钛钢不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法.pdf

本发明涉及的是金属爆炸复合工艺，其特征是：包括以下步骤：基材处理、复材处理、涂刷及配对、爆炸复合、补焊、热处理、后续处理。本发明提供的方法，能够有效的将钛板、不锈钢板与普通钢板复合，从而在保证复合钢板具有钛和不锈钢所有的优点的前提下，拥有了需要的强度，从而节约了昂贵金属的使用量。同时本方法提供的产品具有很高的爆炸焊接质量，保证长期稳定使用不会脱落。

1、  钛-钢-不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法，其特征是：包括以下步骤：
a、基材处理：校平，使钢板不平度＜5mm/m；且整板面≤10mm/全长(宽)；管板用板面不平度＜1.5mm/m；且整板面≤2.5mm/全长(宽)；再将钢板水平放置，使用砂轮进行打磨，清除表面杂物，使表面光洁、平整，表面粗糙度为Ra12.5μm，再进行抛磨光洁；
b、复材处理：保证钛板和不锈钢板的板面不平度＜5mm/m；且整板面≤10mm/全长或全宽；管板用板面不平度＜1.5mm/m；且整板面≤2.5mm/全长或全宽；再放平，使用砂带或叶轮顺长度打磨光洁；
c、涂刷及配对：将钛板和不锈钢板涂刷上复材保护剂，然后和钢板三者配对；
d、一次爆炸复合：将钢板水平放置，不锈钢板在其上平行放置，在不锈钢板外表面均匀放置炸药，通过雷管引爆，在高制动压力下，不锈钢板和钢板的表面就牢牢的粘结在一起；
e、将复合后的不锈钢复合钢板进行清洗、100％超声波探伤，未复合区域再进行补焊，补焊后热处理、校平；
f、打磨不锈钢复合钢板的基材和复材钢板面，进行配对；
g、二次爆炸复合：将一次复合后的钢板放平，钛板在钢板表面上平行放置，在钛板外表面均匀放置炸药，通过雷管引爆，在高制动压力下，钛板和钢板的表面就牢牢的粘结在一起；
h、补焊：二次爆炸复合之后，复合钢板经100％UT检测未复合区域予以补焊；
i、热处理：补焊后的复合钢板进行热处理，以消除爆炸时产生的应力，保证基材的强度性能和焊缝及复材耐腐蚀性能的要求；
j、后续处理：将热处理后的复合钢板经过校平，切边，机械抛光或酸洗钝化后即得成品。

2、  如权利要求1所述的钛-钢-不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法，其特征是：在作复材处理时，钛板或不锈钢板的厚度≥5mm时，周边应开槽。

3、  如权利要求1所述的钛-钢-不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法，其特征是：钛板或不锈钢板在作复材处理之前可以进行拼接。

4、  如权利要求1所述的钛-钢-不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法，其特征是：所述的复材保护剂为水玻璃，其浓度(°Be)为16-20。

