爆炸焊接质量的影响因素及参数优化分析
|
摘要
随着爆炸焊接技术不断完善和发展，这门新技术正被广泛应用于国民经济建设和国防工业领域，但其焊接质量仍受到诸多因素制约。本文通过理论分析、实验研究和参数优化等三个方面，对影响爆炸焊接质量的因素进行了系统研究。
首先研究了爆炸焊接机理与工艺，复板下落速度、静态角、弯折角、碰撞点移动速度、复板和基板的厚度及其材质、炸药爆速等静态参数与动态参数之间的关系以及它们与爆炸焊接质量之间的关系；提出了测量爆炸焊接所用炸药爆速的两种方法，并系统研究了边界效应的产生、发展与消除，残余应力和残余变形的影响和消除措施。进行了爆炸焊接实验研究，并对爆炸焊接质量作了超声波、电镜扫描等检测。本文最后运用模糊数学模型和神经网络法对爆炸焊接参数优化进行了分析，预测结果与实际值基本相符合。上述研究对提高爆炸焊接质量，使爆炸焊接技术真正实现工业化具有重要的意义。
With the development of explosive cladding technology it has been widely used in many aspects of economic construction, but there are many key problems, such as the motion of flyer plate, the formation of jet, the effect of boundary and the instability of interface, etc., to be investigated in good earnest. Some key factors affecting the quality of explosive cladding are studied systematically by experiments and theoretic analysis, which deepen the understanding of the essence of explosive welding.
Through investigating the mechanism and technological process of explosive cladding, and the relationship between the quality and the parameters such as the velocity of flyer plate, the static and flex angles, the motion velocity of joint, the thickness and property of flyer plate and base plate, the detonation velocity of explosive, residual stress and strain in explosive composite, boundary effect etc. some measures are proposed to avoid boundary effect and eliminate residual stress and strain in explosive composite. The results of cladding experiments, electron microscopic scanning and ultrasonic inspection show that the measures to improve the quality of explosive cladding are effective.
Experimental results show that it is feasible and practical to use neural networks and the evaluation method based on the misty mathematic model to optimize the parameters of explosive cladding. The experience obtained is valuable to the industrialization of explosive cladding in this paper.
首先研究了爆炸焊接机理与工艺，复板下落速度、静态角、弯折角、碰撞点移动速度、复板和基板的厚度及其材质、炸药爆速等静态参数与动态参数之间的关系以及它们与爆炸焊接质量之间的关系；提出了测量爆炸焊接所用炸药爆速的两种方法，并系统研究了边界效应的产生、发展与消除，残余应力和残余变形的影响和消除措施。进行了爆炸焊接实验研究，并对爆炸焊接质量作了超声波、电镜扫描等检测。本文最后运用模糊数学模型和神经网络法对爆炸焊接参数优化进行了分析，预测结果与实际值基本相符合。上述研究对提高爆炸焊接质量，使爆炸焊接技术真正实现工业化具有重要的意义。
With the development of explosive cladding technology it has been widely used in many aspects of economic construction, but there are many key problems, such as the motion of flyer plate, the formation of jet, the effect of boundary and the instability of interface, etc., to be investigated in good earnest. Some key factors affecting the quality of explosive cladding are studied systematically by experiments and theoretic analysis, which deepen the understanding of the essence of explosive welding.
Through investigating the mechanism and technological process of explosive cladding, and the relationship between the quality and the parameters such as the velocity of flyer plate, the static and flex angles, the motion velocity of joint, the thickness and property of flyer plate and base plate, the detonation velocity of explosive, residual stress and strain in explosive composite, boundary effect etc. some measures are proposed to avoid boundary effect and eliminate residual stress and strain in explosive composite. The results of cladding experiments, electron microscopic scanning and ultrasonic inspection show that the measures to improve the quality of explosive cladding are effective.
Experimental results show that it is feasible and practical to use neural networks and the evaluation method based on the misty mathematic model to optimize the parameters of explosive cladding. The experience obtained is valuable to the industrialization of explosive cladding in this paper.
