不锈钢低合金钢复合板爆炸焊的数值模拟研究
爆炸焊304／Q345R复合板热处理工艺及分析
磨性 、 抗 磁性 、 豪华 性 和装饰 性 ， 又 具 有 碳 钢 良好 的
焊接性 、 成型性 、 拉 延性 和导 热性 ， 因 而 它 是 一 种 多
功能材料 ， 由于 节 约 镍 铬 合 金 的使 用 降 低 了成 本 ， 同
时适 用 性 很 强 。
试 验 所采 用 的 材 料 为 ３ ０ ４ ／ Ｑ ３ ４ ５ Ｒ爆 炸焊 复 合 板 。 爆炸 焊工 艺为 采用 ４ ７ 拌沙 的膨化 硝铵 炸药 ， 间距 为 １ ０ ａ ｒ ｍ（ 使用 重金 属皮 制作 的 间 隙作 为支撑 物 ） ， 炸 药 高度 为３ ８ ｍｍ， 如图 １ 所 示 。其 中复板 ３ ０ ４不锈 钢主要 化学 成分 、 力 学性 能见 表 １ ， 尺寸规 格 为 ３ ０ ０ ｍ ｍ× ３ ５ ０ ｍｍ Ｘ ４ ｍｍ； 基板 Ｑ ３ ４ ５ Ｒ主要 化 学 成分 、 力 学 性 能见 表 ２ ， 尺
３ ０ ４ ／ Ｑ ３ ４ ５ Ｒ复合板最佳 的热处理方案为 （ ８ ８ ０±１ ５ ）ｏ Ｃ， １ ｈ ， 风冷 。
关键词 ： 爆 炸焊 复合板 热 处 理
中图分类号 ： Ｔ Ｇ ４ ２ ２
０ 前
言
属 材料 的表 面 氧化 膜 破 碎 并 消 除 ， 再 加 上 在 冲 击 及 摩
寸规 格 为 ３ ０ ０ ｍｍ Ｘ ３ ５ ０ ｍ ｍ×２ ２ ｍ ｍ。
复合 板 的复 合 方 法 有 爆 炸 复 合 、 轧制 复合 、 爆 炸
轧 制 复 合 等 Ｊ 。文 中 爆 炸 复 合 板 的生 产 工 艺 是将 覆
板 重 叠 置 于 基板 上 ， 覆板 和基 板 之 间用 垫 子 间 隔 一 定
采 用上 海 中加 电 炉 有 限 公 司 制 造 的 １ ２—１ ２型 号
爆炸焊接界面波的数值模拟
第 ６ 期
爆
炸
与
冲
击
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ６ １３ ， ．
ＮＯ Ｖ．， ２ Ｏ１１
２１ ０ １年 ｌ １月
ｇＸＰＬ Ｉ ＯＳ ＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ ＡＶＥ Ｗ Ｓ
文章 编 号 ： ０ １ １ ５ （ ０ １ ０ — ６ ３０ １０ —４ ５ ２ １ ）６０ ５—５
压 Ｐ在 ２ ． ～５ ２ ５ ０区段 ， 差 最 大点 在 Ｐ：４ ， １ ． ０ ； ５ ～ １ ０区段 ， 差最 大 处 在 Ｐ≈ ９ ， 误 ０ 为 ６ ８ 在 ０ ０ 误 ２ 为 １ ． ３ ； １ ０以上 区段 ， 差 最 大 处在 Ｐ≈ １ ０ 为 １ ． ３ 。从 波 形 图上 可 以 看 出 ， 比压 Ｐ 的增 ５ ４ 在 ０ 误 ２， １ １ 随
界 面波 研 究 ， 别是 较 高 碰撞 速度 的情 况 。 特 关 键 词 ： 体 力 学 ； 面 波 ；Ｐ 方 法 ； 炸 焊 接 ； 塑 性 流 体 力 学 模 型 固 界 ＳＨ 爆 热 中 图分 类 号 ：Ｏ ４ ． ３７５ 国标 学 科 代 码 ：１０・ ５ ５ ３ １ １ 文献标志码 ： Ａ
起 着重 要作 用 。Ａ． Ａｋ ａｉ ｕａ ｉ ＿ 借 助 ＡＵＴＯ Ａ． ｂ ｒ Ｍｏ ｓｖ 等 ３ ＤＹＮ 软件 对爆 炸 焊 接斜 碰撞 过程 建 立 了考 虑
材 料强 度 的流体动 力学 有 限元 分 析模型 。 本文中， 运用 光滑粒 子流 体动 力学方 法 ， Ｊ ｈ ｓ ｎＣ ｏ 以 ｏ ｎ ｏ — ｏ ｋ材料模 型和 Ｇｒ ｎ ｉ ｎ状态 方程 为 基础 ， ｔ ｅｓ ｉ ｅ
爆 炸 焊 接 界 面 波 的 数 值 模 拟
