expanding

特种爆破（一般术语、爆炸加工）

1一般术语

01特殊控制爆破specialcontrolledblasting

在控制爆破的实际应用中，还有一些爆破是在特定的环境和条件下进行的。尽管这些类型的爆破仍离

不开最基本的爆破理论和设计准则，但在设计与实施过程中却有其特殊性，因而将其统称为特殊控制爆破。

02特种爆破specialblasting

特种爆破与普通爆破的区别在于其炸药能量释放方式不同，爆破环境特殊，爆破介质

特殊或钻爆方法非同一般的爆破。

2爆炸、加工（一般术语、爆炸成形、爆炸复合、爆炸焊接）

一般术语

03隔离爆炸加工indirectexplosiveworkingofmetals

隔离爆炸加工，加工时炸药与加工对象之间相隔一定的距离，炸药爆炸所产生的能量是通过中间介质

(空气、水、油、沙、橡皮等)传递到被加工的对象上。

04接触爆炸加工directexplosiveworkingofmetals

接触爆炸加工，在进行爆炸加工时炸药是直接与被加工的金属表面相接触，如金属爆炸焊接、金属爆

炸切割等。

05金属爆炸成形模型律modelsimulationofmetalexplosiveforming

在各类金属爆炸加工中，对于大型零件的爆炸成形，往往因材料昂贵，模具加工周期长，操作困难，

工艺参数不能准确确定时，则不能直接采用大型件进行试验，只能采用模拟的小型件来探索真实零件加工

时的工艺参数和工艺条件。这种方法便称为模型律。

06爆炸成形相似参数similarityparametersofmetalexplosiveforming

在固定的工艺条件下，各类金属爆炸成形的效果，包括成形量、成形精度等也是遵循规律的。大量实

验证明爆炸成形遵循模型规律，在分析独立物理量的基础上，根据π定理，再加上y和n，可得到薄板或

薄壳爆炸成形相似参数。

07爆炸成形几何相似律geometricsimilaritylawofexplosiveforming

在不改变炸药、装药条件、传压介质和材料的前提下，所给定的几何条件相似，成形效果也就相似。

这种相互之间关系即称为爆炸成形几何相似律。

08爆炸加工能量准则energyprincipleofexplosiveworking

在金属爆炸加工实践中，常常遇到一些几何上大体相似，但在尺寸上又不成比例的零件。这时就希望

有一个既简单而又实用的模型律。因此从生产实际需要出发提出能量准则的概念。

092.4.8准则2.4.8principle

能量准则，简称2．4．8准则。该准则简要指出：产品尺寸不变，厚度增大一倍时，需2倍药量；若

产品厚度不变，产品尺寸放大一倍时，需4倍药量；若产品尺寸和厚度都放大一倍时，就需8倍药量。大

量的实践结果证明，应用能量准则来计算金属爆炸成形时的炸药量是较为可靠的，它为大型金属制件的模

拟实验提供了较为实用的理论依据。

爆炸成形

10无模爆炸成形基本原理basicprincipleofmodelesxplosiveforming

有模爆炸成形主要依靠模具来控制零件的形状和尺寸。无模爆炸成形是金属板料在动载作用下造成各

质点间的相对运动来实现的。

11球形容器无模成形过程modelesxplosiveformingprocessofsphericcontainers

球形容器无模爆炸成形是在预制的球内接多节锥台壳体中充满水，在球心处引爆球形炸药包，依靠爆

炸冲击载荷的可调节性来控制爆炸冲击载荷与壳体变形阻力之间的矢量差，造成壳体各质点之间的速度矢

量差，推动壳体板料按预定方向变形。在变形过程中，爆炸冲击载荷的动能转变为变形能，使各质点的运

动速度重新分布，并使多节锥台壳体趋向为球形。

12爆炸拉深explosivestretching

爆炸拉深是以炸药为能源，将炸药爆炸冲击载荷，通过水、细砂等传压介质，传递给各种金属板料，

使之被加工成各类凸凹形、碟形、球冠形、椭球封头、半球形封头、反应器底等曲面拉深零部件。按加工

方法分，有自由成形和有模成形两种。

13爆炸胀形explosiveexpanding

常规筒形件的胀形多是在大型压力设备上，利用特制的橡皮囊进行胀形，或者利用液压设备进行液压

胀形。对于大型筒形件的胀形往往受到压力设备吨位和工作行程高度的限制而无法进行压力胀形，而需要

采用爆炸胀形的方法来进行加工。

14爆炸胀形的类型typexplosiveexpanding

爆炸胀形有多种不同的类羹，但应用最广泛的还是有模爆炸胀形。有模爆炸胀形按模腔与毛料间空气

的排出方法，又可分为自然排气爆炸胀形和抽真空爆炸胀形。对于自然排气爆炸胀形还可分为自由界面成

形、水帽成形和反射板成形等不同的爆炸胀形工艺类型。

15自由界面自然排气爆炸胀形freeair-outexplosiveexpanding

这种胀形的特点是，水介质的界面与毛料端面平齐，毛料的端面是一个自由面。自由界面附近的冲击

波受到很大削弱，由于气团离水面很近，很快就冲出水面。零件成形后的上部端口极易形成收口状，即使

增大药量这种现象也是不可避免的。这种方法在实际中应用较少。

16抽真空爆炸胀形vacuumexplosiveexpanding