引文
[1] 郑哲敏，杨振声．爆炸加工．北京：国防工业出版社，1981．7
[2] 杨扬，张新明等．爆炸复合的研究现状和发展趋势，材料导报1995．NO．1
[3] 王治平，何智等．临界条件下爆炸焊接的复板速度．高压物理学报，Vol．10，NO．2
[4] Bernard Crossland.Explosive Weldling of Metals andIts application.Oxford University press,New York,1982 P187-196
[5] Bahrani,A.S.Black,and T.J and Crossland,etc..The Mechanics of Wave Formation in Explosive Welding.Proc.Roy.Soc.A,296(1967)P123-136
[6] 邵丙璜，张凯．爆炸焊接原理及其工程应用．大连工学院出版社，1987
[7] 郑远谋．爆炸焊接与相图．爆炸与冲击，Vol。9，No．1,Jan,1989 P73-82
[8] 张登霞．爆炸焊接机理的研究．GF-HY860623
[9] 张铁山，张传洁，谭胜禹．爆炸焊接法制复合板的研究．BGX13866
[10] Aames Ekowalicd,D.Robert Hay.A Flow Analoyg for Explosive Bonding.AD-730299
[11] V.D.Lines,R.H.Wittman,and R.J,Carlson.Esplosive Bonding.AD-8207361
[12] T.E.Jonhson,A.Pocalyko.Explosive welding for the 80's.K64879
[13] 薛鸿陆．金属爆炸焊接的力学基本规律及得到优质焊接的条件．GI-KJ850772
[14] 邹贵生译，钱光宙 校．爆炸复合钢界合面的特性，国外金属加工,1995(1)，P27-34
[15] Alexid A.Popoff.Explosive Metal Eelding.K34533
[16] 郑哲敏，谈庆明．爆炸复合界面破的形成机理．力学学报,Vol．21，No．2，Mar,1989 P129-139
[17] 惠君明，陈天云．炸药爆炸理论．南京：江苏科学技术出版社，1995
[18] J.fairlie.Explosive welding and forming Open Another Door for
Industry.Weld.Engr.44(4)1959,P61-62
[19] V.S sedykh,etcc..Calculation of The Energy Balance in Explosion welding.AD-771396
[20] 张春生．炸药与金属接触爆轰时的界面运动．E16309
[21] 张守中．爆炸焊接流动参数．E16290
[22] 张凯，金小石．滑移爆轰时计算飞板飞行姿态的理论发展及其应用．爆炸与冲击,Vol．4,No．3,1984 P20-26
[23] 薛鸿陆．爆炸焊接的金属分界面上的波形成机理理．E19336
[24] 段卫东．爆炸焊接的实验研究及理论分析．北京理工大学博士论文，1999
[25] 李震夏等．世界有色金属材料成分与性能手册．北京：冶金工业出版社，1995
[26] 蒋维城，丁刚毅．ANSAS／LS-DYNA程序算法基础和使用方法．北京：北京理工大学出版社，1996
[27] 刘祖亮，陆明等．爆破与爆炸技术．南京：江苏科学技术出版社，1995
[28] 龙维祺．特种爆破技术．北京：冶金工业出版社，1993
[29] 李翼琪，马素贞．爆炸力学．北京：科学出版社，1992
[30] 张登霞，李国豪等．材料强度在爆炸焊接界面波形成过程中的作用．力学学报．Vol．16,No．1,Jan．,1984 P104-108
[31] 苏玉长．爆炸复合材料界面层组织结构与特征的研究．中南工业大学硕士论文，1998
[32] 杨文彬．滑移爆轰下飞行速度测试的实验方法．爆炸与冲击，Vol．6,No．1,1986 P39-47
[33] 刘殿中等．工程爆破实用手册．北京：冶金工业出版社，1999
[34] 陈付生．当代爆破实用技术，冶金工业出版社，1993．
[35] 张俊秀，刘光烈．爆炸及其应用技术．兵器工业出版社，1998．
[36] 王彩华．模糊论方法学．中国建筑工业出版社，1988．
[37] 许树伯．层次分析法．天津大学出版社，1992
[38] 王琦．应用模糊数学．高等教育出版社，1992
[39] 黄钟，毛善培．随机方法与模糊数学运用．同济大学出版社，1988
[40] 林秀英，李端明．爆破效果综合评价的模糊数学模型．西南工学院学报，Vol．14，No．1，1993