李晓杰， 非， 莫 闫鸿浩， 王海涛
爆炸消除焊接残余应力的数值模拟
爆炸消除焊接残余应力的数值模拟爆炸消除焊接残余应力的数值模拟焊接残余应力是一个常见的问题。
在焊接过程中，高温物质的热膨胀和收缩会导致材料的形状发生变化，进而产生残余应力，这将会影响机械性能和耐用性。
而解决残余应力的方法之一就是爆炸消除技术。
本文将介绍通过数值模拟爆炸消除焊接残余应力的方法。
首先，我们需要建立一个三维的有限元模型。
这个模型应该和我们想要焊接的实际工件尽可能接近。
我们可以使用数值计算软件或者有限元分析软件来构建这个模型。
在建模的过程中，我们需要考虑焊接热源、导热、冷却和热膨胀等因素。
然后，我们需要确定爆炸消除技术的参数。
爆炸消除包括激波、爆炸和喷射等过程。
我们需要考虑爆炸药的种类、粒度和密度、爆炸药与工件之间的距离、爆炸的时间、爆炸的方向和强度等因素。
这些参数的确定需要基于实验和经验，并结合实际情况进行调整。
接下来，我们需要进行数值模拟。
我们将爆炸消除过程和焊接过程连接在一起进行模拟，同时考虑材料的耐热性，热膨胀系数以及变形发生的顺序等因素。
在数值模拟的过程中，我们需要对边界条件进行适当的设定，如限制边界和速度边界。
同时，我们还需要考虑计算时间和内存的限制，保证计算的收敛性和稳定性。
最后，我们需要对模型进行结果分析和数据处理。
我们可以通过结果图表来直观地展现残余应力的分布和变化情况，并进行相关数据的分析和处理。
我们还可以通过比较实验结果和数值模拟结果来验证模型的准确度和可靠性。
总之，数值模拟是一种有效的解决焊接残余应力问题的方法。
通过建立合适的模型，确定正确的参数和进行精确的计算和分析，我们可以更好地掌握焊接残余应力的变化规律，并采取有效的措施来解决这个问题。
对于焊接残余应力的数值模拟分析，我们需要进行相关数据分析，以确定残余应力分布的规律和变化趋势。
首先，我们需要收集和分析关于焊接材料的相关数据，如热膨胀系数、热导率、比热容、密度、杨氏模量和泊松比等。
这些参数对于确定焊接过程中热膨胀和冷却的效应非常重要，尤其是在数值模拟中。
爆炸焊接双面复合不锈钢管板的工艺研究与应用
Ｗ ｅ ｄ ｎ ｔ ｉ ｌ ｓ ｔ ｅ ｕ ｌ ａ ｂ ｈ ｅ ｌ ｉ ｇ Ｓ ａ ｎ ｅ ｓＳ ｅ ｌ Ｄｏ ｂ ｅ Ｃｌ ｄ Ｔｕ ｅ Ｓ ｅ ｔ
ＬＥＮＧ ａ ｇ ｒ ｎｇ Ｇｕ ｎ —ｏ
（ ｉ ｕＩｏ ｎ ｔｅ Ｃ ． ｔ． ｉ ｕ ３ ８ ０ ，Ｃ ｉａ Ｘ ｎ ｒｎａ ｄＳｅｌ ｏ Ｌｄ ，Ｘｎ ３ ０ １ ｈｎ ） ｙ ｙ
爆 炸 焊 接 是 利用 炸药 的爆 炸 能量 使 两 种 或 多 种 金 属 复 合 在 一 起 的 技术 。美英 等 西 方 科 学
家 ［ 】 爆 炸焊 接 机 理 总结 为 熔 化 焊 、压 力 焊 、 １ 把 ．
射 流焊 ，我 国 也有 的学 者 ［ 把 爆 炸 焊 接 机 理 总 ３ ］
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ ： Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓ ｔ ｅ ｘ ｌ ｓｖ ｗｅｄ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔ ｎ ｒ ｃ ｓ ａ ｄ ｈ ｓ ａ ｅ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｈ ｅ ｐ ｏ ｉ ｅ ｌ ｉ ｇ ｒ ｄ ｃｉ ｐ ｏ ｅ ｓ ｎ ｏ ａ ｐ ｉ ａｉ ｎ ｉ ｈ ｎ ｆ ｃｕ ｅ ｏ ｉ ｋ ｓａ ｎ ｅ ｓｓｅ ｌｄ ｕ ｌ ｌ ｄ ｔ ｂ ｈ ｅ ． ｒ ｃ ｉｅ ｓ ｏ ｐ ｌ ｔ ｎ ｔｅ ｍａ ｕ ａ ｔｒ ｆｔ ｃ ｔ ｉ ｌ ｓ ｔ ｅ ｏ ｂ ｅ ｃａ ｅ ｓ ｅ ｔ Ｐ ａ ｔ ｈ ｗｓ ｃ ｏ ｈ ｕ ｃ