钛-钢-不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法
所属技术领域
本发明涉及的是金属爆炸复合工艺。
背景技术
钛的强度大，纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm2。有些钢的强度高于钛合金，但钛合金的比强度(抗拉强度和密度之比)却超过优质钢。钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件。推进剂和氧化剂的储箱以及高压容器。钛合金也是制作化工设备的重要抗蚀材料.由于其价格昂贵，为了满足需要，往往将钛和普通的金属(钢板)复合使用。在一些特定的使用环境，对复合后的钢板面也要具有耐腐蚀的要求，所以必须要进行进行二次复合。
爆炸焊接技术是通过炸药爆轰产生的高压脉冲载荷，推动一种材料(复材)高速倾斜碰撞另一种材料(基材)，其加载应力远远高于金属材料的屈服强度，加载过程的瞬间性(一般以毫秒计)，材料受载的局部性，交织发生在作用点的微小的邻近区域并且高速地移动等方式，实现两种金属的冶金结合，结合区呈现为波状的冶金结合。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。其最大特点是在瞬间能将金属组合，简单、迅速和强固地焊接在一起。与轧制、堆焊、浇铸等焊接技术相比爆炸焊接技术的优点在于：
广泛的材料适应性和可焊性，适用于大多可塑性金属或合金；尤其是对于大面积金属的焊接，可以说是唯一的连接方法；不仅适用于相溶性金属的组合，而且适用于非相溶性金属的组合，也适用于易产生脆性金属间化合物的金属及合金；具有良好的导热性，低的界面电阻，结合区无热影响区构成良好的接头性能，瞬间的热过程使界面没有或仅有少量的溶化。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛-钢-不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法以弥补现有技术之不足。
本发明的目的是这样实现的：钛-钢-不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法，其特征是：包括以下步骤：
a、基材处理：校平，使钢板不平度＜5mm/m；且整板面≤10mm/全长(宽)；管板用板面不平度＜1.5mm/m；且整板面≤2.5mm/全长(宽)；再将钢板水平放置，使用砂轮进行打磨，清除表面杂物，使表面光洁、平整，表面粗糙度为Ra12.5μm，再进行抛磨光洁；
b、复材处理：保证钛板和不锈钢板的板面不平度＜5mm/m；且整板面≤10mm/全长(宽)；管板用板面不平度＜1.5mm/m；且整板面≤2.5mm/全长(宽)；再放平，使用砂带或叶轮顺长度打磨光洁；
c、涂刷及配对：将钛板和不锈钢板涂刷上复材保护剂，然后和钢板三者配对；
d、一次爆炸复合：将钢板水平放置，不锈钢板在其上平行放置，在不锈钢板外表面均匀放置炸药，通过雷管引爆，在高制动压力下，不锈钢板和钢板的表面就牢牢的粘结在一起；
e、将复合后的不锈钢复合钢板进行清洗、100％超声波探伤，未复合区域再进行补焊，补焊后热处理、校平；
f、打磨不锈钢复合钢板的基材和复材钢板面，进行配对；
g、二次爆炸复合：将一次复合后的钢板放平，钛板在钢板表面上(没有复合钛合金的一面)平行放置，在钛板外表面均匀放置炸药，通过雷管引爆，在高制动压力下，钛板和钢板的表面就牢牢的粘结在一起；
h、补焊：二次爆炸复合之后，复合钢板经100％UT检测未复合区域予以补焊；
i、热处理：补焊后的复合钢板进行热处理，以消除爆炸时产生的应力，保证基材的强度等各项性能和焊缝及复材耐腐蚀性能的要求；
j、后续处理：将热处理后的复合钢板经过校平，切边，机械抛光或酸洗钝化后即得成品。
所述的钛-钢-不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法，其特征是：在作复材处理时，钛板或不锈钢板的厚度≥5mm时，周边应开槽。
所述的钛-钢-不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法，其特征是：当钛板或不锈钢板的尺寸过小时，在作复材处理之前进行拼接。
所述的钛-钢-不锈钢双面复合钢板的爆炸焊接方法，其特征是：所述的复材保护剂为水玻璃，其浓度(°Be)为16-20。
有益效果
本发明提供的方法，能够有效的将钛板、不锈钢板与普通钢板复合，从而在保证复合钢板具有钛和不锈钢所有的优点的前提下，拥有了需要的强度，从而节约了昂贵金属的使用量。同时本方法提供的产品具有很高的爆炸焊接质量，保证长期稳定使用不会脱落。
下面通过实施例对本发明作进一步描述：
具体实施方式
实施例：
基材下料工艺：
钢板应该有质量证明书，标志清楚；对有超声检测要求的钢板，应按照要求经超声检测合格；材料的钢号、规格、材料检验编号与质量跟踪卡一致。
按投质量跟踪卡料规格尺寸划线，划线时应该保证钢板矩形尺寸线的夹角为直角。钢板的长度和宽度偏差为0-5mm，对角线误差不大于3mm。
检查钢板的表面质量，如果发现钢板表面有质量缺陷时应及时处理合格。按划线进行气割或剪切，允许留适量的修磨余量，剪切后清理毛刺，气割后清除熔渣，切割面与钢板面应该垂直。平整光洁。不得有结疤、锯齿状、凹坑等缺陷，当出现上述缺陷时，允许修磨以达到切割表面平整。
钢板板面不平度≥5mm/m或整板面＞10mm/全长(宽)时应该进行校平，经校平后钢板板面的不平度应＜5mm/m，且整板面≤10mm/全长(宽)。
