爆炸焊接条件下炸药爆轰过程的分析和研究_一_爆轰过程的宏观特性
《炸药爆炸理论》讲义,安徽理工大学 郭子如教授 第七章 炸药的爆炸作用
第七章 炸药的爆炸作用炸药发生爆炸时所形成的高温高压气体产物，必然对周围的介质产生强烈的冲击和压缩作用。
若物体与爆炸的炸药接触或相距较近时，由于受到爆轰产物的直接作用，物体便产生运动、变形、破坏和飞散；若物体离爆炸源较远时，则受爆轰产物的直接破坏作用就不明显。
但是，当炸药在可压缩的介质（如空气、水等）中进行爆炸时，由于爆轰产物的膨胀，压缩周围的介质并在介质中形成冲击波，此冲击波在介质中传播，便可以对较远距离的物体产生破坏作用。
因此，炸药爆炸对周围物体的作用，既可以表现在较近的距离上，又可以表现在离炸药较远的距离上。
习惯上将炸药爆炸时对周围物体的各种机械作用称为炸药的爆炸作用。
通过分析知道，炸药的爆炸作用与炸药的装药量、炸药的性质、炸药装药的形状（在一定的距离上），以及爆炸源周围介质的性质等因素有关。
通过对炸药爆炸作用的研究，可以正确地评价炸药的性能，为合理使用炸药和充分发挥其效能，以及为各种装药设计提供必要的理论依据。
7.1爆炸冲击波在介质分解界面上的初始参数炸药爆炸时，在与之接触的介质中必然要产生冲击波，在爆轰产物中可产生冲击波或稀疏波。
（研究初始参数对评定炸药爆炸对邻近介质的作用，冲击波传播规律很有益处）介质中的初始冲击波参数取决于炸药的爆轰参数和介质的性质（力学性质：压缩性与密度），如果介质的密度大于爆轰产物的密度，则在介质与爆轰产物分解面处的压力x P ﹥2P （爆轰压力），同时向爆轰产物中传递一个冲击波；否则x P ﹤2P ，则向爆轰产物中传递一个稀疏波。
2P >x P 时情形：当装药在空气中爆炸时，最初爆轰产物与空气的最初分界面上的参数，也就是形成空气冲击波的初始参数。
图7-1 2x P P 时分界面附近初始参数分布情况由于爆轰形式的冲击波在开始阶段必然是强冲击波，可采用强冲击波关系式：x x u k D 21+= 2021x x D P k ρ=+ 011ρρ-+=k k x （7-1）可见，只要能从理论上获得x u ，即可计算其它参数。
爆炸焊总结
爆炸焊总结引言爆炸焊是一种常见的金属连接技术，通过利用炸药爆炸产生的高能量和高温，将被连接的金属零件迅速熔化并连接在一起。
本文将对爆炸焊技术进行总结，包括其原理、应用范围、优点和缺点。
原理爆炸焊的原理是利用爆炸产生的高能量和高温，使被焊接的金属零件在极短的时间内熔化并连接在一起。
具体的焊接过程如下： 1. 将待焊接的金属零件正确安装在焊接装置上，并确保它们之间的接触面充分清洁和平整。
2. 在焊接装置中放置适量的炸药。
3. 在合适的地方点燃炸药，使其爆炸。
4. 爆炸产生的高能量和高温会将金属零件表面融化，并迅速冷却和固化，实现焊接。
应用范围爆炸焊广泛应用于金属连接领域，特别是在以下情况下表现出优越的性能： -连接材料不同的金属件：爆炸焊可以有效地连接不同种类的金属零件，而不需要额外的填充材料。
- 连接不同形状的金属件：由于焊接过程是通过高能量和高温来实现的，因此形状复杂的金属零件也可以很容易地进行连接。
- 连接大尺寸的金属件：爆炸焊可以在短时间内完成焊接，并且不受金属件尺寸的限制，因此非常适合连接大尺寸零件。
- 高强度连接要求：爆炸焊能够在焊接过程中在金属表面生成高压力，从而实现高强度的连接。
优点爆炸焊相比传统的焊接方法具有以下优点： 1. 快速：爆炸焊是一种非常快速的焊接方法，焊接时间通常只需要几毫秒到几十毫秒，因此可以大大提高生产效率。
2. 不需要填充材料：由于焊接过程中产生的能量和温度足以将金属零件连接在一起，因此不需要额外的填充材料，简化了焊接流程。
3. 不受材料限制：爆炸焊可以连接不同种类和形状的金属零件，并且可以连接大尺寸零件。