ＫＥＹ ＯＲＤＳ：ｅ ｐ ｏ ｉ ｅ ｌ ｉ ｇ ｏ ｂ ｅ ｌ ｄｔ ｂ ｅ ｔ ｒ ｄ ｃｉ ｎｐ ｏ ｅ ｓ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ Ｗ ｘ ｌ ｓ ｄ ｎ ；ｄ ｕ ｌ ａ ｅｓ ｅ ；ｐ ｏ ｕ ｔ ｒ ｃ ｓ ；ａ ｐ ｉ ｔ ｖ ｗｅ ｃ ｕ ｈ ｏ ｃ ｏ
某 石化 炼 油厂 的焦 化换 热器 Ｅ ５ 、Ｅ １ ２ ０ ２ ０管
不锈钢焊接温度场的三维数值模拟
比热
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熔化潜热
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不锈钢焊接温度场的三维数值模拟
董志波 "， 魏艳红 "， 刘仁培 #， 董祖珏 #
（ "9 哈尔滨工业大学 现代焊接生产国家重点试验室， 哈尔滨 哈尔滨 #9 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所， 摘
和有限元技术的发展，焊接过程三维数值模拟的研 究成为该领域的研究前沿。但是由于焊接过程的复 杂性，焊接过程的三维数值模拟仍只停留在以典型 接头作为研究对象
［ #］
， 在实际应用中仍有较大的局
"］
。
限性。影响数值模拟技术在实际生产中得到应用的 主要原因是计算时间过长或计算精度不高，这主要 是下述因素造成的： （ "） 焊接结构三维模型中自由 度数目庞大； （ # ） 严重的材料非线性导致求解过程 的收敛困难； （ $ ） 高温区的存在使得控制数值模拟 的精度和稳定性存在一定的困难。
不锈钢_碳钢单_双面复合板的爆炸焊接及性能研究
文章编号:1005 0299(2000)04 0047 04不锈钢 碳钢单、双面复合板的爆炸焊接及性能研究陆 明,王耀华,王伟策,顾月兵,史长根,郑 峰(解放军理工大学南京210007)摘 要:研究了不锈钢 碳钢单面、双面复合板爆炸焊接质量,结合界面的微观结构,剪切强度及耐蚀性能.结果表明,单、双面不锈钢 低碳钢爆炸焊接复合板的结合界面均为波状结构,结合面两侧存在一定组织变形,近界面处为角结晶组织,稍远处为拉伸变形后的纤维状组织.结合界面碳钢一侧过渡区存在增碳区,不锈钢一侧有一个脱碳层.双面复合界面的结合过渡区约为单面的1.5倍宽,脱碳区也接近单面的1.5倍.采用切割爆炸焊接法有利于改善不锈钢 低碳钢复合板的边缘焊合.在同一基板上进行双面不锈钢复合时,第一面复合界面的剪切强度比第二面复合界面的差.无论是单面,还是双面复合板,其界面结面强度均由起爆端向末端逐渐降低.结合界面的脱碳层对复合板的耐蚀性能无明显影响.关键词:爆炸焊接;不锈钢;复合板;性能研究中图分类号:T G456.6 文献标识码:AExplosion welding and properties of stainless steel carbon steelsingle and double side compound sheetsLU M ing,WANG Yao hua,WANG Wei ce,GU Yue bing,SHI Chang gen,ZH ENG Feng(Nanjin PLA University of Science&T echnology,N anjing210007,China)Abstract:Studies the ex plosion w elding quality,m icrostructure of joint interface,shear