爆炸焊接.ppt

稀有金属爆炸焊接复合材料－钛/钢复合板 验收与鉴定汇报
2009年12月27日
项目编号：
200704019
承研单位：
南京宝泰特种材料有限公司
南京理工大学
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目录
研究目的
研究内容及指标完成情况
主要创新点
后续发展及应用情况
知识产权情况
建议
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一、研究目的
针对电力、石化等行业对爆炸复合材料的需求，在研究大面积钛钢复合板的爆炸焊接窗口和爆炸焊接参数、边界效应的消除等的基础上实现大面积(20平方米 )、高复合率(大于98％ )的钛钢复合材料的爆炸焊接，使产品质量稳定并顺利实现产业化。
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二、研究内容及指标完成情况

针对双层钛钢的爆炸复合，借助于爆炸焊接理论上限、下限、声速限、流动限的计算方法确定了其爆炸焊接窗口并基于C++语言编写了爆炸焊接窗口计算程序。
图1 平行法爆炸焊接示意图
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流动限：
Kv——常数，取10~12；
σbmax ——基复板两种材料强度的最大值；
Ρmin——基复板两种材料密度的最小值。
（1）
声速限：
（2）
C0min——为基复板两种材料声速的最小值
上限：
ρ,Cp,α,h,C0——分别是密度、比热、热扩速率、厚度、声速；
N——上限理论系数，；
Tmpmin——双金属的最低熔点温度；
tmin——反射拉伸波到达焊接界面的最短时间；
tmin =min(2h1/C01, 2h2/C02)。
（3）
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下限：
计算产生射流的最小碰撞速度Vpmin1,Vpmin2：公式（4）
分别计算出两种金属的最小可焊压力Pmin1 ,Pmin2：公式（5）和（6）
分别求出两种金属的碰撞速度：公式（7）
计算双金属的可焊最小碰撞速度：公式（8）
计算双金属爆炸焊接下限：公式（9）
（5）
（4）
（7）
（6）
（9）
（8）
图2 爆炸焊接下限计算流程
Hv——材料维氏硬度；
K——常数，~；
D——炸药爆速；
C0——材料声速。
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表1 钛钢金属性能
物理量
单位
TA2
20钢
Q235
密度ρ
kg/m3
4510
7850
7850
屈服强度σs
MPa
140
245
235
抗拉强度σb
MPa
220
410
375~500
维氏硬度Hv
MPa
1600
1010
1166
熔点Tm
K
1943
1809
1400
比热cp
J/()
519
481
480
导热系数k
J/()

42
48
声速C
m/s
4695
4595
4600
热扩散率
m2/s
×10-6
×10-5
×10-5
可焊压力常数λ
无量纲



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图2 爆炸焊接窗口计算程序
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最小飞板
速度
炸药爆速
动态碰撞角
图3 爆炸焊接参数
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等效正碰撞激波模型
最小能量模型
284m/s
247m/s
Vsf——飞板体波波速；
Pmin——实现焊接所需的最小冲击压力；
tf ——飞板厚度；
E——实现焊接单位面积所需最小能量。
钛质飞板厚度5mm
（10）
（11）
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