[41] 王从陆，吴超．模糊规划原理与露天矿台阶爆破参数优化。矿冶工程，Vol．22，No．4，2002
[42] 周益龙．金山金矿极薄矿脉开采爆破参数优化及评价．采矿技术，Vol．2，No．1，2002
[43] 祝文化，朱瑞赓，夏元友．堆石坝料开采爆破参数优化的神经网络法研究．工程爆破，Vol．7，No．1，2001
[44] 祝燮权．实用五金手册．上海科学技术出版社，1991
[45] Zernow L, Lieberman I.Toot and Manufact.Eugr,1961
[46] Hardwick R.Explosive Welding.Abingtion,1976
[47] LIANG Kai-shui,ZHANG Jian-hua, LIU Chu-qiao.Detonation Propagation Characteristies of Superposition Explosive Materials.Journal of Wuhan University of technology, Vot.18, No.1, 2003
[48] 熊自立，张新华，刘永．金属爆炸焊接的原理和技术应用．中南工学院报，Vol．13，No．1，1999
[49] 史长根，王耀华．爆炸焊接边界效应的产生、发展和消除．焊接技术，No．2，1998
[50] 马东康，周金波．钛／钢爆炸焊接界面区形变特征研究．稀有金属材料与工程，Vol．28，No．1，1999
[51] 李炎，肖宏滨，赵萍．爆炸焊接∠2／16MnR界面反应区显微结构成．洛阳工学院学报，Vol．18，No.3，1997
[52] 何康生，曹雄夫．异种金属焊接．机械工业出版社，1986
[53] 林百春．爆炸焊接不锈钢复合板隐蔽性缺陷及检测．压力容器，No．4，1999
[54] 史长根，王耀华．爆炸焊接两种起爆方式的对比试验研究．焊接技术，No．6，1999
[55] 史长根，王耀华，洪津．爆炸焊接结合界面测试分析[J]．理论检验：物理分册，1998
[56] 李晓杰，杨文彬等．爆炸焊接飞板运动速度的计算．爆破器材，Vol．27，No．6，1998
[57] 刘成．圆管爆炸焊接问题的二维有限元分析．西安矿业学院学报，Vol．18，No．4，1998
[58] 刘成，赵福兴等．圆管内包爆炸焊接的数值模拟．西安交通大学学报，Vol．33，No．2，1999
[2] 杨扬，张新明等．爆炸复合的研究现状和发展趋势，材料导报1995．NO．1
[3] 王治平，何智等．临界条件下爆炸焊接的复板速度．高压物理学报，Vol．10，NO．2
[4] Bernard Crossland.Explosive Weldling of Metals andIts application.Oxford University press,New York,1982 P187-196
[5] Bahrani,A.S.Black,and T.J and Crossland,etc..The Mechanics of Wave Formation in Explosive Welding.Proc.Roy.Soc.A,296(1967)P123-136
[6] 邵丙璜，张凯．爆炸焊接原理及其工程应用．大连工学院出版社，1987
[7] 郑远谋．爆炸焊接与相图．爆炸与冲击，Vol。9，No．1,Jan,1989 P73-82
[8] 张登霞．爆炸焊接机理的研究．GF-HY860623
[9] 张铁山，张传洁，谭胜禹．爆炸焊接法制复合板的研究．BGX13866
[10] Aames Ekowalicd,D.Robert Hay.A Flow Analoyg for Explosive Bonding.AD-730299
[11] V.D.Lines,R.H.Wittman,and R.J,Carlson.Esplosive Bonding.AD-8207361
[12] T.E.Jonhson,A.Pocalyko.Explosive welding for the 80's.K64879
[13] 薛鸿陆．金属爆炸焊接的力学基本规律及得到优质焊接的条件．GI-KJ850772
[14] 邹贵生译，钱光宙 校．爆炸复合钢界合面的特性，国外金属加工,1995(1)，P27-34
[15] Alexid A.Popoff.Explosive Metal Eelding.K34533
[16] 郑哲敏，谈庆明．爆炸复合界面破的形成机理．力学学报,Vol．21，No．2，Mar,1989 P129-139
[17] 惠君明，陈天云．炸药爆炸理论．南京：江苏科学技术出版社，1995
[18] J.fairlie.Explosive welding and forming Open Another Door for