streng th and corro sion resistance of stainless steel carbon steel sing le and double side compound sheets,and concludes from in vestigation results that the joint interfaces of all the ex plosion w elded stainless steel carbon steel sing le and double side compound sheets are of w ave structure,there is a certain structural deformation at either side of the joint face,a recrystallized structure near the interface and a stretch deformed fiber like structure a bit far aw ay from it;there is a carbonized zone in the transition zone on the carbon steel side and a decarbonized zone on the stainless steel side;the joint transition zone measures about1.5times the single side in w idth and the decarbonized zone is nearly1.5times the single side,the cutting and ex plosion w elding process is g ood for better edge w elding of stainless steel carbon steel compound sheets;for double side stainless steel compounding on the same base sheet,the shear strength of the first face compound interface is inferior to that of the second compound interface;it is true for either single or double side compound sheets that the joint strength of their interface gradually decrease from w here ex plosion starts to the end,and the decar bonized layer of the joint interface has no obvious effect on the corrosion resistance of the compound sheets. Key words:ex plosive w elding;stainless steel;composite sheet;quality study目前,国内外利用爆炸焊接法生产的不锈钢收稿日期:2000-05-21基金项目:江苏省应用基础基金资助项目(BJ97096)作者简介:陆 明(1958-),男,副教授. 碳钢复合板主要为单面复合,双面二次复合还很少见报道.若从爆炸焊接原理及焊接过程考虑,双面二次爆炸复合与单面爆炸复合是相同的.