爆炸焊基本原理和应用

爆炸焊总结引言爆炸焊是一种常见的金属连接技术，通过利用炸药爆炸产生的高能量和高温，将被连接的金属零件迅速熔化并连接在一起。

本文将对爆炸焊技术进行总结，包括其原理、应用范围、优点和缺点。

原理爆炸焊的原理是利用爆炸产生的高能量和高温，使被焊接的金属零件在极短的时间内熔化并连接在一起。

具体的焊接过程如下： 1. 将待焊接的金属零件正确安装在焊接装置上，并确保它们之间的接触面充分清洁和平整。

2. 在焊接装置中放置适量的炸药。

3. 在合适的地方点燃炸药，使其爆炸。

4. 爆炸产生的高能量和高温会将金属零件表面融化，并迅速冷却和固化，实现焊接。

应用范围爆炸焊广泛应用于金属连接领域，特别是在以下情况下表现出优越的性能： -连接材料不同的金属件：爆炸焊可以有效地连接不同种类的金属零件，而不需要额外的填充材料。

- 连接不同形状的金属件：由于焊接过程是通过高能量和高温来实现的，因此形状复杂的金属零件也可以很容易地进行连接。

- 连接大尺寸的金属件：爆炸焊可以在短时间内完成焊接，并且不受金属件尺寸的限制，因此非常适合连接大尺寸零件。

- 高强度连接要求：爆炸焊能够在焊接过程中在金属表面生成高压力，从而实现高强度的连接。

优点爆炸焊相比传统的焊接方法具有以下优点： 1. 快速：爆炸焊是一种非常快速的焊接方法，焊接时间通常只需要几毫秒到几十毫秒，因此可以大大提高生产效率。

2. 不需要填充材料：由于焊接过程中产生的能量和温度足以将金属零件连接在一起，因此不需要额外的填充材料，简化了焊接流程。

3. 不受材料限制：爆炸焊可以连接不同种类和形状的金属零件，并且可以连接大尺寸零件。

4. 高强度连接：爆炸焊在焊接过程中产生的高压力可以实现高强度的连接，焊缝强度通常比传统焊接方法更高。

缺点尽管爆炸焊具有许多优点，但它也存在一些缺点： 1. 安全性问题：爆炸焊需要使用炸药作为能量源，因此在操作过程中需要特别注意安全措施，以防止意外发生。

爆炸焊接和爆炸复合材料金属爆炸焊接是介于金属物理学、爆炸物理学和焊接工艺学之间的一门边缘学科，爆炸焊接又是用炸药作能源进行金属间焊接和生产金属复合材料的一种很有实用价值的高新技术。

它的最大特点是在一瞬间能将相同的、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。

1 爆炸焊接的过程将炸药、雷管、覆板和基板在基础（地面）上安装起来。

当置于覆板之上的炸药被雷管引爆后，炸药的爆炸化学反应经过一段时间的加速便以爆轰速度在覆板上传播。

随着爆轰波的高速推进和爆炸产物的急骤膨胀，炸药化学能的大部分便转换成高速运动的爆轰波和爆炸产物的动能。

随后该动能的一部分传递给覆板，从而推动覆板向基板高速运动。

在两板之间的空气迅速和全部排出的同时，覆板和基板随即在接触点上依次发生撞击。

在这个过程中，在两板间的接触面上，借助波的形成，一薄层金属由于倾斜撞击和切向应力的作用而发生强烈的塑性变形。

在此过程中又借助于金属塑性变形的热效应将覆板高速运动的动能的90％～95％转换成热能。

如此大量的热能在近似绝热的情况下促使塑性变形后的金属的温度升高。

当此温度达到其熔点以后，就会使紧靠界面的一薄层塑性变形的金属发生熔化。

剩余的热能还会使部分塑性变形的金属发生回复和再结晶，并使双金属整体的温度升高。

由金属物理学的原理可知，在爆炸焊接过程中，由于不同金属间的高的浓度梯度，界面上的高压、高温和高温下金属的塑性变形及熔化等条件的存在及其综合作用，必然导致基体金属原子间的相互扩散。

