一种局部真空环境下基于水压的高效爆炸复合管棒制备方法

1.本发明属于爆炸焊接领域，涉及一种局部真空环境下基于水压的高效爆炸复合管棒制备方法。


背景技术：

2.爆炸焊接是一种能够制备多金属复合材料的先进制造工艺，其工作原理是利用炸药爆炸产生的冲击力加速复层材料，使复层材料与基层材料高温高速碰撞进而使金属材料互相结合。爆炸焊接最大的特点是能将不同类型的金属材料在极短时间内牢固的焊接复合，制造出用途广泛的多金属复合材料。所谓多金属复合材料是指由两种或多种不同金属制成的，具有较高的机械性能的复合材料。例如多金属复合棒与多金属复合管，其在汽车制造、航空航天等行业中均具有重要的应用价值。实际上，在工业生产中单一金属材料已经无法满足对于多金属特性的需求，多金属复合材料的使用在工业中占据了不可替代的部分。
3.作为制备多金属复合材料的常用方法之一，爆炸焊接在拥有了其他复合技术无法比拟的优点的同时，尚有些许不足亟待解决：传统爆炸焊接在生产过程中无法自由调节待复合管材的尺寸，可操作性较低，且难以对薄壁管材进行焊接加工。一次焊接只能生产一组爆炸复合管，对炸药能量的利用率较低。而且在传统爆炸焊接中复层与基层材料间隙内的空气层较难及时排出，这种情况不仅会使待焊接材料的结合质量降低，更可能导致基层与复层材料完全无法结合。
4.另外，传统爆炸焊接多将炸药与待复合管材直接贴合，这导致炸药爆炸产生的高温常会对复合材料的表面造成破坏，影响产品质量，并且带来严重的粉尘与噪音等次生污染。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种局部真空环境下基于水压的高效爆炸复合管棒制备方法，目的在于解决生产过程中炸药与待复合管材直接接触所引起的复合材料表面烧蚀损伤，同时杜绝间隙内空气层在爆炸焊接过程中产生的负面影响。
6.本发明所采用的技术方案是一种局部真空环境下基于水压的高效爆炸复合管棒制备方法，其内容步骤包括以下方面：
7.1)由内至外将待复合棒材1、待复合管材2、小尺寸pvc管、大尺寸pvc管、待复合管材4、待复合管材5同轴设置；
8.2)将小尺寸pvc管和大尺寸pvc管之间填充炸药与雷管，构成爆炸装置；
9.3)利用密封条将待复合棒材1与待复合管材2、待复合管材4与待复合管材5之间的间隙两端密封并抽真空，构建真空间隙环境；
10.4)于待复合管材和爆炸装置之间注满水，构建水环境；
11.5)启动爆炸装置使待复合材料互相焊接结合，得到两组高质量爆炸复合管与复合棒。
12.传统爆炸焊接多将炸药与待复合材料直接贴合接触，这极大的增加了爆炸复合棒表面受到灼烧损伤的可能性，导致产品质量受到严重影响。并且传统制备爆炸复合棒基本不处理复合材料间隙的空气层，这不但可能使焊接过程中待复合材料的结合界面上出现大面积熔化，更甚者则导致待复合材料之间完全无法复合。
13.本发明提供了一种局部真空环境下基于水压的高效爆炸复合管棒制备方法，目的在于解决以上生产难点。其不仅在待复合管材与爆炸装置之间加装了不可压缩的水环境，避免了炸药与管壁直接接触所引起的材料表面烧蚀损伤；而且使用了密封条将待复合材料之间的间隙两端密封后抽真空，有效杜绝了间隙内未排净的空气层而对爆炸焊接过程的负面影响。本发明操作通俗易懂、制备方法简单且成本较低，一次焊接能够同时生产两根爆炸复合管，炸药的能量利用率较高；在实际生产过程中，通过合理调节水环境的厚度即可实现待复合材料的尺寸切换，具有更高的可操作性。
附图说明
14.图1为本发明的二维结构图，包括待复合棒材、待复合管材、水环境和真空环境、爆炸装置的设置；
15.图2为本发明的三维结构图
具体实施方式
16.以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
17.结合附图给出，一种局部真空环境下基于水压的高效爆炸复合管棒制备方法，包括以下步骤：
18.1)由内至外将待复合棒材1、待复合管材2、小尺寸pvc管3
‑
1、大尺寸pvc管3
‑
2、待复合管材4、待复合管材5同轴设置；
19.2)将小尺寸pvc管3
‑
1和大尺寸pvc管3
‑
2之间填充炸药与雷管，构成爆炸装置3；
20.3)利用密封条将待复合棒材1与待复合管材2、待复合管材4与待复合管材5之间的间隙两端密封并抽真空，构建真空间隙环境6；
21.4)于待复合管材和爆炸装置之间注满水，构建水环境7；
22.5)启动爆炸装置使待复合材料互相焊接结合，得到两组高质量爆炸复合管与复合棒。
23.与传统技术相比，本发明具有以下优点：
24.1)本发明制备简单且成本较低，炸药的能量利用率较高，一次焊接能够同时生产两根爆炸复合管棒。
25.2)本发明所引入的真空环境间隙有效解决了传统爆炸焊接难以克服的间隙气体排出不充分的问题，不仅杜绝了因间隙中残余空气层绝热压缩而引起的材料结合面的大面积熔化现象，而且还增强了爆炸复合管与复合棒的整体质量。
26.3)本发明将不可压缩的水环境填充于管材外壁与爆炸装置之间，通过改变水环境厚度来间接实现对待复合材料尺寸的调整，与传统方法相比可操作性更高。水环境的存在不但降低了生产过程中待复合材料因受炸药爆炸影响产生表面烧蚀损伤的风险，而且使爆炸焊接法能够对薄壁管材进行高质量加工处理。