但若从焊接界面的力学性能及抗腐蚀性能考虑,因第一次爆炸复合时,其界面已存在着一定的爆炸第8卷 第4期 材 料 科 学 与 工 艺 Vol.8 No.4 2000年12月 MATERIAL SCIENCE&TECHNOLOGY Dec. 2000焊接应力,因此,双面第二次爆炸复合对第一次爆炸复合界面的焊接质量及界面性质必然会产生一定的影响,而这一影响目前还未见研究报道.正是基于这一实际情况,在不锈钢 碳钢单、双面复合板爆炸焊接试验的基础上,通过对结合界面的组织成分及金相分析、剪切强度.本文旨在进一步研究不锈钢 碳钢单面和双面复合板爆炸焊接质量、结合界面的微观结构及剪切强度的变化律.测试和抗腐蚀性能检验,对单、双面爆炸焊接复合板的结合界面性能进行了探讨[1].1 试验材料及工艺1.1 基、复板材料爆炸焊接试验用基板四块,复板六块.在四块基板中,二块为单面复合,二块为双面二次复合.基板材料为A3钢,复板材料为不锈钢(1Cr18Ni9Ti),其厚度分别为20mm和5m m. 1.2 焊接工艺根据以往在爆炸焊接时复合板边缘不易焊合实际情况,此次爆炸焊接采用四边切割法,即复板尺寸大于基板尺寸.爆炸焊接工艺参数为:炸药采用粉状铵盐(2#岩石炸药),其密度 =0.8g/cm3,药厚均为40mm;基、复板之间间隙6mm;保护层为油毛毡,粘土基础;起爆点为复板的长边中部.1.3 超声波探伤检验用CTS-23超声波探伤仪对四块单、双面爆炸焊接的复合板进行超声波探伤检验,其焊合率的检测结果为:一块单面复合板的焊合率约为98%,其余三块(一块单面复合、二块双面复合)复合板的焊合率均为100%.2 结合界面的结构和性能复合板爆炸焊接的质量好坏不仅与焊合率有关,而且还与基、复板界面的结合形状、结合强度以及不锈钢复板爆炸焊接后的抗腐蚀性能有关.为此,在进行超声波探伤检验的基础上,进一步对复合板的结合界面进行金相分析和力学性能及抗腐蚀性能检验[3].2.1 结合界面形状及组织图1所示为不锈钢 低碳钢单、双面爆炸焊接复合板进行金相检验时的取样位置.在显微镜下对所取样块的结合界面进行金相检验,其形状和组织如图2所示.图1 不锈钢 碳钢单、双面复合板取样位置(a)双面 (b)单面Fig.1 Specimen location of one side&tow sides composite sheet for stainless steel carbon steel图2 不锈钢 碳钢单、双面复合板结合界面(a)双面 (b)单面Fig.2 Combined-interface of one-side&tow-sides composite sheet fo r stainless steel-carbon steel由图2可见,在爆炸焊接工艺参数都相同的情况下,单、双面不锈钢 低碳钢爆炸焊接复合板的结合界面均为波状结构,结合面两侧都存在着一定的组织变形.离界面越近,则是塑性变形越强烈的再结晶组织,而距界面稍远一些是呈强烈拉伸后的纤维状组织,该组织随着与界面距离的增大而减弱.当离开波区后,便呈现出碳钢的等轴晶粒原始状态.在结合界面碳钢侧的结合过渡区还存在着增碳现象,且双面复合界面的结合过渡区宽度比单面更宽(大约是单面的1.5倍左右).文献[2]指出,过渡区域过宽易造成界面形成缝48隙,且过渡区域中各元素的原子密度也都较低,基材上也有较多的!空洞物∀.另外,图2(a)双面复合的结合面波形,其波前波后两个旋涡比图2(b)单面复合的相应旋涡更明显,而界面波旋涡区是爆炸焊接过程中熔化金属汇集的地方,它常常存在着铸态金属常有的微观缺陷,例如:气孔、缩孔、疏松、偏析和裂纹等[3].所有这些缺陷都将造成对复合板焊接质量的不利影响.由图2还可看出,在结合面不锈钢侧存在着一个脱碳区(图中的白带区),其宽度与碳钢一侧的增碳区宽度是一致的,即不锈钢侧的脱碳区越宽,低碳钢侧的增碳区也越宽,且双面复合板的脱碳区也比单面复合板宽(大约也是1.5倍左右).