一种镁合金/不锈钢复合板的爆炸焊接成型方法技术

本发明专利技术涉及一种镁合金/不锈钢复合板的爆炸焊接成型方法，是针对镁合金板耐腐蚀性能差、不锈钢板耐腐蚀性能优良的情况进行爆炸焊接成型，采用铵油炸药，在地面砂粒基座上进行远距离瞬时爆炸焊接成型，此爆炸焊接方法成型速度快，结合界面形成了冶金结合界面，界面结合牢固，界面剪切强度高、结合率好，镁合金/不锈钢复合板的结合界面剪切强度达135.5MPa，爆炸焊接结合程度为95.4％，焊接过程安全可靠，是先进的制备镁合金/不锈钢复合板的爆炸焊接成型方法。

Explosion welding forming method for magnesium alloy / stainless steel composite plate

The invention relates to a magnesium alloy / stainless steel composite plate explosive welding method for magnesium alloy plate and poor corrosion resistance, excellent corrosion resistant stainless steel plate for forming explosive welding, using ANFO, long-distance sand on the ground base on instantaneous explosive welding, the explosive welding forming speed soon, the interface with the formation of a metallurgical bonding interface, interface bonding strength, shear strength, high binding rate, the interfacial shear strength of 135.5MPa combined with magnesium alloy / stainless steel composite plate, combined with the level of 95.4% explosive welding, the welding process is safe and reliable, advanced preparation of magnesium alloy / stainless steel composite plate by explosive welding forming method.

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金/不锈钢复合板的爆炸焊接成型方法
本专利技术涉及一种镁合金/不锈钢复合板的爆炸焊接成型方法，属于有色金属板与黑色金属板复合连接材料的加工与制造的