4. 高强度连接：爆炸焊在焊接过程中产生的高压力可以实现高强度的连接，焊缝强度通常比传统焊接方法更高。
缺点尽管爆炸焊具有许多优点，但它也存在一些缺点： 1. 安全性问题：爆炸焊需要使用炸药作为能量源，因此在操作过程中需要特别注意安全措施，以防止意外发生。
炸药爆轰参数、生成热及爆热的理论研究
炸药爆轰参数、生成热及爆热的理论研究
本文由两部分构成 : 第一部分是从原子分子水平用 Ree 修正的 WCA状态方程联合 Ross 软球修正的硬球变分微扰理论 , 作为炸药爆轰气相产物的状态方程 , 对炸药爆轰产物中游离态的碳 , 考虑了 4 种相态——石墨、金刚石、类石墨液碳和类金刚石液碳 , 并对 10 种 CHNO和 CNO型凝集炸药的爆轰产物组分浓度以及爆轰参数——爆速、爆压和爆温进行了理论研究 ; 第二部分采纳密度泛函理论对几种凝集炸药的生成热和爆热进行了理论研究。
以下就两部分内容分别进行纲要。
从原子分子水平确立 Ree修正的 WCA状态方程势参数 , 理论上用分子间互相作用势确立炸药爆轰均衡态的热力学参数 ; 参如实验上用冲击波物理技术丈量爆轰产物主要成分的高密度冲击波压缩特征所确立的互相作用势参数 , 选择必定的混淆法例即可获取炸药爆轰混淆物状态方程。
碳在高压下的状态方程在冲击波物理中是特别重要的。
在初期的研究中几乎都是把爆轰产物中的碳看作石墨办理, 以后对于把爆轰产物中的碳看作石墨仍是金刚石的研究渐渐增加。
在有名的 CHEQ程序中考虑了石墨—金刚石—液碳三相构成 , 但当前还没有见报导将碳的四种相态——石墨、金刚石、类石墨液碳和类金刚石液碳 , 同时运用到炸药爆轰产物研究中。
因为爆轰是一
个瞬态的。
爆轰灾害实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景爆轰，作为一种强烈的爆炸现象，具有极高的破坏力。
它不仅会对建筑物、基础设施造成严重损害，还会对人员造成生命威胁。
为了了解爆轰灾害的特性，提高防灾减灾能力，本实验对爆轰灾害进行了模拟研究。
二、实验目的1. 了解爆轰灾害的形成机理；2. 掌握爆轰灾害的传播规律；3. 分析爆轰灾害对建筑物和人员的影响；4. 为防灾减灾提供理论依据。
三、实验材料与设备1. 实验材料：炸药、沙袋、木架、橡胶膜等；2. 实验设备：高速摄影机、温度计、压力计、风速计等。
四、实验方法1. 设计实验方案：根据实验目的，设计合理的实验方案，包括实验场地、实验材料、实验设备等；2. 建立实验模型：按照实验方案，搭建实验模型，包括炸药放置、沙袋堆放、木架搭建等；3. 进行实验：按照实验方案，进行爆轰实验，记录实验数据；4. 数据分析：对实验数据进行处理和分析，得出实验结论。
五、实验过程1. 实验场地选择：选择开阔、平坦的场地作为实验场地，确保实验安全；2. 实验材料准备：准备适量的炸药、沙袋、木架、橡胶膜等实验材料；3. 实验模型搭建：按照实验方案，搭建实验模型，包括炸药放置、沙袋堆放、木架搭建等；4. 实验实施：按照实验方案，进行爆轰实验，记录实验数据；5. 数据收集：使用高速摄影机、温度计、压力计、风速计等设备，收集实验数据；6. 数据分析：对实验数据进行处理和分析，得出实验结论。
六、实验结果与分析1. 爆轰灾害的形成机理：实验结果表明，爆轰是由炸药燃烧产生的剧烈化学反应引起的。
在爆炸过程中，高温高压的气体迅速膨胀，形成冲击波，对周围环境造成破坏；2. 爆轰灾害的传播规律：实验结果表明，爆轰灾害的传播速度与爆炸强度、距离等因素有关。
在实验中，随着距离的增加，爆轰灾害的破坏力逐渐减弱；3. 爆轰灾害对建筑物和人员的影响：实验结果表明，爆轰灾害会对建筑物和人员造成严重损害。