在胀形过程中，由于毛料与模腔之问的空气无法排出，所产生的热量会造成零件和模具表面的烧伤。

同时，当空气被压缩到很小的体积时，其强大的压力相当于一个坚硬的物体夹在模腔中易使工件和模具被

压伤，产生鼓包和沟槽。为避免此类现象的发生，在实施爆炸胀形工艺时，必须把毛料与模腔之间的空气

抽掉。

17加水帼自然排气爆炸胀形highwaterlevelexplosiveexpanding；highwaterfreeair-outexplosive

expanding

针对自由界面自然排气爆炸胀形的缺点，人们目前更多地采用了加水帽爆炸胀形的装置，水帽的作用

在于减少自由界面对爆炸冲击波的干扰，提高爆炸装药所释放出能量的有效使用率，并可消除零件成形后

的上部端口形成收口状问题，使零件胀形质量明显提高。

18反射板自然排气爆炸胀形freeair-outexplosiveexpandingwithareflectionplate

加工时在毛料上方安放一块具有一定质量和一定几何尺寸的金属板，它与毛料之间的间隙可用木质垫

片调整，此板即称反射板。反射板可以重复使用，它与毛料之间的间隙又可把气体排出。而水帽则不能重

复使用。

19爆炸成形explosiveforming

爆炸加工的一种方法。利用火药、炸药爆炸将金属加工成所需的形状。

爆炸复合

20爆炸压接explosivejointing

爆炸压接是利用炸药爆炸所产生的强大压力，将两种金属材料压合、包裹和接合在一起的工艺。爆炸

压接与爆炸焊接的不同之处是在结合部位的两种金属组织没有发生熔化焊接的现象。

21爆炸压接机理principleofexplosivejointing

当压接管外表面包覆的炸药爆轰后，所产生的高温、高压的爆轰产物急剧膨胀，对压接管进行猛烈冲

击。在冲击作用下压接管产生冲击波。随着冲击波的向前传播，压接管金属受到强烈压缩而产生径向运动，

并以高速逐层碰撞压合铝线直到钢芯。碰撞、压合的压力可高达4000～5000MPa，而金属的动屈服极限一

般在1000MPa，故使受压金属产生塑性形变，使接头由松动状态而变为紧密结合、强度和电气性能符合使

用要求的一个整体。在爆炸压接的焊区内，结合部位的两种金属组织没有发生熔化焊接现象。

22爆炸复合explosivecladding

爆炸复合是利用炸药爆轰作为能源，在所选择的金属板或管材的表面包裹上不同性能的金属材料的工

艺方法。爆炸复合有两种基本形式：爆炸焊接和爆炸压接。

爆炸焊接

23爆炸焊接explosivewelding

利用炸药爆炸的能量使两块异性金属板熔接在一起的加工工艺。有点焊和线焊两种形式，也称爆炸压

焊。主要用于内部压力和温度变化不大的反应槽和贮槽复合板材的焊接。

24复板claddingplate

在爆炸焊接技术中，人们把包覆在与原材料性能不同的金属板材，称为复板。原金属板材则称为基板。

基板要比复板厚得多。

25基板baplate

见“复板”。

26爆炸复合比explosivecladdingratio

复板厚度相对基板厚度的比值，称为爆炸复合比。

27爆炸焊接类型typesofexplosivewelding

爆炸焊接结构具有复板相对基板平行放置，以及复板相对基板倾斜放置两种形式。平行法要求复板与

基板之间保持严格的平行，两者之间的间隙大小都要保持一样。而倾斜法中复板与基板之间的间隙随着位

置的变化而变化。

28爆炸焊接机理theprincipleofexplosivewelding

在一定的条件下，金属板材在炸药爆炸的冲击载荷下，将在金属板间产生射流。这一特征是金属爆炸

焊接的必要条件。射流的作用起到了清除金属表面杂质，保证爆炸焊接形成的效果。以平板爆炸焊接为例，

当基板与复板之间以α角相交，当复板表面的炸药以爆轰速度v

D

传播时，复板在爆轰产物的高温高压作用

下，以v

a

的速度向基板碰撞、压合，当这一速度达到某一数值时，两金属接触瞬间，在高压作用下形成金

属流，进而复板与基板焊接在一起。

29复板流侵彻机理invasionprincipleofcladding-plateefflux

这种机理的代表者是A．S．Bshrani、T．J．Black等学者，这种观点认为，在碰撞区中材料的性质类

似于低黏性的流动。复板与基板高速碰撞的结果，除了复板对基板的高压侵彻形成碰撞点前的变形凸起外，

基板与射流间的相对运动所产生的剪切作用也加剧了变形凸起，加之再进入射流进入基板表面时，所冲刷

的材料和堆积在变形凸起之前，所以在碰撞点前面所形成的波是上述所形成的连续波各因素共同作用的结

果。

30涡漩脱落机理vortexsloughingprinciple

这一机理是由G．R．Cowan和A．H．Holtzman提出。他们认为，在爆炸焊接中界面的金属流动可以用

流体力学中流体流束在围绕一个障碍物流动时流束的分离与再汇合来模拟。学者们将爆炸复合时所产生的

再进入射流视为流体内的一个横向障碍物，则基板、复板流在射流的周围进入了假设的分离和实际的结合。

在碰撞点后面所形成的波，非常类似于流体所形成的“卡曼涡街”，所以，涡漩脱落机理又被称为“卡曼

涡街机理”。