專利名稱：具有形狀保護(hù)功能的復(fù)合金屬材料爆炸焊接技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于爆炸焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到具有鰭片或其他形狀保護(hù)功能的爆炸焊接技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前隨著計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代，CPU散熱問題日益突出，現(xiàn)在使用的鋁散熱器的散熱效率已不能滿足需要。銅的散熱性高于鋁，但純銅散熱器重量大，而且形狀復(fù)雜的鰭片制造困難，成本高。由于鋁的材質(zhì)軟，擠朔成型的生產(chǎn)效率高，且純鋁散熱器重量輕，材料費(fèi)低，如能把一定厚度的銅板與鋁散熱器的底平面實(shí)現(xiàn)焊接，利用銅的快速傳熱性能就可以大大提高散熱器的散熱效果?，F(xiàn)在已經(jīng)有采用粘接的方法把銅板粘貼在鋁散熱器底面上的鋁銅復(fù)合底散熱器，使散熱器的散熱效果有所提高，但所用的粘貼介質(zhì)是非金屬材料，由于這層介質(zhì)的存在，降低了銅鋁間的傳熱性能。爆炸焊接技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)銅鋁間的無介質(zhì)連接，而且有結(jié)合強(qiáng)度高，在熱處理、機(jī)加工等條件下能確保復(fù)合層不分離的突出優(yōu)點(diǎn)。在爆炸焊接過程中，炸藥爆轟產(chǎn)生巨大的壓力，推動(dòng)復(fù)板以幾百米/秒的飛行速度與基板傾斜碰撞，實(shí)現(xiàn)焊接后，由于焊接件還有剩余動(dòng)能，當(dāng)它與基礎(chǔ)接觸時(shí)，會(huì)受到很大的沖擊、擠壓作用，這些因素都造成焊接件不同程度的變形。對(duì)于平板狀工件，可以通過機(jī)械加工的方法實(shí)現(xiàn)整形，如果基板是帶有鰭片等具有復(fù)雜形狀特征的工件(如附圖1所示)，很難用常規(guī)機(jī)械加工的方法將焊接件的變形恢復(fù)原狀。本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種特殊的爆炸焊接技術(shù)，使之在實(shí)現(xiàn)焊接以后，能保持焊接件的整體形狀不變。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種具有形狀保護(hù)功能的爆炸焊接技術(shù)，爆炸焊接后，焊接件不變形，且焊接強(qiáng)度高，在機(jī)加工、熱處理等工藝過程中，復(fù)合界面不發(fā)生開裂。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)想目前應(yīng)用爆炸焊接技術(shù)，已經(jīng)成功的制造出平板狀或圓管狀復(fù)合材料。對(duì)于帶有鰭片等復(fù)雜形狀的散熱器或其他異型材，在爆炸焊接過程中會(huì)破壞其原來的形狀。焊接件(由焊接復(fù)板和焊接基板組成)的彎曲和變形主要是由于在爆炸焊接時(shí)，焊接復(fù)板對(duì)焊接基板的高速碰撞，以及焊接件剩余能量的存在，使得它繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，并與基礎(chǔ)作用產(chǎn)生的。因此，可以設(shè)計(jì)一種特殊的爆炸焊接技術(shù)，減少焊接件的剩余動(dòng)能，對(duì)焊接件實(shí)施保護(hù)措施，同時(shí)設(shè)置吸能基礎(chǔ)，緩沖地面對(duì)焊接件的沖擊，達(dá)到防止焊接件變形的目的。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案首先，在實(shí)現(xiàn)良好焊接的前提下，應(yīng)減少焊接復(fù)板對(duì)焊接基板的碰撞速度，從而能減少焊接件的沖擊變形，碰撞速度應(yīng)控制在320～350米/秒，還應(yīng)減少裝藥的質(zhì)量比(單位面積上炸藥的質(zhì)量與復(fù)板質(zhì)量的比值)，這樣能減少焊接件的剩余能量，質(zhì)量比控制在0.5～0.7，同時(shí)，對(duì)焊接件要采取保護(hù)措施，如附圖2所示，將焊接件置于保護(hù)模具中，保護(hù)模具由鋼性金屬圍箍和填充物組成，填充物可以采用金屬材料，也可以采用非金屬材料或兩種材料的混合物。金屬圍箍和填充物的作用是限制焊接件的變形，金屬填充物可以采用鐵、銅、鋁、鉛等材料(金屬粉或板)，非金屬填充物可以采用石膏、水泥、石蠟、聚氯乙烯等材料，根據(jù)焊接件的形態(tài)選擇填充物的組份，用填充物填滿焊接件的空隙。為了減少地面對(duì)焊接件的沖擊變形作用，應(yīng)將爆炸焊接裝置(包括炸藥、焊接件、保護(hù)模具)安放在“吸能基礎(chǔ)”上。吸能基礎(chǔ)采用疏松、粉末狀材料，如細(xì)礦石粉、細(xì)沙等，根據(jù)爆炸焊接的裝藥量，調(diào)整吸能基礎(chǔ)的深度，利用吸能基礎(chǔ)的緩沖作用把焊接件的剩余能量吸收掉。
