专利名称：一种大面积铅-钢复合板的爆炸焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种金属复合材料制造领域技术，特别是一种大面积铅-钢复合板的 爆炸焊接方法。
背景技术：
铅是一种低熔点、低硬度的有色金属，对振动、声波、X射线有较强的衰减能力，在 某些环境或介质中有良好的耐蚀性，铅板材在国民经济各领域中有广泛应用，如蓄电池、放 射性防护、稀硫酸容器衬里、电极等。由于铅板自身的低强度，限制了其在工程结构方面的 应用，因此，铅和钢组成的复合板完美地解决了这一工程应用问题，从而具有广阔的应用前
旦
ο传统的铅-钢复合板生产方法有浇注法、电解法等，但这些生产方法普遍存在结 合强度低、能耗高、环保不达标等缺点。至于爆炸焊接方法制造铅-钢复合板，虽有研究报 道，但真正实现工业应用的还没有。原因是铅-钢复合有以下难点一是铅的硬度太小， 仅为f^kgf/mm2左右，约为钢的1/30，在大面积焊接时，铅板难以支撑，从而难以保证铅和 钢之间均勻的间距，且铅板与爆轰产物直接接触，表面会造成严重烧伤。二是铅的熔点、强 度过低，和钢的力学性能差异悬殊，爆炸焊接窗口狭小，比如钢的熔点1540°C，铅的熔点仅 2700C ；钢的抗拉强度一般在400MPa以上，而铅仅为15MI^左右，这就导致两种金属爆炸复 合时，界面易出现熔化、汽化等问题，难以实现有效的结合。《爆炸焊接和金属复合材料原理和应用》一书259 262页提到了铅复合板的冷 爆炸焊接，将焊接时铅的温度由爆炸前的^ K降到77Κ，通过降温提高铅的强度，得到较好 的复合质量。如将2m2的铅板在野外爆炸时降到如此低温，显然是困难且难以实现工业生 产的。文中还提到基复板间加铅球做支承的方法，但铅球体积大，爆炸后成为基复板间的夹 杂，并且数目众多，显然对复合是不利的。公开号为CN 1586785A的中国专利“低熔点金属复合板的爆炸焊接方法”提出在 基复板间加过渡层金属来改善复合效果的办法，其核心是在基复板间布置一层薄金属过渡 板，复层金属先与过渡金属撞击，因为过渡金属板很薄，二者接触产生的热量较小，避免了 复层金属的过渡熔化，从而提高了爆炸焊接上限。铅和钢的爆炸焊接性能差异悬殊，爆炸焊 接窗口狭小，爆炸焊接参数较难选择是公认的，该发明采用加金属过渡层的方法扩大了爆 炸焊接窗口，显然增加了安装困难。该文件也没有提复合面积，但从其附图可知，如果复合 面积扩大，因为铅板软、过渡板薄，复板与过渡板、过渡板与钢板间都要安放很多支撑，以保 证有均勻间隙，间隙的稠密安放将对复合质量造成较大负面影响。以上两种方法不仅操作困难，且同样难以实现大面积的铅-钢复合板爆炸复合生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大面积铅-钢复合板的爆炸焊接方法，解 决其铅软难以支承、表面烧伤严重、界面熔化和汽化等问题，使利用该方法制造的大面积 铅-钢复合板具有良好的复合质量。为了实现解决上述技术问题的目的，本发明的一种大面积铅-钢复合板的爆炸焊 接方法，包括采用基层钢板和复层铅板，具体技术方案为
(1)、在复层铅板表面加装强度较高的金属板，把复层铅板和强度较高的金属板二者用 胶粘剂粘结在一起；这样可以解决铅板过软，难以支撑的问题，同时也保护了铅板表面，使 其在爆炸过程中免于烧伤，出现坑凹不平等缺陷；
(2)、使用铅-钢爆炸焊接专用炸药主炸药为膨化硝铵，辅料为氯化钠和憎水珍珠岩， 按以下重量百分比配比膨化硝铵45 48份，氯化钠48 51份，珍珠岩4 6份，保证爆 速范围1200m/s 1500m/s，同时远端采用斜坡式布药，斜坡式布药长度为200mm 500mm， 满足铅、钢狭窄的爆炸焊接窗口，实现包括边界末端在内的各个部位的良好结合。(3)、基层钢板与复层铅板间距6mm 10mm，金属板和复层铅板粘接紧密，两板间 不留杂物、间隙、气孔，炸药在金属板表面自然堆积布药。进一步具体的技术方案可以是所述的强度较高的金属板，其强度大于铅板，表面 平整，抗拉强度在400MPa以上，厚度一般为1. 5mm 3mm。更进一步具体的，所述的强度较 高的金属板可以是铁皮板、不锈钢板或者钢板。进一步具体的技术方案还可以是所述的保证爆速范围1200 1500m/s的具体方 法是通过调整铅-钢爆炸焊接专用炸药三组分的配比比例实现，珍珠岩比例增加，爆速降 低。进一步具体的技术方案还可以是所述的斜坡式布药其具体方法为距远端 200mm-500mm开始斜坡式布药，到最远端药厚降低到30mm-50mm。进一步具体的技术方案还可以是所述的铅-钢爆炸焊接专用炸药其具体要求 是膨化硝铵、氯化钠、珍珠岩均为粉末状，膨化硝铵爆速大于3200m/s，猛度12 14，密度 0. 6 g/cm3 0. 8g/cm3 ；氯化钠密度1. 2g/cm3 1. 5g/cm3 ；珍珠岩为憎水型的，密度0. 055g/ cm3 0. 075g/cm3。这些技术方案，包括进一步以及更进一步具体的技术方案也可以互相组合或者结 合，从而达到更好的技术效果。铅-钢复合材料充分发挥了铅和钢两种金属的优异性能，爆炸焊接方法与传统 的浇注法、电解法相比有明显优势。而本发明不仅实现了铅-钢复合板的大面积焊接，且 具有优良的复合质量，在化工、电解等行业都有广阔的应用前景。事实上，以本发明生产的 铅-钢复合电极板已在国内成功应用。本专利选用的炸药配方、布药工艺、安装方法就实现了铅和钢的直接焊接。采用在 铅板上表面加金属板并呈整体，相当于增加了复板强度，支撑摆放距离可以放宽5倍以上， 使复合质量更加完美。通过采用上述技术方案，本发明的一种大面积铅-钢复合板的爆炸焊接方法，具 有以下的有益效果
