涡或熔化层如果是固溶体，一般不会对接头 强度带来损害。但如果形成脆性的金属间化合物，则接头就会变脆， 而且在其内部常常含有大量缩孔和其他缺陷，所以必须避免能形成 连续熔化层结合的焊接操作。
炸药的准备
1.接头设计
板 -板 对接
按焊件类型
管 -管 管 -板
按产品及工艺要求
搭接
基板越厚，基板 与覆板的厚度比 越大，越容易焊 接，爆炸复合质 量容易保证。若 基板与覆板的厚 度相同，则爆炸 复合较困难。一 般要求基覆比大 于 2。
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊 2.被焊材料的表面清理
爆炸焊
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图7-3 爆炸焊结合特征 a)波状结合区 b)连续熔化层结合 c)混合性结合区
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊 二、爆炸焊的类型、特点及应用 （一）爆炸焊的类型
按接头形式不同： 面焊 线焊 点焊 按试件是否预热： 热爆炸焊 角度法 按装配方式不同：
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平行法
平行法是将两试件平行放置，预留一定的间 隙。爆炸焊接时试件随炸药爆炸的推进依次 形成连接，接头各处的情况基本相同。
LEE MAN (SCETC)
爆炸复合材料具有不同程度的硬化和强化，即“爆炸硬化” 和“爆炸强 化”。覆层材料的硬化有利于其耐蚀性和耐磨性的提高，而强化在一定 程度上有利于这类材料的强度设计。
爆炸焊 此外，用爆炸焊方法获得的金属复合材料比其他方法获 得的金属复合材料有更好的使用性能。例如，镀铂钛材作 为外加电流的防腐装置的阳极，在大型船舶和海洋工程中 已有应用。原采用电镀法制作的镀铂钛材的镀铂层与钛基 体结合不牢，铂／钛界面有许多微观裂纹、疏松和孔隙， 容易导致“脱铂” 现象。用爆炸焊方法获得的铂／钛复合 材料在同样的试验条件下则完好无损。快速寿命试验的结 果表明，镀铂试样在水和浓盐酸中煮沸1次即起皮，2次有 脱落，3次则完全脱落。而爆炸焊试样在煮沸30次后仍未脱 落。
对圆棒或实心圆锥体可以进行外包覆，对圆管或筒体之类产品可 以根据需要进行内或外包覆，以获得具有特殊性能（如耐蚀、耐 高温、耐磨等）的包覆表面。这种爆炸焊工艺可以生产双金属焊 件，也可用来修复易损构件。
圆柱（锥）体 的内或外包覆
生产过渡接头
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爆炸焊为熔焊焊接性较差的异种金属或在冶金上不相容的金属之间 实现高强度的冶金结合提供了一种良好的方法。焊接时，首先利用爆 炸焊接方法把两种不相容金属焊在一起，使之形成过渡接头，然后用 普通熔焊方法，将此过渡接头分别与产品上同种金属或焊接性相近的 金属进行焊接。
1.可焊接的金属材料
爆炸焊主要用于同种金属材料、异种金属材料、金属与陶瓷的焊接，特 别是材料性能差异大而用其他方法难以实现可靠焊接的金属（铝和钢、铝和 钽等）、热膨胀系数相差很大的材料（钛和钢、陶瓷和金属等）、活性很强 的金属（如钽、锆、钼等）。实际上，任何具有足够强度和塑性并能承受工 艺过程所要求的快速变形的金属，都可以进行爆炸焊接。
表面清理
虽然爆炸焊时形成的金属射流能清除金属表面的氧化膜，但其清 除薄膜厚度只有几微米至几十微米，更厚的锈蚀和氧化层无法彻底 清除，将影响结合性能，故安装前应将待焊面上的污物除去，常用 的清理方法有化学清洗、机械加工、打磨、喷砂和喷丸等。 当天清理焊件，当天就进行爆炸焊。若当天不能进行焊接，则应 对焊件进行油封，爆炸焊前再用丙酮等将焊件擦拭干净。
该类结合的特点是界面上可见到平直、清晰的结合线，基体金属直 接接触和结合，没有明显的塑性变形或熔化等微观组织形态。形成 这种结合特点的主要原因是撞击速度较低。这种结合形式的爆炸焊 在生产实际中很少采用，因为这种形式的爆炸焊对焊接参数的变化 非常敏感，导致接头质量不稳定和易造成未熔合等缺陷。 当撞击速度高于某一临界值时，接头的结合区呈现有规律的连续波浪 形状，界面形成或大或小的不连续漩涡区，漩涡内部由熔化物质组成， 又称熔化槽，呈铸态组织。前漩涡以基板成分为主，后漩涡以覆板成 分为主。如漩涡内材料形成固溶体，则呈韧性；如形成金属间 化合物，则脆性增大。良好的焊接结合面应由均匀细小的波纹组成， 熔化槽呈孤立隔离状态。
焊缝是在两层或多层同种或异种金属材料之间，在零点几秒短暂 的爆炸过程中形成的。20世纪50年代末，国外开始了对爆炸焊较为 系统的研究。我国从1963年开始爆炸焊的试验研究，经过几十年的 发展，爆炸焊技术及其产品已应用于石油化工、造船、原子能、宇 航、冶金和机械制造等工业部门。
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第七章 爆炸焊 教学目标： 1. 了解超爆炸焊的原理、工艺特点、分类及 应用范围； 2. 熟悉爆炸焊的设备与工艺，了解爆炸焊的 基本操作与安全知识。
LEE MAN (SCETC)
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第一节 爆炸焊概述
爆炸焊（Explosive Welding，EW）---是以炸药作 为能源，利用爆炸时产生的冲击力，使焊件发生剧烈碰 撞、塑性变形、熔化及原子间相互扩散，从而实现连接 的一种压焊方法。属固相焊接 。