在实验中，建筑物受到冲击波的影响，出现裂缝、变形甚至倒塌；人员受到冲击波和高温高压气体的伤害，可能造成生命危险；4. 实验结论：通过本实验，我们了解了爆轰灾害的形成机理、传播规律以及对建筑物和人员的影响。
金属爆炸焊接专用膨化硝铵炸药的研制①
金属爆炸焊接专用膨化硝铵炸药的研制①1. 引言1.1 背景介绍金属爆炸焊接是一种常用的金属连接技术，通过爆炸产生的高温高压来实现金属间的均匀熔融和连接。
而爆炸焊接过程中所使用的炸药是至关重要的。
传统炸药存在着安全性差、环境污染大等问题，因此需要研发一种性能更为优越的专用炸药。
本文旨在通过对金属爆炸焊接专用膨化硝铵炸药的研制，为金属爆炸焊接技术的发展提供一种新的解决方案。
通过优化炸药参数、测试炸药性能以及探讨其工程应用，旨在为金属爆炸焊接工艺的提升和实践提供有力支持。
1.2 研究意义目前，金属爆炸焊接专用膨化硝铵炸药的研制尚处于起步阶段，相关工作仍有待进一步深入。
通过对膨化硝铵炸药的制备方法、应用效果、参数优化以及性能测试等方面进行系统研究，可以为金属爆炸焊接技术的进一步发展提供重要参考。
针对膨化硝铵炸药在工程应用中的问题和挑战，开展相关研究将有助于提高金属爆炸焊接的效率和质量，推动相关领域的创新发展。
本文旨在探讨金属爆炸焊接专用膨化硝铵炸药的研制及其在焊接领域中的应用前景，为相关研究提供理论支持和实践指导，促进金属爆炸焊接技术的进步和完善。
2. 正文2.1 膨化硝铵炸药的制备方法膨化硝铵炸药的制备方法是一个复杂而精细的过程，需要严格的控制各种参数以确保炸药的质量和稳定性。
制备膨化硝铵炸药的关键原料硝铵需要经过精细的晶体加工和筛选，确保颗粒的均匀度和纯度。
然后，硝铵与其他添加剂如燃料、增稠剂和稳定剂按照一定比例混合，并在特定的温湿度条件下进行反应，生成膨化硝铵炸药的基础材料。
接着，通过特殊的粉碎、筛分和研磨工艺，将基础材料加工成精细的颗粒，确保炸药的均匀性和稳定性。
经过干燥和包装，膨化硝铵炸药即可成品。
这个制备过程需要严格的质量控制和（隐藏部分内容，总字数233字）2.2 金属爆炸焊接中的应用在金属爆炸焊接过程中，膨化硝铵炸药被用作爆炸源，通过精确控制药量和爆炸设备的设计，可以实现对金属材料的精准加热和连接。
爆炸焊
第七章爆炸焊（Explosive Welding）本章主要内容：4.0 超声波特性4.1 概述4.2 超声波焊接设备4.3超声波焊接工艺4.4 超声波焊接应用本章教学目标：1. 掌握超声波基本原理及能量转换和传递过程2. 掌握超声波焊设备各部分组成及作用。
3. 掌握超声波焊按接头形式的分类4. 理解焊接工艺参数选择原则5. 了解超声波的主要应用领域导言爆炸具有巨大的威力，主要是因为炸药起作用。
我们知道炸药具有很大威力，炸药可在十万分之一秒（10－5）内完全燃烧，释放储存的全部能量，也就是它平均每秒种放出的能量达一亿卡，这种释放能量的速度比世界上最大的电站还要大。
另外炸药在爆炸过程时，放出大量气体，据测定，炸药在爆炸时体积会突然增加47万倍，在炸药中心产生的巨大压力和几千度高温，形成一股巨大的爆炸能量，这一巨大的压力和高温，被人们巧妙地用作焊接金属的能量，这种方法就是爆炸焊接。
爆炸焊：爆炸焊是以炸药为能源进行金属间焊接的方法。
这种焊接是利用炸药的爆轰，使被焊金属面发生高速倾斜碰撞，在接触面上造成一薄层金属的塑性变形，在此十分短暂的冶金过程中形成冶金结合。
爆炸焊是利用炸药爆炸产生的冲击力，造成焊件的迅速碰撞而实现连接焊件的一种压焊方法。
焊缝是在两层或多层同种或异种金属材料之间，在零点几秒之内形成的。
进行爆炸焊时不需填加填充金属，也不必加热。
爆炸焊接现象人们在弹片与靶子的撞击中早已观察到了。
但最早记入文献的是美国的卡尔。
1957年，美国的费列普捷克成功地实现了铝和钢的爆炸焊接。
50年代末，国外开始了系统的研究。
60年代中期以后，美、英、日等国先后开始了爆炸焊接产品的商业性生产。
我国是1963年开始爆炸焊的试验和研究的。
50多年来, 爆炸焊技术及产品已经较为广泛地应用于国民经济的一些部门。
一、爆炸焊分类及特点1) 按初始安装方式不同，爆炸焊接有平行法和角度法两种基本形式。
①以金属复合板爆炸焊为例，说明安装工艺。
爆炸焊概述ppt课件
爆炸焊
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此外，按产品形状可分为板-板、管-管、管-板、管-棒、 金属粉末-板爆炸焊；按爆炸的次数可分为一次、二次或 多次爆炸焊，因而有双层和多层爆炸焊之分；按布药特点 可分为单面和双面爆炸焊；按爆炸焊进行的地点可分为地 面、地下、水中、空中和真空爆炸焊等。目前爆炸焊工艺 还可以与常规的金属压力加工工艺和机械加工工艺联合起 来，以生产更大、更长、更薄、更粗、更细和异形等特殊 或极限形状的金属复合材料、零部件及设备。这种联合工 艺是爆炸焊技术的延伸和发展趋势。
直线结合 波状结合
连续熔化结合
LEE MAN (SCETC)
该类结合的特点是界面上可见到平直、清晰的结合线，基体金属直 接接触和结合，没有明显的塑性变形或熔化等微观组织形态。形成 这种结合特点的主要原因是撞击速度较低。这种结合形式的爆炸焊 在生产实际中很少采用，因为这种形式的爆炸焊对焊接参数的变化 非常敏感，导致接头质量不稳定和易造成未熔合等缺陷。
LEE MAN (SCETC)
爆炸焊
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二、爆炸焊的类型、特点及应用
（一）爆炸焊的类型
按接头形式不同： 按装配方式不同：
面焊 线焊 点焊
平行法 角度法
平行法是将两试件平行放置，预留一定的间 隙。爆炸焊接时试件随炸药爆炸的推进依次 形成连接，接头各处的情况基本相同。
角度法是使两试件间存在一个夹角，由两试件间 隙较小处开始起焊，依次向间隙较大处推进，由 于间隙不能过大，故试件的尺寸也不能太大。
LEE MAN 高强度冶 金结合焊缝
（二）爆炸焊的特点
爆炸焊可在同种金属或异种金属之间形成一种高强度的冶金结合 焊缝。例如 Ta（钽）、Zr(锆）、AI、Ti、Pb（铅）等与碳素结构 钢、合金钢、不锈钢的连接，用其他焊接方法难以实现，用爆炸 焊则容易实现，这主要是因为爆炸焊能把脆性化合物层减小至最 低限度甚至不产生脆性金属层。
爆轰与爆炸现象的物理机制研究
爆轰与爆炸现象的物理机制研究摘要：爆轰与爆炸是一类复杂而危险的物理现象，在多个领域都有重要的应用。
本论文将对爆轰与爆炸的物理机制进行研究与分析。
首先，将介绍爆轰与爆炸的定义与基本概念，包括爆炸的分类与爆轰的特点。
其次，将讨论爆轰与爆炸的能量释放机制，包括化学能转化为热能，产生高温高压等。
然后，将探讨爆轰与爆炸的传播机制，包括爆炸波的传播与压力波的形成。
最后，将讨论爆轰与爆炸的影响与应用，包括军事爆炸与工业爆炸的应用。
关键词：爆轰，爆炸，物理机制，能量释放，传播机制，应用1. 简介爆轰与爆炸是一类常见而危险的物理现象，其在军事、工业和科学研究等领域都有广泛的应用。
爆炸通常指的是以极快速度放出大量能量的过程，而爆轰则是指在一个密闭空间内，能量释放过程引发的连锁反应。
本论文将对爆轰与爆炸的物理机制进行深入研究与分析。
2. 爆炸的分类与爆轰的特点爆炸可以按照能量释放方式分为化学爆炸、核爆炸、物理爆炸等。
其中，化学爆炸是最常见的一种形式，其能量来源于化学反应。
爆轰是一种密闭空间内的连锁反应，其特点是反应过程引发剧烈能量释放，产生冲击波和大气压力，导致爆炸波的传播。
3. 爆轰与爆炸的能量释放机制爆轰与爆炸的能量主要来自化学反应，当可燃物质与氧化剂接触时，发生放热反应，将化学能转化为热能。