文献[4]指出,尽管脱碳会导致不锈钢的硬度降低,但由于在爆炸焊接过程中,结合界面附近的金属发生了严重的塑性变形而导致材料加工硬化,因此,其硬度仍高于原始状态.2.2 复合板的剪切性能根据GB6396-86复合钢板的性能试验方法,将图1中的位置取样制成剪切强度试样在拉力试验机上进行试验,将工具钢覆材从碳钢基材上沿结合面剪切下来,测试结果列入表12.在测试中,不论是单面还是双面不锈钢 碳钢复合板试样,剪断部位均发生在碳钢基材上,如图3所示.由此说明,不论是单面复合还是双面复合,只要不锈钢板与碳钢板可靠的爆炸焊接上,则结合界面的剪切强度一定大于基材碳钢的剪切强度. 另外,由图1的取样位置与表12的剪切强度对应关系还可看出:(1)对于双面复合板,第一次爆炸复合结合界面的剪切强度小于第二面爆炸复合结合界面的剪切强度.其原因如下由结合界面的金相组织分析可知,双面复合板的第二面爆炸焊接会使第一次已爆炸焊接上的结合界面波的波前、波后两个旋涡区增强,这将导致结合界面的微观缺陷增加而降低结合强度.当第一面爆炸复合后,由于爆炸载荷使其结合界面存在着一定的残留应力,因此,在第二面的爆炸焊接过程中,爆炸载荷将在第一次结合界面的残留应力基础上再次迭加应力,使第一次结合界面上的应力增大而导致其结合强度下降.(2)不论是单面复合还是双面复合,在整个复合板的结合界面上,各部位的剪切强度是不相同的,其变化规律都是从起爆端开始向爆轰末端逐渐变小.图3 不锈钢 碳钢复合板抗剪切试验试样Fig.3 Shearing test of specimen for st ainless steel-car bon steel co mposite sheet表1 单面复合板剪切性能(厚度规格:5+20mm) Table1 Shearing property of one-side composite sheet (thickness standard:5+20mm)试样剪切面积/mm2剪切力/KN剪切强度/M Pa125.6#4.748.8406225.4#4.543.4380323.5#4.435.2314表2 双面复合板剪切性能(厚度规格:5+20+5mm)Table2 Shearing property of two-sides composite sheet (thickness standard:5+20+5m m)试样剪切面积/mm2剪切力/KN剪切强度/M Pa123.4#4.740.4367223.5#4.635.0324323.5#4.631.0287423.1#4.825.02252.3 抗腐蚀性能由金相检验可知,在爆炸焊接过程中,尽管不锈钢 碳钢结合区的化学组成和状态有一定的变化,尤其是在不锈钢复板的结合界面区域还存在着一定宽度的脱碳区,但除此之外,不锈钢复板其它部位的化学组成没有发生变化,仍保持原始的供货状态,因此,其耐腐蚀性能不会降低.这一点通过对单、双面复合板的取样块进行耐腐蚀性能检验得到了证实.49第4期 陆 明,等:不锈钢-碳钢单、双面复合板的爆炸焊接及性能研究根据GB4334.5-90国标,腐蚀溶液为100g 硫酸铜(分析纯)+700m l蒸馏水+100ml硫酸(优级纯),然后用蒸馏水稀释至1000ml而配制成的硫酸铜溶液.将单、双面复合板试样块放入该溶液中浸泡16h,然后弯曲1800∃,其结果弯曲部位均无裂纹.由此说明,不锈钢复合层经过一定时间的酸性溶液腐蚀后,晶粒没有增大,并且也没有碳化物析出,其耐腐蚀性能是合格的.3 结 论由不锈钢 低碳钢复合板的爆炸焊接试验和性能检验结果可知(1)采用切割爆炸焊接法有利于改善不锈钢 低碳钢复合板的边缘焊合,从而使复合板的焊合率大大得到提高,直至达到100%的焊合;(2)在同一基板上进行双面不锈钢复合时,因第二面复合会导致第一面复合结合界面上的微观缺陷增加以及应力增大,因此,第一面复合界面的剪切性能比第二面复合界面的差.