技术介绍
镁合金材料具有轻质高强和储量丰富的优势，是21世纪最具发展前景的有色轻金属材料；由于镁的电极电位低，E＝-2.73V，而且镁的氧化物分子体积与其原子体积之比小于1，故在镁金属表面形成的氧化膜为疏松多孔结构，无法对镁基体内部结构起到有效的保护作用，耐腐蚀性能差，严重影响和制约着镁及镁合金材料应用；不锈钢具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性，冲压、弯曲等热加工性能好，广泛应用于汽车配件、医疗器件和食品工业；如果在镁合金板上面复合一层耐腐蚀性能优良的不锈钢板，可以很好地改善镁合金材料表面的耐腐蚀性能，有利于拓宽镁合金的应用范围。爆炸焊接技术是利用爆炸产生的爆轰波，使待焊金属板材接触面发生高速碰撞，在接触面产生局部熔化或塑性变形，致使接触面紧密结合，适合异种金属材料的焊接及层状复合材料的制备，以改善基板材料的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。镁合金板是有色轻金属材料，不锈钢是钢铁材料，其力学性能存在很大差异，如何把镁合金板和不锈钢板爆炸焊接在一起，是难度很大的工艺技术，现在还处于科学研究中。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的是针对
技术介绍
的状况，对有色金属镁合金板和黑色金属不锈钢板进行爆炸焊接成型，使用铵油炸药，采用倾斜法安装，爆炸焊接成型镁合金/不锈钢层状复合板，以改善镁合金板的耐腐蚀性能，拓宽镁合金板的应用范围。技术方案本专利技术使用的化学物质为：镁合金板、不锈钢板、铵油炸药、雷管、引线、铝箔、三合板、黄油、砂粒、无水乙醇，其组合准备用量如下：以克、毫米、毫升为计量单位爆炸焊接制备镁合金/不锈钢复合板：(1)打磨基板、复板的待焊接表面确认镁合金板为基板，不锈钢板为复板；①将镁合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，去除表面氧化膜，使表面光洁、平整，表面粗糙度为Ra2.5～5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁净；②将不锈钢板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，去除表面氧化膜，使表面光洁、平整，表面粗糙度为Ra2.5～5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁净；(2)卷制间隙柱将铝箔置于钢质平板上，用夹钳卷制成圆筒状，尺寸分别为Φ10mm×0.5mm×2mm，5个；Φ10mm×0.5mm×25mm，5个；Φ10mm×0.5mm×50mm，5个；(3)预制炸药框架将三合板置放于钢质平板上，裁剪、粘合炸药框架，炸药框架尺寸为：350mm×650mm×30mm；(4)确认铵油炸药性能铵油炸药为固态粉体，其组成为硝酸铵90％、柴油7％、木粉3％，均匀混合而成；性能：爆炸速度2300～2800m/s,密度0.89g/cm3，爆炸力2000～2300MPa；(5)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，地面呈矩形，尺寸为10000mm×5000mm，周边10m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700mm×400mm，砂粒高度为600mm，顶部平面尺寸为600mm×300mm，呈等腰梯形；③置放基板—镁合金板将基板—镁合金板平整置于砂粒顶部，并与砂粒、地面平行；④置放铝箔片—间隙柱将卷制的高度为2mm、25mm和50mm的各三个铝箔片间隙柱等间距置放于基板的起始端、中间部位和末端；⑤置放复板—不锈钢板将不锈钢板置放于铝箔片间隙柱上部，调整铝箔片间隙柱的相对位置，调整复板与基板形成的倾斜角为5°±1°；⑥在复板上部涂覆缓冲保护层黄油层用毛刷将黄油均匀涂覆在复板上部，黄油层厚度为1mm；⑦置放药框及铵油炸药将预制的矩形药框平行置放在黄油层上部，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监测炸药厚度，并保证铺置的药层厚度均匀；⑧安装雷管及引线在药框内铵油炸药的左角部安装电雷管，并固牢；将电雷管引线接出爆炸现场60000mm处，为爆炸安全距离；爆炸现场及周边保持干燥，相对湿度≤10％；(6)爆炸成型①电雷管引爆器通过屏蔽电缆引爆电雷管，铵油炸药瞬时发生爆炸；②铵油炸药爆炸产生的爆炸冲击波瞬间冲击复板，利用复板向基板的高速运动，使间隙柱向周边飞出，复板和基板发生强烈碰撞接触，瞬间完成焊接，成镁合金/不锈钢复合板；(7)清理爆炸焊接成型现场将爆炸焊接成型后的现场进行清理，清除砂粒，保存爆炸成型的镁合金/不锈钢复合板；(8)超声波探伤镁合金/不锈钢复合板对爆炸焊接成型的镁合金/不锈钢复合板用超声波探伤仪测定爆炸焊接的结合程度，超声波频率2.5MHz，爆炸焊接结合率为95.4％；(9)机械切割镁合金/不锈钢复合板，打磨将镁合金/不锈钢复合板置于钢质平板上，用机械切割周边，成规则形状；将切割后的矩形镁合金/不锈钢复合板用砂纸打磨正反表面及周边，使正反表面及周边光洁；(10)热处理回火将打磨后的镁合金/不锈钢复合板置于热处理炉中，进行回火，回火温度200℃，回火时间3h，以消除表面硬化层及残余应力；回火后关闭热处理炉，然后随炉冷却至25℃；(11)清理、清洗将回火后的镁合金/不锈钢复合板用砂纸打磨正反表面及周边氧化层，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁净；(12)检测、分析、表征对爆炸焊接成型后的镁合金/不锈钢复合板的结合界面微观组织、界面结合强度进行测试、分析和表征；用扫描电子显微镜进行金相组织分析；用电子万能试验机进行结合强度测试；结论：爆炸焊接成型的镁合金/不锈钢复合板为银灰色板形，镁合金/不锈钢复合板的结合界面出现熔化层导致的冶金结合层，基板与复板的界面结合紧密，镁合金/不锈钢复合板的界面结合强度达135.5MPa，爆炸焊接结合率为95.4％。有益效果本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的先进性，是针对镁合金板耐腐蚀性能差、不锈钢板耐腐蚀性能优良的情况进行爆炸焊接成型，采用铵油炸药，在地面砂粒上进行瞬时爆炸焊接成型，制成镁合金/不锈钢层状复合板，此爆炸焊接方法成型速度快，结合界面达到冶金结合，界面结合强度高、结合率好，镁合金/不锈钢复合板的结合界面剪切强度达135.5MPa，爆炸焊接结合率为95.4％，焊接过程安全可靠，是先进的制备镁合金/不锈钢复合板的可靠有效方法。附图说明图1、镁合金/不锈钢复合板爆炸焊接成型状态图图2、镁合金/不锈钢复合板爆炸焊接成型后外观形貌图图3、镁合金/不锈钢复合板爆炸焊接成型后结合界面形貌图图4、镁合金/不锈钢复合板爆炸焊接成型后结合界面微观形貌图图5、镁合金/不锈钢复合板结合界面压剪试验载荷-位移曲线图图中所示，附图标记清单如下：1、电雷管引爆器，2、屏蔽电缆，3、电雷管，4、铵油炸药，5、炸药框架，6、黄油缓冲保护层，7、不锈钢复板，8、间隙柱，9、镁合金基板，10、砂粒基座，11、土质地面。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步说明：图1所示，为镁合金/不锈钢复合板爆炸焊接成型状态图，各部位置要正确，按量配制，按序操作。镁合金/不锈钢复合板的爆炸焊接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、不锈钢复板、黄油缓冲保护层、炸药框架、铵油炸药、电雷管、屏蔽电缆、电雷管引爆器，是在铵油炸药的爆炸冲击波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金/不锈钢复合板的爆炸焊接成型方法，其特征在于：使用的化学物质为：镁合金板、不锈钢板、铵油炸药、雷管、引线、铝箔、三合板、黄油、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

