【摘要】爆炸焊接工藝在異種金屬焊接中運用十分廣泛，其專用炸藥占據(jù)十分重要的地位，對爆炸焊接專用炸藥的研究一直是焊接行業(yè)研究的重點。本文通過實驗的方式，對金屬爆炸焊接用低速膨化銨油炸藥進(jìn)行實驗研究，通過研究得出相應(yīng)結(jié)論，為以后的相關(guān)研究提供技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】爆炸焊接；膨化銨油炸藥；低爆速；爆炸性能

隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，人們在從事生產(chǎn)活動時對生產(chǎn)工具和材料的運用要求越來越高，為適應(yīng)現(xiàn)代化的生產(chǎn)要求，多種材料構(gòu)成的生產(chǎn)工具正被廣泛的運用在生產(chǎn)中，其中異種金屬材料在石油化工、煤礦企業(yè)中的使用越來越重要。為實現(xiàn)異種金屬的焊接，提高爆炸焊接工藝及焊接質(zhì)量，爆炸焊接用炸藥的研制成為相關(guān)研究人員的重要研究項目。實踐證明，為降低炸藥爆速，進(jìn)而獲得更好的焊接效果，對炸藥的爆炸性能提出了更高的要求。本文基于此背景，在傳統(tǒng)爆炸焊接用硝銨炸藥的基礎(chǔ)上，按照一定的配比在膨化銨油中加入爆速調(diào)節(jié)劑，使按照適當(dāng)配比獲得的炸藥爆速保持在爆炸焊接期望的范圍內(nèi)，獲得最佳焊接效果。

1.低速膨化銨油炸藥的配置

首先對膨化硝銨進(jìn)行加工，運用工具輪碾機(jī)，然后按照5.5%的比例在膨化硝銨中加入柴油并輪碾混合均勻，輪碾時間為25分鐘。此時混合形成的膨化銨油炸藥爆速為3300（30mm藥厚），此時的炸藥爆速不在爆炸焊接炸藥爆速的合理范圍之內(nèi)（2000～3000），需要進(jìn)行調(diào)整。此時混合形成的膨化銨油密度為0.44，遠(yuǎn)低于正常爆炸焊接所需的密度0.7～0.8，不利于常見復(fù)合金屬的焊接，需要進(jìn)行調(diào)整。

2.混合炸藥調(diào)節(jié)劑的選擇

對此前混合形成的膨化銨油炸藥進(jìn)行調(diào)整主要在三個方面，一是炸藥的爆速，二是密度，三是感度，這就需要稀釋劑來完成對炸藥的調(diào)整。運用稀釋劑對膨化銨油炸藥的調(diào)整要求為：爆速對藥厚不敏感，稀釋劑不影響膨化銨油炸藥的吸濕結(jié)塊性能，稀釋劑要具備較高的性價比和廣泛的來源。目前工業(yè)常用的稀釋劑有工業(yè)食鹽、珍珠巖和玻璃微珠，綜合分析三種稀釋劑的特性與配合性能可知，食鹽與珍珠巖能夠提高混合炸藥的密度，玻璃微珠能夠降低混合炸藥的密度。除此之外，食鹽與珍珠巖還能夠在爆轟感度方面是混合炸藥獲得提升。工業(yè)食鹽以較小的粒度優(yōu)勢避免膨化銨油炸藥在混合后的使用等過程中發(fā)生偏聚現(xiàn)象。本文選取工業(yè)食鹽和玻璃微珠按照一定比例的混合形成稀釋劑，對混合后的膨化銨油炸藥進(jìn)行調(diào)整。