复合管板用钢板板面不平度≥1.5mm/m或整板面＞2.5mm/全长(宽)时应该进行校平，经校平后钢板板面的不平度应＜1.5mm/m，且整板面≤2.5mm/全长(宽)。
复材下料工艺：
检查钛板和不锈钢板的材质、规格。如果钛板或不锈钢板需要拼接时，其拼接要求如下：钛板或不锈钢板的宽度需要拼接时，原则上钛板或不锈钢板的拼接宽度尺寸≥300mm，当不能满足时，拼接宽度最小尺寸应＞250mm；钛板或不锈钢板的长度需要拼接时，钛板或不锈钢板的拼接焊缝位置应≤L/4中心线位置(L为钛板或不锈钢板总长度)。组装点焊应采用与产品施焊同型号、规格的焊条，每隔100mm点焊一点，点焊长度约4-6mm。再打磨和抛光焊缝。
放卷前清理滚式平板机，剪板机等设备内、外的杂物和尘土，并擦拭滚式平板机的辊筒，若手感不光滑时要用细纱布打磨光滑，放卷时应用木棒传送，防止钛板或不锈钢板表面划伤。
剪板按划线进行剪切，保留划线，再清除毛刺。等离子切割按划线切割，保留划线，清除熔渣，并用砂轮打磨割口锐角。
当钛板或不锈钢板厚度≥5mm时，周边应开槽：槽的中心线与复材边线的距离为10-20mm，槽的底面与复材的底面的距离为2-4mm；因为复材在复合的时候，在强大冲击力的作用下，复材的边缘在剪切力的作用下会被剪切脱落，那复材和基材的端面就会平齐，当复材的厚度较大时，剪切力不足以达到要求，就会影响复合板的边缘质量，为了达到效果，就可以在设定位置开槽以便顺利脱落。槽在刨床或车床上加工；如果用碳弧气刨开槽，应尽量保证槽口尺寸。气刨前应涂防飞溅涂料，气刨后应砂磨两侧的飞溅物及氧化物。
校平：钛板或不锈钢板的板面不平度≥5mm/m或且整板面＞10mm/全长(宽)时应校平，经校平后板面的；不平度＜5mm/m；且整板面≤10mm/全长(宽)；
复合管板用板面复合管板用钢板板面不平度≥1.5mm/m或整板面＞2.5mm/全长(宽)时应该进行校平，经校平后钢板板面的不平度应＜1.5mm/m，且整板面≤2.5mm/全长(宽)。
基材打磨工艺：
钢板复合表面的打磨面要均匀，不允许有氧化皮、麻点、凹坑等缺陷，而且要保证钢板厚度。
粗打磨用36号砂轮片(钢板厚度＜60mm时)或24号砂轮片(钢板厚度≥60mm时)，粗打磨时发现氧化皮、麻点、凹坑及打磨不均匀时，应及时处理后再进行打磨；粗打磨后后应及时清除打磨表面的磨屑。氧化皮、积尘等杂物。
精打磨用60号砂轮片，精打磨后应及时清除打磨表面的铁屑、积尘等杂物；精打磨后的打磨面平整、光洁。其表面粗糙度Ra12.5μm。
打磨后的钢板板面用不锈钢丝轮均匀的进行抛磨光洁。
复材打磨工艺：
钛板或不锈钢板的打磨采用砂带或叶轮顺长度方向打磨光洁，如果钛板或不锈钢板表面有缺陷需要打磨时可采用砂带进行打磨。
打磨要均匀，不允许出现氧化皮、麻点、凹坑等缺陷，要保证板或不锈钢板复材的厚度。打磨后应及时清除打磨表面的磨屑、积尘等杂物。
打磨后的钛板或不锈钢板复材表面应平整，呈现金属光泽。
复材保护剂涂刷工艺：
将钢板基材与钛板和不锈钢板复材进行配对，再将钛板或不锈钢板表面涂刷水玻璃，其浓度(°Be)为16-20，涂水玻璃的泡沫刷或者喷枪必须保持干净。爆炸复合前，应该严格控制基材和复材之间的间歇，确保复合质量。
一次爆炸复合：
将基材钢板水平放置，不锈钢板在其上平行放置，在不锈钢板外表面均匀放置炸药，炸药的爆速为炸药的爆速为1.8×10³-2.2×10³m/s、猛度为6-10mm、密度为0.6g/cm^-3-0.85g/cm^-3，通过雷管引爆，在高制动压力下，不锈钢和钢板的表面就牢牢的粘结在一起。
热处理、校平和打磨：
将一次爆炸复合后的复合钢板进行清洗、100％超声波检测，补焊未复合区域，补焊后进行热处理和校平；并打磨基材没有复合不锈钢的一面和复材复合面。
二次爆炸复合：
将爆炸复合后的钢板放平，普通钢板面向上，钛板在其上平行放置，在钛板外表面均匀放置炸药，炸药的爆速为炸药的爆速为1.8×10³-2.2×10³m/s、猛度为6-10mm、密度为0.6g/cm^-3-0.85g/cm^-3，通过雷管引爆，在高爆速下产生的热能，使钛板和钢板的表面就牢牢的粘结在一起。
补焊：
爆炸复合之后，经100％UT检测未复合区域予以补焊。复合后钢板表面缺陷深度不超过复合板公差之半的缺陷予以打磨平滑。
在待补焊区周围100mm范围内刷上防飞溅涂料，在碳弧气刨方向上，除采用防飞溅涂料外，还应作防飞溅隔板，不允许气刨时的飞溅物损伤板表面。用碳弧气刨将未结合部分的复层去掉，然后用砂轮将气刨表面的周围打磨干净，并将基层磨去0.5-1mm，周围磨出50-60度斜角。然后按照《不锈钢复合钢板焊接工艺守则》之规定施焊，复层补焊之后应采用Φ2.5mm焊条及小电流沿熔合线接一圈，以减小熔合线处的凹陷。
补焊处先用砂轮粗磨平整，然后用沙带抛光，最后补焊处及周围100mm范围内，应经UT和PT检查合格。
热处理工艺：
补焊后的复合钢板进行热处理，以消除爆炸时产生的应力，保证基材的强度等各项性能和焊缝及复材耐腐蚀性能的要求。
校平、切边工艺：
复合板的复层向上在七辊校平机或三辊卷板机上来回辊压校平，达到要求后划线，进行二次超声波检测合格后再按划线剪切(复合板厚度≤20mm)或等离子切割(复合板厚度＞20mm)；复合板四(圆)周边切割面与板面应垂直，且复合板四(圆)周边切割面应平整、光滑，不得有结疤、锯齿状、凹坑等缺陷，如果有上述缺陷允许修磨以达到要求。
机械抛光工艺或酸洗工艺：
使用叶轮对复合板复层表面进行抛光或酸洗钝化后即得成品，抛光后的成品其复层表面的连续磨纹必须一致。