本發(fā)明的效果和益處使用本發(fā)明主要是可以實(shí)現(xiàn)在爆炸焊接后，焊接件的形狀保持不變。如爆炸鋁銅復(fù)合底散熱器，是應(yīng)用爆炸焊接技術(shù)將銅板焊接在鋁散熱器上制成的，它適用于計(jì)算機(jī)、電子元件及各種發(fā)熱體上，具有高效的散熱性能，是一種新型的、銅鋁間無任何粘接物的復(fù)合金屬散熱器，可以滿足計(jì)算機(jī)市場(chǎng)急需提高CPU散熱能力的需要。本發(fā)明適用于各種材質(zhì)的散熱器與高導(dǎo)熱性能金屬材料的爆炸焊接，也適用于各種異型材及需要形狀保護(hù)的非平板工件與碳鋼、合金鋼、有色金屬板的爆炸焊接。
附圖1是一種鋁散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中(1)散熱器底，(2)散熱器鰭片。
附圖2是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的爆炸焊接結(jié)構(gòu)示意圖，圖中(3)炸藥，(4)木板圍框，(5)焊接復(fù)板，(6)安裝間隙，(7)支撐環(huán)，(8)焊接基板，(9)金屬圍箍，(10)填充物，(11)吸能基礎(chǔ)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例。焊接基板(8)為長(zhǎng)條形鋁散熱器，焊接復(fù)板(5)為4mm厚的銅板，焊接基板(8)的鰭片高度為30mm，炸藥(3)為粉狀硝酸銨與黑索今混合炸藥，重量比為，硝酸銨∶黑索今＝95∶5。炸藥(3)均勻布滿在焊接復(fù)板(5)上，炸藥四周為木板圍框(4)，炸藥厚度為30mm，炸藥的爆速為2100米/秒。焊接基板(8)與焊接復(fù)板(5)的安裝間隙(6)為5mm，支撐環(huán)(7)安放在焊接基板(8)上，它的作用是支撐焊接復(fù)板(5)與焊接基板(8)保持一定的間隙，支撐環(huán)(7)材料為鋁，由厚度為1mm的鋁片卷成直徑約為4mm的圓環(huán)形，支撐環(huán)(7)的高度為5mm。填充物(10)為石膏加鐵粉，重量比為，石膏∶鐵粉＝50∶50，鐵粉為普通工業(yè)鐵粉，加入適量的水，攪拌均勻后，將填充物充滿焊接基板(8)的所有空隙及焊接基板(8)與金屬圍箍(9)之間，填充物比鰭片高出50mm(如圖2所示)，填充物固結(jié)硬化后進(jìn)行爆炸焊接。金屬圍箍(9)用厚度為20mm的普通鋼板制成，吸能基礎(chǔ)(11)為普通細(xì)礦石粉，基礎(chǔ)厚度為300mm。爆炸焊接后，焊接件的形狀保持不變。
權(quán)利要求
1.具有形狀保護(hù)功能的復(fù)合金屬材料爆炸焊接技術(shù)，特別涉及到散熱器類和非平板的異形材在爆炸焊接中的形狀保護(hù)，設(shè)計(jì)了爆炸焊接參數(shù)的控制原則和焊接件形狀的保護(hù)方法，其特征是將焊接件置于保護(hù)模具中，保護(hù)模具由鋼性金屬圍箍和填充物組成，填充物可以采用金屬材料，也可以采用非金屬材料或兩種材料的混合物，由炸藥、焊接件和保護(hù)模具組成的爆炸焊接裝置安裝在吸能基礎(chǔ)上。
全文摘要
本發(fā)明屬于爆炸焊接技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及到具有鰭片或其他形狀保護(hù)功能的爆炸焊接技術(shù)。設(shè)計(jì)了爆炸焊接參數(shù)的控制原則和焊接件形狀的保護(hù)方法,爆炸焊接后,能保持焊接件的原形不變,且焊接強(qiáng)度高,在機(jī)加工、熱處理等工藝過程中,復(fù)合界面不發(fā)生開裂。其特征是將焊接件置于保護(hù)模具中,保護(hù)模具由鋼性金屬圍箍與填充物組成,填充物可以采用金屬材料,也可以采用非金屬材料或兩種材料的混合物。爆炸焊接裝置與地面之間有吸能基礎(chǔ),用以吸收焊接件的剩余動(dòng)能。本發(fā)明適用于各種材質(zhì)的散熱器與高導(dǎo)熱性能金屬材料的爆炸焊接,也適用于各種異型材及需要形狀保護(hù)的非平板工件與碳鋼、合金鋼、有色金屬板的爆炸焊接。
文檔編號(hào)B23K20/06GK1358600SQ0210900
公開日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2002年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月4日
發(fā)明者楊文彬, 董守華, 孫明, 王新宇, 奚進(jìn)一, 李曉杰 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)