这会导致温度、压力和体积的迅速增加，形成高温高压区域。
同时，能量的释放还会引发周围物质的燃烧，形成火焰，并释放大量的气体。
4. 爆轰与爆炸的传播机制爆轰与爆炸的传播主要是通过爆炸波和压力波的形成进行的。
爆炸波是指由爆炸产生的高温高压区域形成的冲击波，其传播速度非常快，可以达到音速以上。
压力波是爆炸后的气体体积迅速扩大造成的压力变化，也会导致周围气体和物体的振动和移动。
5. 爆轰与爆炸的影响与应用爆轰与爆炸对周围环境和物体造成的影响非常巨大，其能量释放和传播的特性使其在军事与工业领域有广泛的应用。
例如，爆炸可以用于构建炸弹和火箭等武器，也可以用于岩石开采和建筑拆除等工业应用。
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2002年10月October 2002钢 铁 研 究Research on Iron &S teel第5期(总第128期)N o.5 (Sum128)爆炸焊接条件下炸药爆轰过程的分析和研究(一)———爆轰过程的宏观特性郑远谋(甘肃省白银市银铝实业公司)摘 要 研究了爆炸焊接条件下炸药爆轰的宏观过程。
这个过程包括发生、发展、持续和消亡4个阶段。
探讨了爆炸焊接边界效应的力学-能量原理,提出了解决此边界效应的有效措施。
关键词 爆炸焊接 炸药 爆轰 边界效应ANA LYSIS OF EXP LODING PR OCESS IN EXP LOSIVEWE LDING CON DITIONS———APPARENT FEATURES OF EXP LODING PR OCESSZheng Y uanm ou(S ilver and Aluminum Industry C o.,Baiyin City ,G ansu Prov.)Synopsis This paper studies apparent features of exploding process in explosive welding con 2ditions.The exploding process consists of four steps ,i.e arising ,developing ,continuing and end 2ing.The mechanical and energy principle to cause boundary effect is discussed and then measures to overcome the effect are put forward.K eyw ords explosive welding explosive exploding boundary effect联系人:郑远谋,高级工程师,甘肃省(730900)白银市银铝实业公司1 前 言用探针法测定了炸药爆速沿爆轰方向的分布[1],指出,这种分布象任何物质的运动规律一样,有一个发生、发展、持续和消亡的过程。
然而,在该文的讨论中也明确地指出了现有过程缺少消亡阶段。
也就是炸药在爆完的瞬间,其速度是怎样从每秒几千米突然降低到零的。
这个问题是经典的和传统的爆炸物理学中至今尚未明确提出和很好解决的课题。
本文在实验的基础上,试图讨论之,并以此解决爆炸焊接中的一些理论和实际问题。
本文讨论的问题拟称为爆轰过程的宏观特性。
2 试验方法(1)用三合板订做药框(包括底面)和2号岩石硝铵炸药,在3mm ×500mm ×800mm 的铝板上进行爆轰试验。
试验前将铝板置于钢板之上。
(2)用一般的工艺和工艺参数爆炸焊接(3+20)mm ×2000mm ×2000mm 的钛-钢复合板,此时钛板的长、宽尺寸较钢板大一点。
(3)用一般的工艺和工艺参数爆炸焊接几块(2+25)mm ×150mm ×600mm 的钛-钢复合板,此时钛板和钢板的长、宽尺寸一样。
(4)用一般的工艺和工艺参数爆炸焊接镍-不锈钢、铝-不锈钢、铝-钢和铜-铝等复合板,测量它们的复板、基板和复合板相应位置上的厚度,并计算它们的减薄率和绘制分布曲线。
(5)用文献[2]提供的工艺和工艺参数爆炸焊接锆-2+不锈钢复合管。
3 试验结果和分析(1)用试验方法(1)获得的结果如图1所示。
・93・图1 铝板上的爆轰试验(半幅照片)由图可见,炸药爆炸以后,在铝板表面留下了类似于爆炸复合材料结合区的特有的波形。
这种波形自起爆点(左上)开始沿爆轰方向逐渐增大,并在局部位置波形大小有反复。
爆轰结束的位置(右端)铝板被氧化和烧伤而成了黑色。
(2)用试验方法(2)获得相应尺寸的钛-钢复合板,将钛板和钢板用尖刃工具撬开后,可见其结合面上也有波形(图2)。
这种波形从起爆点开始沿爆轰方向也逐渐增大。
之后,在一定范围内波形大小趋于稳定(图2中c 、d 和e 的右半部)局部位置的波形大小亦有反复。
在爆轰结束的地方波形显得更大一些。
图2 钛-钢复合板(中心起爆)的钢侧结合界面上的波形(爆轰方向自左至右)注:距起爆中心的距离:(a )0～80mm (b )80～200mm (c )200～650mm (d )650～1000mm (e )爆轰结束附近 (3)用试验方法(3)获得的结果如图3所示。
由图可见,这4块复合板的起爆位置(左上)均未结合好,两侧、尤其是前端(右下)打伤和打裂严重。
(4)用试验方法(4)获得的结果如图4和图5所示。
由图4可见,爆炸焊接后,复板、基板和复合板的厚度都变薄了,尤其是前端、特别是爆轰结束的位置更厉害。
而且,金属的强度越低和塑性越高,其变薄程度越严重。
(5)用试验方法(5)获得的结果如图6所示。
由图可见,在经几次试验之后,两半模具的内孔成图3 钛-钢复合板外部的宏观形貌(爆轰方向自左上至右下)・04・图4 几种复合板的减薄率沿爆轰方向的分布注:图(a)～(c)中的“0”表示爆轰结束位置(a)铜-铝复合板,厚度1.2+5.0mm,图中1和2表示二次试验的(b)1.铝-钢复合板,厚度22+40mm;2.铝-不锈钢复合板,厚度12+18mm(c)铜-铝复合板,厚度1.2+3.0mm,图中1～4表示4次试验的(d)镍-不锈钢复合板,厚度2.5+10mm,图中1为镍板,2为不锈钢板,3为复合板图5 铝-钢复合板的铝复板沿爆轰方向(a)和 垂直爆轰方向(b)上的减薄率分布曲线注:复合板厚度1.15+40mm 2.12+30mm了葫芦状;由此获得的锆-2+不锈钢复合管的外形也成了葫芦状。
由图5可见,不仅在爆轰方向上有如图4所示的变形规律,而且在垂直爆轰方向上也有类似的规律:复板的两侧边部特别是爆轰结束的位置变薄程度更严重。
减薄率的计算方法是:金属板材的原始厚度减去爆炸焊接变薄后的厚度,再除以原始厚度。
各种厚度数据用相应材料的金相样品在金相工具显微镜下测量,精确度为0.001mm。
4 讨 论4.1 炸药爆轰过程中发生、发展和持续阶段的理论分析及实验验证由于速度很快和强度很高,除仪器测量之外,人们看不见和摸不着炸药的爆轰过程而无法感受。
但是任何物质的运动都会有其轨迹和留下痕迹,炸药的爆轰也不例外。
大量的爆速沿爆轰方向的分布曲线就是其运动轨迹的记录[1]。
而图1至图6即是其高速运动后在金属上留下的痕迹。
由这些痕迹也能够判断炸药爆轰的全过程:发生、发展、持续和消亡。
研究了爆轰过程的微观特性。
从理论分析和实验两个方面论证了爆轰波是一种具有波长、波幅和频率的波的事实。
并且,由于炸药的种类不同,其爆轰后生成的爆轰波的波长、波幅和频率的大小也不同。