1)实现铅板的支撑，使大面积铅-钢复合板的爆炸焊接得以实施；2)消除了表面烧伤和边界效应对爆炸复合的负面影响，使铅-钢复合板一次复合率大 于98%，且具有较高结合强度。
图1是本发明的爆炸焊接安装示意图
1.电雷管；2.金属板；3.支承；4.炸药；5.复层铅板；6.基层钢板；7.粘土地基。
具体实施例方式如图1所示将基层钢板6和复层铅板5用抛光页轮或砂布打磨干净，除去表层的 金属氧化物，露出金属光泽，将基层钢板6置于粘土地基7上，将复层铅板5与金属板2用 粘接剂粘接为整体，并通过支承3置于基层钢板上方，炸药4布放在金属板2上表面。用8 号工业电雷管1引爆，爆炸复合获得铅-钢复合板。基于本发明的三个实施例均取得较好 的复合效果，详见表1。
权利要求
1.一种大面积铅-钢复合板的爆炸焊接方法，包括采用基层钢板(6)和复层铅板(5)， 其特征是具体技术方案为(1)、在复层铅板(5)表面加装强度较高的金属板(2)，把复层铅板(5)和强度较高的金 属板(2) 二者用胶粘剂粘结在一起；这样可以解决铅板过软，难以支撑的问题，同时也保护 了铅板表面，使其在爆炸过程中免于烧伤，出现坑凹不平等缺陷；(2)、使用铅-钢爆炸焊接专用炸药主炸药为膨化硝铵，辅料为氯化钠和憎水珍珠岩， 按以下重量百分比配比膨化硝铵45 48份，氯化钠48 51份，珍珠岩4 6，保证爆速 范围1200 m/s 1500m/s，同时远端采用斜坡式布药，斜坡式布药长度为200mm 500mm， 满足铅、钢狭窄的爆炸焊接窗口，实现包括边界末端在内的各个部位的良好结合；(3)、基 层钢板(6)与复层铅板(5)间距6mm 10mm，金属板(2)和复层铅板(5)粘接紧密，两板间 不留杂物、间隙、气孔，炸药在金属板(2)表面自然堆积布药。
2.根据权利要求1所述大面积铅-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征是所述的强度 较高的金属板(2)，其强度大于铅板，表面平整，抗拉强度在400MPa以上，厚度为1. 5mm 3mm ο
3.根据权利要求2所述大面积铅-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征是所述的强度 较高的金属板(2)是铁皮板、不锈钢板或者钢板。
4.根据权利要求1所述大面积铅-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征是所述的保证 爆速范围1200 1500m/s的具体方法是通过调整铅-钢爆炸焊接专用炸药三组分的配比 比例实现，珍珠岩比例增加，爆速降低。
5.根据权利要求1所述大面积铅-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征是所述的 斜坡式布药其具体方法为距远端200mm-500mm开始斜坡式布药，到最远端药厚降低到 30mm-50mmo
6.根据权利要求1所述大面积铅-钢复合板的爆炸焊接方法，其特征是所述的铅-钢 爆炸焊接专用炸药其具体要求是膨化硝铵、氯化钠、珍珠岩均为粉末状，膨化硝铵爆速大 于 3200m/s，猛度 12 14，密度 0. 6g/cm3 0. 8g/cm3 ；氯化钠密度 1. 2g/cm3 1. 5g/cm3 ； 珍珠岩为憎水型的，密度0. 055g/cm3 0. 075g/cm3。
全文摘要
本发明介绍了一种大面积铅-钢复合板的爆炸焊接方法，包括采用基层钢板和复层铅板，在复层铅板表面加装强度较高的金属板，把复层铅板和强度较高的金属板二者用胶粘剂粘结在一起；专用炸药配比膨化硝铵45～48份，氯化钠48～51份，珍珠岩4～6份，保证爆速范围1200m/s～1500m/s，同时远端采用斜坡式布药。本发明方法实现铅板的支撑，使大面积铅-钢复合板的爆炸焊接得以实施；消除了表面烧伤和边界效应对爆炸复合的负面影响，使铅-钢复合板一次复合率大于98%，且具有较高结合强度。
文档编号B23K103/18GK102059445SQ20101059291
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者侯发臣, 刘金涛, 徐宇皓, 李军, 邓光平, 韩刚 申请人:洛阳双瑞金属复合材料有限公司