3.稀釋劑含量對膨化銨油炸藥爆速的影響

本文進(jìn)行的稀釋劑對膨化銨油炸藥爆速影響的實驗主要從兩個方面實施：一是單純稀釋劑質(zhì)量比或藥厚的膨化銨油炸藥爆速影響；二是排除稀釋劑質(zhì)量比因素下，藥厚對膨化銨油炸藥爆速的影響。經(jīng)過實驗所統(tǒng)計的數(shù)據(jù)分析結(jié)果可知，混合炸藥的爆速與稀釋劑質(zhì)量比成反比例函數(shù)關(guān)系，與藥厚成正比例函數(shù)關(guān)系。當(dāng)稀釋劑的含量在30%～40%之間時，混合炸藥的爆速基本處于一個平穩(wěn)的狀態(tài)，變化差異性不大。此外，將稀釋劑含量調(diào)整為50%固定時，對藥厚的影響度進(jìn)行測量，結(jié)果顯示，藥厚在5～25mm時，爆速變化較為明顯，從1900快速上升至2360，當(dāng)藥厚在25～50mm時，爆速較為平穩(wěn)，變化不大，大約在2300～2360之間變動，當(dāng)藥厚大于55mm時，爆速再次開始顯著上升。這說明，50/50炸藥的藥厚在25～50mm范圍內(nèi)時，藥厚對爆速的影響不大，屬于合理范圍。

4.爆炸焊接實驗

本文所進(jìn)行的低速膨化銨油炸藥爆炸焊接實驗所選擇的金屬材料為不銹鋼與鋼板，實驗材料的參數(shù)為：復(fù)板尺寸為3×530×2030（mm），基板尺寸為18×500×2000（mm）。不銹鋼與鋼板的表面處理為表面打磨拋光，然后用丙酮清洗。為滿足爆速保持在2000～2800之間，以及獲得類似正弦波形態(tài)的焊接界面，實驗選擇的混合銨油炸藥的稀釋劑含量為35%，藥厚為30mm。

（1）藥量計算機(jī)藥高、間隙物準(zhǔn)備

在本實驗中，按照單位面積來計算藥量，公式為：，其中，、分別表示復(fù)板的厚度和密度，Kg在實驗中的取值為1.4，表示異種金屬爆炸焊接用藥量的相似系數(shù)。單位面積爆炸焊接藥量與單位面積復(fù)板質(zhì)量（m）的質(zhì)量比為：；藥高的計算公式為：，其中，表示低速膨化銨油炸藥的密度。本實驗中的間隙物選擇等厚的銅條，間隙計算依據(jù)經(jīng)驗公式為：。

（2）復(fù)合板質(zhì)量檢測

對爆炸符合材料的質(zhì)量檢測從三個方面進(jìn)行，采用超聲波探傷檢測。超聲波探傷是利用超聲波的穿透性特點，觀察超聲波穿透復(fù)合界面邊緣發(fā)生反射的特點來檢測零件缺陷。超聲波探傷檢測的結(jié)果顯示，復(fù)合板的結(jié)合率為100%。

復(fù)合板焊接強(qiáng)度的檢測通過抗拉實驗、彎曲實驗、剪切實驗來進(jìn)行。對復(fù)合板進(jìn)行拉伸實驗，獲得的實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示（Rp02為條件屈服強(qiáng)度下限值；RM為抗拉強(qiáng)度下限值）：Rp02均值為437.5MPa， RM均值為552.5MPa，均滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。復(fù)合板的彎曲實驗顯示彎曲方向為內(nèi)彎和外彎時均完好無損，表明該配比的銨油炸藥符合不銹鋼-鋼的焊接要求生產(chǎn)要求；進(jìn)行剪切實驗之后，實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，不銹鋼-鋼復(fù)合板界面剪切強(qiáng)度均值為386MPa，明顯高于規(guī)定的210MPa數(shù)值，說明復(fù)合板界面結(jié)合形態(tài)是理想的。

5.結(jié)論

（1）本實驗中，當(dāng)膨化銨油炸藥稀釋劑含量在30～40之間時，爆速的變化較為平緩，變化幅度不大，屬于合理的平緩區(qū)域；當(dāng)混合炸藥的稀釋劑含量為50%時，藥厚25～50mm范圍之間時，藥厚對爆速的影響不明顯，爆速的變化較為平穩(wěn)，變化不大，屬于合理的平穩(wěn)區(qū)域。

（2）經(jīng)過最終的實驗，統(tǒng)計分析各項實驗數(shù)據(jù)可知，本文所設(shè)計配置的低速膨化銨油炸藥對不銹鋼-鋼復(fù)合材料焊接質(zhì)量較好，表明該炸藥能夠較好的用于相關(guān)金屬材料的爆炸焊接。

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作者簡介

王海峰（1984-），男，2007年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)焊接專業(yè)，主要從事金屬復(fù)合材料的爆炸焊接工作。