Industry.Weld.Engr.44(4)1959,P61-62
[19] V.S sedykh,etcc..Calculation of The Energy Balance in Explosion welding.AD-771396
[20] 张春生．炸药与金属接触爆轰时的界面运动．E16309
[21] 张守中．爆炸焊接流动参数．E16290
[22] 张凯，金小石．滑移爆轰时计算飞板飞行姿态的理论发展及其应用．爆炸与冲击,Vol．4,No．3,1984 P20-26
[23] 薛鸿陆．爆炸焊接的金属分界面上的波形成机理理．E19336
[24] 段卫东．爆炸焊接的实验研究及理论分析．北京理工大学博士论文，1999
[25] 李震夏等．世界有色金属材料成分与性能手册．北京：冶金工业出版社，1995
[26] 蒋维城，丁刚毅．ANSAS／LS-DYNA程序算法基础和使用方法．北京：北京理工大学出版社，1996
[27] 刘祖亮，陆明等．爆破与爆炸技术．南京：江苏科学技术出版社，1995
[28] 龙维祺．特种爆破技术．北京：冶金工业出版社，1993
[29] 李翼琪，马素贞．爆炸力学．北京：科学出版社，1992
[30] 张登霞，李国豪等．材料强度在爆炸焊接界面波形成过程中的作用．力学学报．Vol．16,No．1,Jan．,1984 P104-108
[31] 苏玉长．爆炸复合材料界面层组织结构与特征的研究．中南工业大学硕士论文，1998
[32] 杨文彬．滑移爆轰下飞行速度测试的实验方法．爆炸与冲击，Vol．6,No．1,1986 P39-47
[33] 刘殿中等．工程爆破实用手册．北京：冶金工业出版社，1999
[34] 陈付生．当代爆破实用技术，冶金工业出版社，1993．
[35] 张俊秀，刘光烈．爆炸及其应用技术．兵器工业出版社，1998．
[36] 王彩华．模糊论方法学．中国建筑工业出版社，1988．
[37] 许树伯．层次分析法．天津大学出版社，1992
[38] 王琦．应用模糊数学．高等教育出版社，1992
[39] 黄钟，毛善培．随机方法与模糊数学运用．同济大学出版社，1988
[40] 林秀英，李端明．爆破效果综合评价的模糊数学模型．西南工学院学报，Vol．14，No．1，1993
[41] 王从陆，吴超．模糊规划原理与露天矿台阶爆破参数优化。矿冶工程，Vol．22，No．4，2002
[42] 周益龙．金山金矿极薄矿脉开采爆破参数优化及评价．采矿技术，Vol．2，No．1，2002
[43] 祝文化，朱瑞赓，夏元友．堆石坝料开采爆破参数优化的神经网络法研究．工程爆破，Vol．7，No．1，2001
[44] 祝燮权．实用五金手册．上海科学技术出版社，1991
[45] Zernow L, Lieberman I.Toot and Manufact.Eugr,1961
[46] Hardwick R.Explosive Welding.Abingtion,1976
[47] LIANG Kai-shui,ZHANG Jian-hua, LIU Chu-qiao.Detonation Propagation Characteristies of Superposition Explosive Materials.Journal of Wuhan University of technology, Vot.18, No.1, 2003
[48] 熊自立，张新华，刘永．金属爆炸焊接的原理和技术应用．中南工学院报，Vol．13，No．1，1999
[49] 史长根，王耀华．爆炸焊接边界效应的产生、发展和消除．焊接技术，No．2，1998
[50] 马东康，周金波．钛／钢爆炸焊接界面区形变特征研究．稀有金属材料与工程，Vol．28，No．1，1999
[51] 李炎，肖宏滨，赵萍．爆炸焊接∠2／16MnR界面反应区显微结构成．洛阳工学院学报，Vol．18，No.3，1997
[52] 何康生，曹雄夫．异种金属焊接．机械工业出版社，1986
[53] 林百春．爆炸焊接不锈钢复合板隐蔽性缺陷及检测．压力容器，No．4，1999
[54] 史长根，王耀华．爆炸焊接两种起爆方式的对比试验研究．焊接技术，No．6，1999
[55] 史长根，王耀华，洪津．爆炸焊接结合界面测试分析[J]．理论检验：物理分册，1998
[56] 李晓杰，杨文彬等．爆炸焊接飞板运动速度的计算．爆破器材，Vol．27，No．6，1998
[57] 刘成．圆管爆炸焊接问题的二维有限元分析．西安矿业学院学报，Vol．18，No．4，1998
[58] 刘成，赵福兴等．圆管内包爆炸焊接的数值模拟．西安交通大学学报，Vol．33，No．2，1999
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |