[拼音]： jiagong

[外文]：explosive working

以 （或 和可燃气体）为能源把金属毛坯加工成型或焊接在一起的加工工艺。爆炸加工过程是 化学能转化为机械能的过程。 常用的 为TNT、 、导爆索和塑料（或橡胶） 等。由于 爆炸是快速过程，所以与常规加工方法(例如液压、冲压)相比，爆炸加工具有压力大、变形速度大、加工时间短，因而功率亦大等特点，所以是一种高能率加工方法。例如，把直径一米的毛坯加工成为封头，用水压机生产时，作用于毛坯的平均压力为几十个大气压 （1大气压＝101325帕），成型时间为十几秒；而在爆炸成型时，作用于毛坯的平均压力为几千个大气压，成型时间约为 1/100秒。由于毛坯成型所需能量在两种情形下基本相等，所以爆炸成型的平均有效功率就比常规方法大103倍。

爆炸加工应用范围较广，主要有爆炸成型、爆炸焊接、爆炸硬化、高速模锻等几个方面。

钣金零件的拉深、 胀形、 卷边、翻口、冲孔、压梗、弯曲和校形等，都可用爆炸成型来完成。这是爆炸加工应用最成熟的一个方面。图1为几种爆炸成型装置的示意图，分别表示用爆炸成型方法制造拉深件（如封头）、胀形件（如喷气发动机的喷管）和平板件（如波纹板）。

一般放置水中，不和毛坯直接接触。爆炸压力通过水传递。有时为了防止毛坯起皱，也用砂作传压介质以增加毛坯表面的摩擦阻力。一般不用空气作传压介质，因它的传压能力太小。在有模爆炸成型时，由于毛坯变形速度较快，通常应将模腔内空气抽空，否则空气受压缩产生的高压会使零件破坏。如果模具设计合理，工艺参数(包括药形、药量、药位、水深、压边力等)选择恰当，只要引爆 ，就能在瞬间(1米封头约需1毫秒)形成一个与模壁贴合良好的零件。

以圆板自由拉深加工工艺为例。圆板中心点位移与时间关系的试验结果如图2所示。从图中可以看出，爆炸成型时间很短，有两次加速过程，这就是爆炸成型中所谓“二次加载”的典型现象。机理如下： 起爆后，激波在水中传播，达到板壳内壁时发生反射。板壳在激波作用下迅速变形，向外运动，这是第一次加载。反射波最初表现出刚性反射的压缩性质，而后表现为稀疏性质。同时入射波又剧烈地衰减，因此，在板壳附近水中某处开始呈现拉伸状态。水不能承受拉力，因而产生空泡，阻止压力的下降，这称为空化现象。此后，空化区不断在水中扩张，因空化而被拉断的水利用已获得的动能向外作等速运动，赶上前方由于受变形阻力影响而减速的板壳，并不断给板壳补充动量使其继续运动。在某一时刻，空化区终止发展。与此同时，空化区内侧的水体在高压的爆炸气体推动下向外加速膨胀，追上一部分正在运动的空化水。之后在某时刻，内外两个速度不同的大水体进行碰撞，外水体和板壳的速度突然增加，这就是第二次加载。从此以后，板壳在变形阻力作用下，逐渐减速直至完成变形。就整个变形过程而言，碰撞后的变形量和变形时间都大于碰撞前。

爆炸成型的工艺参数常常用模型试验的方法确定。理论和实验都表明爆炸成型满足几何相似律。只要在模型和原型中采用品种相同的 、传压介质和几何形状相似的板料，板料在爆炸以后的形状也相似。成型量y同毛料的特征长度L、特征厚度 δ和 量Q之间存在确定的函数关系：

薄壁零件的成型满足更为简单的能量相似律：

模型试验必须遵守上述几何相似律或能量相似律。

在爆炸成型时，零件以很高的速度贴模，零件与模具之间产生较大的碰撞压力。因此，只要模具内表面光洁度高，零件贴模面光洁度也就较高。同时，大的碰撞力使模具内表面产生大的弹性变形，毛坯经碰撞和辗压后展开面积有所增加，这样减少了回弹，增大了精度。爆炸成型贴模是一个多次撞击的过程，计算模具强度时，一般取动载系数为3。大型零件的成型模具可采用分块惯性模。

又称爆炸复合，是利用 的压力使两块金属间形成牢固的结合面的加工工艺。通常用于在碳素钢表面焊覆一层贵重金属（如不锈钢、钛、锆、铜或它们的合金），因而这种工艺可以节约贵重金属。常规工艺很难把两种熔点相差悬殊、热膨胀性能或硬度相差很大的金属焊接在一起，而用爆炸焊接方法却能得到质量较好的产品。

爆炸焊接是一种高速碰撞现象。通常将 直接敷在复板金属表面。为了避免在金属表面出现伤痕或细裂纹，一般在 和金属间放置软橡皮或硬纸板作缓冲层（图3a、3b）。现用板材焊接来说明爆炸焊接的物理过程。 引爆以后，复板以每秒几百米的速度撞击基板，碰撞界面附近材料的压力剧增至约十万个大气压。部分材料在高压作用下形成射流（见彩图）。射流喷走，金属 洁净并带有活性的新鲜表面。在高压作用下形成两种金属的冶金粘接，界面通常呈波纹状（图4）。大量试验表明两板之间出现射流是保证焊接成功的必要条件。在选择 品种、药量、基板与复板间隙、初始基板与复板夹角等参量时，必须考虑这一要求。带有小波幅波状界面的焊接件，往往具有高的焊接强度。对波纹形成的机理，尚未形成较成熟的理论，多数人认为形成波纹是一种界面运动失稳的表现。它是由复板和基板的界面速度存在间断引起的。还有些人从金相中看到粘接面附近有涡街，认为是材料绕过碰撞点以后产生的卡门涡街。

有些金属（例如高锰钢）在 爆炸的高压作用下，能够显著提高表层的硬度，从而增加金属部件的使用寿命。这种方法已经成功地应用于加工铁路辙叉、推土机、拖拉机和坦克履带以及铲斗的刃口等产品。爆炸硬化的方法是把一层高爆速 放在金属需要硬化的部位上进行爆炸。连续爆炸2～3次后，可获得较理想的结果。

应用火炮的原理，用 或高压空气发射锻锤锻造金属，锤速大于一般落锤，可以达到每秒几十米到一、二百米。高速模锻具有动量大、设备简单等优点。

爆炸加工工艺还包括爆炸切割、爆炸压实粉末、爆炸合成金刚石等。

参考书目

郑哲敏、杨振声等编著：《爆炸加工》，国防工业出版社，北京，1981。

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