爆炸焊接

炸药爆炸使金属板溶接在一起的加工工艺

爆炸焊接是指利用炸药爆炸的能量使两块异性金属板溶接在一起的加工工艺。有点焊和线焊两种形式，也称爆炸压焊。主要用于内部压力和温度变化不大的反应槽和贮槽复合板材的焊接。

发展历史

在弹片与靶子的撞击中，人们观察到了金属之间发生剧烈碰撞时的固相冶金结合现象，但最早记入文献的与爆炸焊接密切相关的实验是美国的Carl提供的。1944年，Carl第一个观察了由炸药爆炸引起的金属材料在高速碰撞下的固相焊接；1947年，Deri.bas展现了典型的爆炸焊接复合板结合界面的显微照片；1957年，美国的Phillipchuk成功地实现了铝和钢的爆炸焊接，从此人们承认了爆炸焊接技术在金属构件连接和金属材料复合中潜在的实用性，并开始了渐趋广泛的理论研究和工程实践。

20世纪60年代中期以后，美、英、日、苏联等国先后开始了爆炸焊接产品的商业性生产。60年代末，我国也相继开始了爆炸焊接的试验和生产。自20世纪80年代初《爆炸加工》一书出版以来，爆炸焊接的理论研究和工程实践在我国得到蓬勃发展。

爆炸焊接技术及爆炸焊接复合材料已广泛应用于石油、化工、造船、电力、航空、航天、制盐、制碱、冶金、原子能、采掘、运输及机械制造等各个领域之中，爆炸焊接理论与技术的发展开辟了日益广阔的前景。

能源

任何金属的焊接，都需要某种形式的能源，例如，机械能、电能、热能、光能和化学能等。这些能源在金属焊接的时候，都会发生一定形式的转换。如在电弧焊的过程中，借助于电弧，将电能转换成热能，造成金属接触部分的局部熔化，从而形成金属原子间结合的基本条件。然而，这些焊接工艺中能量转换的次数相对来说是不多的，其转换的过程和金属间焊接的过程也比较长。就时间而言，以分和秒计。

爆炸焊接的能源是炸药的化学能。这种化学能在爆炸焊接的过程中，在炸药——爆炸——金属系统内将发生多种和多次能量的传递、吸收、转换和分配，最后形成金属之间的焊接接头。不难发现这种能量转换的过程是十分复杂的。尽管如此，这种过程始终是依次和有条不紊地进行着。特别应当指出的是，爆炸焊接能量转换的过程，像爆炸焊接过程一样十分短暂，在时间上以微秒计。

爆炸焊接中使用的炸药多为铵盐类和铵油类的低速混合炸药，它们易得、廉价、安全和使用方便。

缺陷

应当指出，爆炸焊接也有其缺点、不足和局限性。

首先，在掌握炸药这种危险性物质的使用规律之前，人们往往存在一定的恐惧感。这是阻碍这门学科发展的心理障碍。

其次，爆炸声响和震动是不受人们欢迎的。

第三，这种工艺的实施多在野外进行，难免受气候和天气的影响。

第四，难于实现自动化，在机械化程度不高的时代，体力劳动的强度还是比较大的。

第五，难于应用到有突变截面的材料的焊接，大厚度覆层的焊接也较难。

第六，对于复合板的爆炸焊接来说，面积不能无限大；覆层的厚度不能太厚，基层的厚度不能太薄。

第七，对于强度高和塑性低的材料，焊接强度较低；冲击韧性低的材料在常温下爆炸容易脆裂。

第八，这门学科的理论基础还存在严重的不足。特别是在爆炸载荷下金属材料在高压、高速、高温和瞬时的塑性变形过程中的性态还研究得不够，结合区的微观组织和性能也研究得不充分，等等。因而，爆炸焊接的机理还未彻底揭露。

安全防护

爆炸焊接工作中要使用炸药，而炸药是一种高能量的物质。这种物质利用得好，将做有用功，否则会产生很大的破坏作用，甚至造成人员伤亡和财产损失。因此，爆炸焊接工作的安全问题十分重要。

这个问题存在在炸药的运输、储存和使用的全过程中。因此，在该过程中处处和事事都得小心谨慎。炸药和其他火工用品的购买、运输、储存和使用，国家有关部门和单位都有严格的规定和管理制度。必须注意的事项强调如下：

①爆炸场地应设置在远离建筑物的地方。距爆炸点的安全距离，对于建筑物来说大于1000 m，对于人体来说为100~300 m。

②炸药库管理人员须昼夜值班，外人不得入内；炸药、雷管和导爆索等须分类及分开存放，入库和出库应严格管理，做到账物相符和日清月结。

③所有工作人员必须遵守国家有关的政策法令，接受公安和保卫部门的监督，接受工种训练和考核，并领取操作证。

④炸药和原材料、雷管和工作人员均需分车运输，严禁炸药和雷管同车装运。

⑤所有工作人员在当班班长和安全员的指挥下进行工作，现场操作按预定的工艺规程进行。特别是雷管和起爆器应自始至终由一人保管及使用，决不可两人或多人保管和使用。

⑥工艺安装完毕，待所有人员和备用物件撤至安全区后方能引爆炸药。引爆前发出预定信号，使所有人员作好防声、防震和安全准备。

⑦炸药爆炸3 min后，工作人员方能进入现场检查处理，以防瞎炮或其他安全隐患。

⑧严禁将火种火源带人工作现场。

⑨爆炸工作每告一段落，进行一次安全总结，查找事故苗头和堵绝隐患。

爆炸焊接生产中通常使用低爆速的混合炸药，如铵盐炸药或铵油炸药。前者由硝酸铵和一定比例的食盐组成，后者由硝酸铵和一定比例的柴油组成。仅使用少量的梯恩梯作为引爆炸药。

应用

爆炸焊接和爆炸复合材料的应用范畴可概括为两个主要方面：

第一，爆炸焊接作为一种金属焊接的新工艺和新技术，是迄今已知的焊接工艺和技术所无法比拟的。其实，只要金属材料具有一定的塑性和冲击韧性，它们就能在常温下任意组合地爆炸焊接起来。即使塑性和冲击韧性低的材料，利用热爆方法也能将它们焊接起来。

对于金属材料的焊接来说，各种新能源的利用，将促进焊接技术的发展。炸药这个巨大能源的利用，使爆炸焊接成为这个领域中新开辟的一种焊接新技术。

第二，爆炸焊接是金属复合材料生产的新工艺和新技术，这是它最大的用途。特别是爆炸焊接和各种压力加工、机械加工工艺联合起来之后，将使其他复合材料的生产方法和工艺黯然失色。无论在品种、规格、产量、质量、市场、成本和效益上，爆炸焊接都具有明显的优势。实践证明，爆炸复合材料领域是材料科学体系的丰富和扩展，爆炸复合材料是一个新的发展方向和前沿之一，还是一支实现材料可持续发展的重要方面军。

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