技术特征：
1.一种局部真空环境下基于水压的高效爆炸复合管棒制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)由内至外将待复合棒材1、待复合管材2、小尺寸pvc管3
‑
1、大尺寸pvc管3
‑
2、待复合管材4、待复合管材5同轴设置；2)将小尺寸pvc管3
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1和大尺寸pvc管3
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2之间填充炸药与雷管，构成爆炸装置3；3)利用密封条将待复合棒材1与待复合管材2、待复合管材4与待复合管材5之间的间隙两端密封并抽真空，构建真空间隙环境6；4)于待复合管材和爆炸装置之间注满水，构建水环境7；5)启动爆炸装置使待复合材料互相焊接结合，得到两组高质量爆炸复合管与复合棒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述爆炸装置由pvc管、爆炸复合用炸药、雷管构成；所述爆炸装置壁厚为6.5～24mm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述待复合棒材1截面直径为3～15cm；所述待复合管材2壁厚为0.2～6.5mm；所述待复合管材4壁厚为0.1～.5mm；所述待复合管材5壁厚为8～21mm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述爆炸装置3与所述待复合管材2、待复合管材4之间存在水环境。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述水环境厚度可根据待复合棒材与管材的尺寸的实际需要任意设置。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述待复合棒材1与待复合管材2、所述待复合管材4与待复合管材5之间的间隙两端由密封条密封并抽真空，构成真空间隙环境。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述真空间隙环境厚度为待复合管材的0.4～2.2倍。

技术总结
本发明提供了一种局部真空环境下基于水压的高效爆炸复合管棒制备方法，包括：将待复合棒材1、待复合管材2、小尺寸和大尺寸pvc管、待复合管材4和5同轴设置；在小尺寸和大尺寸pvc管之间填充炸药与雷管构成爆炸装置；利用密封条将待复合棒材1与待复合管材2、待复合管材4和5之间的间隙两端密封并抽真空，构建真空间隙环境；于待复合管材和爆炸装置之间注满水，构建水环境；启动爆炸装置使待复合材料互相焊接结合，得到爆炸复合管与复合棒。本发明所提供的爆炸复合管棒制备方法，不仅杜绝了因间隙未排净的空气层导致的复合材料结合界面大面积熔化现象，还使待炸药的利用率得到了提升，有效解决了传统方法无法高质量加工薄壁材料的困难。料的困难。料的困难。


技术研发人员：缪广红 胡昱 汪泉 艾九英 祁俊翔 毕志雄
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：2021.09.06
技术公布日：2021/11/9