另外,无论是单面复合板还是双面复合板,界面结合强度的变化规律都是由起爆端向末端逐渐降低;(3)不锈钢 碳钢爆炸焊接的复合板,尽管在结合界面的不锈钢一侧附近存在一个脱碳区,但该区对不锈钢复板耐腐蚀性能不会产生影响.参考文献:[1]王耀华.SA266-304爆炸复合板的三种结合界面[J].材料科学与工艺,1998,6(4):35 38.[2]郑远谋.不锈钢-碳钢大厚复合板坯的爆炸焊接和轧制[J].钢铁研究学报,1996,8(4):14 18. [3]郑远谋.金属爆炸复合材料的压力加工[J].钢铁研究,1999(3):32 37.(责任编辑 张积滨)50材 料 科 学 与 工 艺 第8卷。
不锈钢钢复合板的爆炸焊接试验与数值模拟
不锈钢/钢复合板的爆炸焊接试验与数值模拟针对实际生产中在爆炸焊接窗口内取值时因为所取参数不同而导致生产的复合板结合强度差异较大这一现状,选取现代工业中复合板生产量最多的不锈钢／钢复合板作为研究对象,通过实验与分析并且结合数值仿真模拟,研究界面结合强度与界面波形的关系以及两者随工艺参数的变化规律,找到窗口内的最佳工艺参数,以提高爆炸焊接复合板质量以及生产效益。
主要工作及成果有如下几点：首先,根据理论公式编写了完整的计算爆炸焊接窗口与工艺条件的计算机程序,通过对计算得到的不锈钢/钢爆炸焊接窗口内的参数系统地取值,确定相应的工艺条件进行爆炸焊接实验。
其次,测试实验所制得复合板的力学性能,发现最佳装药量的选取方式与复板厚度有关。
当复板(SUS304)的厚度较薄(文中为3mm)时装药量取值应比理论计算最佳值偏高；当复板(SUS304)的厚度较厚(文中为6mm)时装药量取值应比理论计算下限值稍低。
在实际生产中,对于SUS304和Q345R的爆炸复合来说,当复板较薄(文中为3mm)时,如果优先考虑复合板结合质量,药厚的取值为30mm时效果很好,如果优先考虑生产成本,药厚取值可以为15mm,这样得到的复合板结合质量也符合标准要求；当复板较厚(文中为6mmm)时,药厚为25mm时能得到较好的结合强度。
再次,对复合板的结合界面进行金相分析,发现随着装药量的增加,波长和振幅也都会增加。
装药量一定时,不同的工艺得到的界面波形的波长和振幅随着复板与基板间距的增加而先增大然后减小。
界面的结合强度与波长和振幅先正相关,一定程度后负相关。
当界面波的波长相同时,振幅越小,界面的结合强度越高。
间距的取值对于结合界面的影响要远小于药量的取值,对于复板(SUS304)厚度为3mm的情况,间距为8mm是较好的取值,装药量的不同对于最佳间距取值影响不大。
最后,结合ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,得到了与现实比较符合的关于复板运动姿态,运动速度以及结合界面压力的计算结果,并且结合实验的分析发现飞行过程中复板的速度先增大后减小,在碰撞后速度仍然会有波动。
压力容器用双相不锈钢-低合金钢爆炸复合板热处理工艺的探究
压力容器用双相不锈钢 -低合金钢爆炸复合板热处理工艺的探究摘要：通过对双相不锈钢、低合金钢在热处理过程中组织转变特点的分析，并模拟双相不锈钢-低合金钢（S22053-Q345R）爆炸复合后进行热处理试验，对试件进行硬度检测、组织成分检测，力学性能试验、抗腐蚀性能试验，以验证热处理工艺方案的正确性，对同类复合板材料爆炸复合后的热处理工艺起到指导意义。