正因为如此,具有这种特性的炸药在与金属接触爆炸以后,其爆轰波的能量就同金属的表面、界面和底面相互作用,而生成相应的表面波形、界・14・图6 锆-2+不锈钢复合管爆炸焊接用两半模内孔(a)和该复合管外形(b)的葫芦状变形注:爆轰方向为二半模自上而下;复合管自左至右面波形和底面波形。
由于爆轰过程在各个阶段的能量,即波长、波幅和频率大小的不同,那些波形的波长、波幅和频率大小也不同。
也正因为如此,由那些表面波形、界面波形或底面波形的波长、波幅和频率的不同,就能够判断爆轰波在传播过程中的各个阶段,以及在这些阶段中的宏观特性。
如图1所示,爆轰波在铝板上传播过后留下了大小不同和类似于双金属界面波形的表面波形:起爆点上的金属表面有变化但无波形,不久出现小波形,随后波形逐渐增大直到爆轰结束。
由于铝板的长度较短和药厚较小,铝板上的表面波形的波长大小尚未稳定。
图2则不同,钛-钢复合板结合区的波形,自爆轰开始后,除自小逐渐变大之外,还可辨认出波形大小基本不变的稳定阶段。
由图1和图2所显示的事实不难推论,在足够长的爆轰距离上,爆轰波有一个发生、发展和持续的过程。
接触爆炸后,在金属板上和金属板内波形大小沿爆轰方向的分布,与炸药爆速大小沿爆轰方向的分布,在论证这个问题上有异曲同工之妙。
4.2 炸药爆轰过程消亡阶段的理论分析和实验验证由图1至图6可见,在接触爆炸的情况下,在爆轰结束位置及其附近,发现了铝板被烧伤,界面波形增大,复合板两侧和前端被打伤、打裂以及减薄率异常增大,还有复合管的外形及其相应的模具内孔的葫芦状变形等现象。
与相应单金属和双金属其余位置相比,这些边部位置的严重变形和破断能够说明什么?毫无疑问,唯一地只能说明作用在这个地方的爆炸载荷要大得多。
在爆炸焊接的名词术语中,上述现象和雷管区(雷管放置位置)复合不良的现象称为“边界效应”。
那么,这种效应是怎样产生的?为了讨论这个问题,先应进行爆轰过程的力学-能量分析。
如图7(A)所示,假设药包长度为0g,其内的炸药被雷管引爆以后,经过一段加速(0a),便以稳定速度vd爆轰(ab),直至结束(b)。
但是由于下述原因,这个速度还得沿b-c-d-e-f-g折线下降为零。
图7 接触爆炸后,沿爆轰方向金属板上 的爆速(A)和能量(B)分布示意图在炸药爆炸后,爆轰波的运动是一种物质的运动。
其速度就是爆速,其质量就是相应的那部分爆炸化学反应后而又未膨胀和处于高温高压下的爆炸产物的质量。
理论上分析,这部分产物的质量和参与爆炸化学反应的那部分炸药的质量相同。
炸药爆炸后的巨大能量主要地就是爆轰波提供的:E1=12m1V d2(1)式中 E1———爆轰波的能量m1———爆轰波的质量・24・V d———爆轰波的速度另外,爆炸产物膨胀后,以1Π4Vd的速度紧随爆轰波运动,其能量是:E2=12m2V22=12m2(14V d)2=132m2V d2(2)式中 E2———爆炸产物的能量 m2———爆炸产物的质量假设m2=m1,则:E2=132m1V d2(3)将上述两种能量比较一下,得:E1ΠE2=16(4)由(4)式可知,爆轰波的能量是爆炸产物的能量的16倍。
根据上述分析和计算不难发现,爆炸焊接条件下炸药爆炸后的能量是由爆轰波和爆炸产物这两种物质的高速运动形成的(爆热对爆炸焊接没有直接贡献),并且前者比后者大得多。
而非通常所认为的仅仅是由爆炸产物的膨胀产生的。
这个观点还有文献佐证。
文献[3]指出,在实施爆炸成形工艺的过程中发现,被成形的板坯经受了两次加载,只是第二次的载荷小得多。
文献[4]在试验中发现,在接触爆炸焊接过程中,复板通常经历二次加速过程。
第二次加速虽然不明显,但普遍存在。
文献[5]也报导,在测试爆炸焊接条件下复板的运动轨迹的实验中发现,这种轨迹是一条二次曲线,而非通常所认为的一次曲线。
上述两次加载、二次加速和二次曲线就是由爆轰波和爆炸产物的先后运动及两次作用造成的。