【技术特征摘要】
1.一种镁合金/不锈钢复合板的爆炸焊接成型方法，其特征在于：使用的化学物质为：镁合金板、不锈钢板、铵油炸药、雷管、引线、铝箔、三合板、黄油、砂粒、无水乙醇，其组合准备用量如下：以克、毫米、毫升为计量单位爆炸焊接制备镁合金/不锈钢复合板：(1)打磨基板、复板的待焊接表面确认镁合金板为基板，不锈钢板为复板；①将镁合金板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，去除表面氧化膜，使表面光洁、平整，表面粗糙度为Ra2.5～5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁净；②将不锈钢板置于钢质平板上，用砂纸打磨正反表面及周边，去除表面氧化膜，使表面光洁、平整，表面粗糙度为Ra2.5～5μm，然后用无水乙醇擦洗正反表面及周边，使其洁净；(2)卷制间隙柱将铝箔置于钢质平板上，用夹钳卷制成圆筒状，尺寸分别为Φ10mm×0.5mm×2mm，5个；Φ10mm×0.5mm×25mm，5个；Φ10mm×0.5mm×50mm，5个；(3)预制炸药框架将三合板置放于钢质平板上，裁剪、粘合炸药框架，炸药框架尺寸为：350mm×650mm×30mm；(4)确认铵油炸药性能铵油炸药为固态粉体，其组成为硝酸铵90％、柴油7％、木粉3％，均匀混合而成；性能：爆炸速度2300～2800m/s,密度0.89g/cm3，爆炸力2000～2300MPa；(5)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，地面呈矩形，尺寸为10000mm×5000mm，周边10m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700mm×400mm，砂粒高度为600mm，顶部平面尺寸为600mm×300mm，呈等腰梯形；③置放基板—镁合金板将基板—镁合金板平整置于砂粒顶部，并与砂粒、地面平行；④置放铝箔片—间隙柱将卷制的高度为2mm、25mm和50mm的各三个铝箔片间隙柱等间距置放于基板的起始端、中间部位和末端；⑤置放复板—不锈钢板将不锈钢板置放于铝箔片间隙柱上部，调整铝箔片间隙柱的相对位置，调整复板与基板形成的倾斜角为5°±1°；⑥在复板上部涂覆缓冲保护层黄油层用毛刷将黄油均匀涂覆在复板上部，黄油层厚度为1mm；⑦置放药框及铵油炸药将预制的矩形药框平行置放在黄油层上部，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监测炸药厚度，并保证铺置的药层厚度均匀；⑧安装雷管及引线在药框内铵油炸药的左角部安装电雷管，并固牢；将电雷管引线接出爆炸现场60000mm处，为爆炸安全距离；爆炸现场及周边保持干燥，相对湿度≤10％；(6)爆炸成型①电雷管引爆器通过屏蔽电缆引爆电雷管，铵油炸药瞬时发生爆炸；②铵油炸药爆炸产生的爆炸冲击波瞬间冲击复板，利用复板向基板的高速运动，使间隙柱向周边飞出，复板和基板发生强烈碰撞接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文先，张婷婷，范述宁，魏屹，曹晓卿，闫志峰，王玢，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14