关键词：双相不锈钢低合金钢爆炸复合板热处理前言：双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢与铁属体不锈钢的特性，具有韧性高、脆性转变温度低、焊接性好、耐晶间腐蚀性高等特性；不但保留了铁素体不锈钢导热系数高、热膨胀系数小、超塑性等特点，而且比奥氏体不锈钢的强度高，特别是疲劳强度、屈服强度显著提高。
双相不锈钢-低合金钢爆炸复合板成本低，耐晶间腐蚀性能高，特别在氯溶液及H2S中的耐应力腐蚀性能相对奥氏体不锈钢显著提高，具有抗孔蚀和缝隙腐蚀的能力，而且具有良好的韧性和强度等综合性能。
在工业中应用越来越多，如大型化工容器、石油工业、化学工业等。
双相不锈钢与低合金钢由于化学成分、硬度、组织成分存在较大差异，在热处理过程中，组织成分变化有各自的特点，因此，如何制定出最佳的热处理方案，既能消除爆炸焊接的残余应力，满足双相不锈钢-低合金钢爆炸复合板的剪切强度、力学性能、冲击性能、弯曲性能，又能满足双相不锈钢抗腐蚀性能，成为了一个新课题。
1.双相不锈钢热处理过程中组织转变1.1 S22053典型双相不锈钢为例进行分析研究S22053板材α(铁素体)与γ（奥氏体）所占体积分数相近，经定量金相统计分析结果表明，原始板材中α相约占46%，γ相约占54%。
而在热处理过程中会发生组织转变，从而影响板材的力学性能。
表一：S22053板材化学成分S2 2035022Cr23Ni5 Mo3N当热处理温度在950-1150℃范围内时，随热处理温度的提高，α相逐渐增多，γ相逐渐减少，组织中α相与γ相相对含量和热处理温度呈线性关系（见图一）。
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不锈钢/低合金钢复合板爆炸焊的数值模拟研究爆炸焊是一种利用炸药爆炸释放的能量,将两种或多种不同材料的金属焊合在一起的工艺方法。
通过在基板表面复合上一层或多层不锈钢或钛、钽等贵金属,能够制备出一种具有优异的耐蚀、耐磨、耐热等综合性能的复合板材料。
揭示爆复合板炸焊接动态过程的机理及相关规律,对于制定正确的爆炸焊工艺和参数,获得高质量的复合板材料是至关重要的。
本文借助LS-DYNA软件中的光滑粒子流体动力学(SPH)方法,对不锈钢／低合金钢复合板爆炸焊过程开展数值模拟研究,并对321/Q345爆料焊复合板的界面结合形态和微观组织进行了分析研究。
所得主要结果如下：(1)针对321/Q345复合板的爆炸焊工艺,应用SPH方法建立二维分析模型；对复合板爆炸焊过程进行了数值模拟,模拟得出了两种材料结合面上界面波的形成过程及射流粒子的运动轨迹,并对结合面处特征位置上的压力、速度、等效应变随时间的变化规律进行了研究,结果表明：复合板爆炸焊过程可分为初始碰撞、界面紊乱、稳定结合三个阶段,界面波形成机理与Bahrani 的侵彻机理吻合较好,射流粒子来自复板和基板,可视为部分表层材料失效后的喷射行为。
(2)对不同炸药装药高度、炸药爆速、预置角、板间间距等工艺参数下的爆炸焊复合过程进行了数值模拟,研究了工艺参数对特征位置处压力、速度、等效应变的影响。
结果表明：随着装药高度的变化,界面波比波长的变动范围为0.27～0.34,当装药高度小于20mm时不产生界面波形；随着炸药爆速的增加,结合区材料的等效应变值随之减小。
当初始的预置角增加时,结合区等效应变增大,同时射流粒子数增多；预置角大于10。
时将造成复板出现撕裂的情况。
随着板间间距的增加,复板与基板复合时的位置错移增大。
(3)对321/Q345爆炸焊复合板的界面结合形态和微观组织进行了分析和研究。
结果表明：复合界面的形态主要呈现正弦波和平直面相结合的形式,结合区域具有压力焊与熔化焊相结合的特征：在波状结合区,不同材料分界面明显,出现纤维状组织,界面以压力焊形式结合,而在平直结合区,出现了绝热剪切带,剪切变形提供了界面熔化的主要热量,界面以熔化焊形式结合。