钛钢爆炸复合板电子束焊接工艺研究(4)
1.2.3 爆炸焊接的工艺流程
爆炸焊接的流程如图1.4。首先爆炸焊接复合板需要准备原料，选取合适的材料，确定材料的尺寸和外形，以及配备相应的辅助设备。一般情况下，复板的作用是直接承受爆炸能量，所以它的尺寸要大于基板的尺寸。为了保证爆炸焊接后，复合板的结合界面的结合性能，在施焊前要对金属表面做检查，避免使用具有分层﹑裂纹﹑夹渣等缺陷的原材料。与其他焊接方法相同，焊前待焊表面的清理工作同样重要，由于爆炸焊接在焊接过程中有金属射流，起到自清理作用，所以用一般手磨机打磨即可。然后将金属板材与炸药组料，选取合适的起爆点，由于在爆炸的过程中，从起爆点向外，复板的运动速度逐渐加快，导致复合板界面结合处性能的不均匀，所以起爆一般选在板材的中心位置，并要合理控制板材的尺寸。爆炸结束后，要对板材进行力学性能检测，检测界面结合处的剪切性能，对于由于爆炸导致的板材弯曲，要进行热处理与矫平，这样以后，爆炸焊接过程才全部完成[14-18]。
图1.4 钛钢爆炸复合板生产工艺流程
钛合金是一种重要的有色金属，由于它具有高强度和较好的耐腐蚀性能，在工业生产中得到了快速的发展，尤其在国家航空航天事业上，钛结构在民用飞机中重量已达到5%，军用飞机甚至在25%以上[19]。
钛是一种活泼的有色金属，在常温下，钛可以和氧发生反应，生成致密的氧化膜，使得钛保持的高的耐腐蚀性和稳定性。当温度高于540℃时，钛的氧化膜开始变得疏松，300℃以上快速吸氢，600℃快速吸氧，700℃以上快速吸氮[21]。一般钛与常用金属都会生成多种金属间化合物，金属间化合物晶体结构复杂，滑移系少，对称性差，存在共价键，位错移动困难，从而导致金属变得硬脆。只有少数几种稀有金属如V、Zr、Hf、Ta、Nb等可以与钛实现无限固溶，便于实现直接焊接[22-23]。
1.3 电子束焊接
电子束焊接是用极致密的高速电子流打到被焊金属上，使其加热、熔化、冷却结晶，形成焊缝的一种新型焊接技术。电子束是在真空环境中通过电子枪产生的。电子枪通常由阴极、聚束极和阳极组成，电子是以热发射或场致发射的方式从发射体(阴极)逸出。在25-300kV的加速电压的作用下，电子被加速到O．3—0．7倍的光速，具有一定的动能，经电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用，电子会聚成功率密度很高的电子束。电子束焊接过程中正是由功率密度极高的高速电子流与工件碰撞时，电子与金属晶格的整体也与金属原子、分子和电子的相互作用，电子的动能转化成热能，从而使被轰击的材料升温熔化，达到焊接的目的。电子束焊接技术一出现，便以优异的性能受到重视。由早期的原予能、航空、航天等高科技领域，现已逐渐扩展到汽车、电子、化工、电力和潜艇等多个领域，尤其是需要焊接质量高、精度好的部位。
电子束焊接在促进新材料的应用、机械结构的改进、加工工艺的变革和促进尖端科学技术的发展等方面具有巨大的推动作用作为机械制造工艺的特种工艺一焊接工艺是获取机械结构不可拆卸连接的最重要工艺过程之一。而电子束焊以其能量密度高、焊缝宽度窄、近缝区非常小，保证接合面高强度和可靠性等优点，受到航空制造业的广泛青睐。电子束焊接是利用电子枪所产生的电子在阴阳极间的电场作用下被拉出并加速到很高速度，经静电场和电磁透镜聚焦后，形成密集的高速电子流，当其撞击在工件接缝处，其动能转化为热能，使材料迅速熔化而达到焊接的目的。电子束焊接技术的应用前景：①在大批量生产中将有较大的发展。②在航空航天工业中，电子束焊技术将继续扩大其应用，并发展电子束焊的在线检测技术。③由于电子束在厚大件焊接中独树一帜。所以在能源、重工业中大有用武之地。在修复领域，电子束焊接技术将是有价值的工艺方法之一。④电子束焊的焊接设备将趋向多功能及柔性化。电子束焊接已经属于成熟技术，随着应用领域的扩大，出于经济力一面的考虑，多功能电子束焊的焊接设备和集成工艺以及电了束焊机的柔性化将越来越显得重要。
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