这样，当界面上那一薄层塑性变形的和熔化了的金属迅速冷凝后，便在界面上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。

此结合区就是2种金属之间的焊接过渡区，亦称焊接接头。

众所周知，爆炸焊接双金属的结合区在一般和正常的情况下还具有波形特征（图2）。

此波形的形成与爆炸载荷在金属中和界面上的波动传播有关，并且不同强度和特性的金属材料，在不同强度和特性的爆炸载荷作用下，发生不同强度和特性的相互作用──冲击碰撞，便在结合界面上形成不同形状和参数（波长、波辐和频率）的波形。

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。

焊接中的爆炸焊技术焊接是一种将两个金属元件连接在一起的技术。

但是，在焊接过程中，我们常常会碰到来自爆炸焊技术的挑战。

本文就将介绍什么是爆炸焊，它的优缺点以及如何使用它。

1. 爆炸焊的介绍爆炸焊是一种将两个金属元件连接在一起的技术，是通过将金属板材或板材与容器等层叠在一起，并且使用高能源密度形成的爆炸波使之压合的一种技术。

2. 爆炸焊的过程爆炸焊的过程可以分为四个主要步骤。

首先，将两个金属元件放置在一起，并且加热他们，直到金属板材之间形成液态层。

然后，释放高能量，形成爆炸波，并且将需要连接的两个部分压合在一起。

第三步是等待金属分子重新排列并形成新的化合物，并夯实连接。

最后，待材料冷却后，新的连接就完成了。

3. 爆炸焊的优点和缺点与其他常用的焊接方法相比，爆炸焊有许多优点。

首先是速度。

爆炸焊通常只需要几毫秒的时间来完成，这意味着它比其他焊接技术快得多。

其次，爆炸焊对于连接不同种类金属也非常适用，例如铝与金属的连接。

此外，爆炸焊对于加入其他材料比较灵活。

爆炸焊还可以创造出高质量的连接，可以在密封管道和容器中使用。

然而，爆炸焊有几个主要的缺点。

首先，它通常需要高能量，比其他焊接方法更危险。

其次，爆炸焊可能产生较高的温度，可能会对周围的材料和设备产生损害。

此外，使用爆炸焊技术合成的连接倾向于比其他技术合成的连接更脆弱。

4. 如何使用爆炸焊技术要使用爆炸焊技术，需要保证对材料的选择和成形的认真分析。

如果需要使用爆炸焊技术，还应该根据制造商的建议来决定何时使用这种技术。

使用钳子或者其他夹边工具可以确保金属片之间的压合。

当然，最重要的是使用爆炸焊技术时保持安全。

为了保护自己和周围的设备，请务必遵循正确的安全操作方法。

5. 结论爆炸焊是一种非常有挑战的技术，但是，它有许多优点。

如果您正在寻找一种快速，高质量的方法将金属连接在一起，并且已经研究了材料和设备的安全性，那么爆炸焊技术可能是一个不错的选择。

当然，您需要根据自己的情况来决定是否需要使用它。

爆炸焊接工艺简介爆炸焊接是一种传统的焊接工艺，通过利用爆炸能量在金属材料之间产生高温和高压，实现金属材料的连接。

本文将对爆炸焊接的工艺原理、应用范围以及优缺点进行简要介绍。

一、工艺原理爆炸焊接的工艺原理是通过在两个或多个金属材料的接触面之间施加高压和高温，使得金属材料发生局部的液态或者塑性形变，并在材料相互接触的时候形成金属结合。

这种焊接方式常用于连接高熔点金属，如钨、铌等。

爆炸焊接过程中，首先需要将要焊接的金属材料堆叠在一起，然后在堆叠材料的顶部放置一个爆炸物质。

当爆炸物质引爆时，会在瞬间产生高温和高压，使得金属材料融化或变形，并形成焊缝。

焊接完成后，可以通过热处理或者其他方法来进一步强化焊接接头。

二、应用范围爆炸焊接工艺具有一些独特的优点，因此在一些特殊的应用领域得到了广泛的应用。

以下是几个常见的应用范围：1. 航天航空领域：爆炸焊接被广泛应用于航天航空领域，尤其是连接高强度金属材料的焊接。

它可以用于制造航空发动机部件、储气罐等。

2. 能源行业：在核能行业中，爆炸焊接可用于制造核反应堆的表壳和燃料罐等组件。

此外，爆炸焊接还可以用于制造石油和天然气管道。

3. 建筑工程领域：爆炸焊接可以用于连接钢结构，如桥梁、高层建筑等。

4. 汽车制造业：爆炸焊接可以用于连接汽车发动机排气管、车身结构等。

三、优缺点爆炸焊接工艺有其独特的优缺点，具体如下：1. 优点：- 焊接速度快：爆炸焊接是一种瞬时焊接工艺，焊接时间很短，可以提高生产效率。

- 焊接强度高：爆炸焊接可以在金属材料的接触面上产生高压和高温，使得焊缝强度高且均匀。

- 可用于多种金属材料：爆炸焊接可以用于焊接各种金属材料，包括高熔点金属。

2. 缺点：- 设备投资大：爆炸焊接需要特殊的设备，包括爆炸物质、传输和控制系统等，设备投资较大。

- 环境污染：爆炸焊接过程中会产生大量的气体和噪音，对环境造成一定的污染。

- 不适用于薄材焊接：由于焊接过程中的高温和高压，爆炸焊接不适用于焊接薄材。

爆炸焊接技术及工程应用王宇新1,2，李晓杰1,2，王小红1,2，闫鸿浩1,2（1. 大连理工大学工程力学系，大连 116024； 2. 工业装备结构分析国家重点实验室，大连 116024）[摘要] 爆炸焊接作为一种特殊焊接技术广泛应用于生产各种金属复合板材，爆炸焊接复合板材不仅结合强度高，还可以实现多种不同金属材料的大面积复合，从而有效地降低了贵金属材料成本。

除了介绍爆炸焊接基本原理、爆炸焊接窗口和试验技术外，还对当前爆炸焊接新技术和新产品开发作了讨论，同时也介绍了爆炸焊接复合金属材料在不同行业领域的应用以及未来的发展前景。

关键词： 爆炸焊接；复合板；焊接窗口；爆炸试验；复合管DOI:10.16080/j.issn1671–833x.2019.12.042广泛应用，金属复合板产量也迅速增长。

到目前为止，我国金属爆炸焊接复合材料产量占据世界总量50%。

随着爆炸焊接理论和技术研发日臻成熟，金属复合板材应用行业不断拓宽，各类金属复合板产量也在持续增长，在轨道交通、船舶工业、化工业、核工业、航空航天和武器装备等领域发挥了不可替代的作用。

本文将对爆炸焊接基本理论、试验方法、新技术和新产品进行介绍，并对爆炸焊接技术的应用前景加以分析。

爆炸焊接理论1 爆炸焊接基本原理爆炸焊接属于一种物理焊接技术，是利用炸药爆轰压力驱动复板与基板高速碰撞，碰撞界面的金属材料发生塑性变形和熔化，从而使得两种金属紧密地结合在一起[7–8]。

金属爆炸焊接基本原理如图1所示。

两种金属板材爆炸焊接通常是将基板与复板在地面上平行布置，然后炸药均匀铺装在复板上表面，复板与基板需要保持一定的初始间隙。

20世纪50年代，美国开始研究金属爆炸焊接技术，并由杜邦公司成功实现了大面积金属复合板的爆炸焊接。

1958年，日本延冈火药厂、旭化成工业公司、三菱钢铁研究所和神户钢铁公司等企业相继开展了爆炸焊接技术研究与金属复合板加工业务。

此后，前苏联、英国、瑞典、德国等也陆续应用爆炸焊接技术开发金属复合材料，促使爆炸焊接技术逐步走向成熟[1–3]。