从专利技术角度分析复合管件爆炸焊接技术发展

从专利技术角度分析复合管件爆炸焊接技术发展

作者：曲霞

来源：《中国新技术新产品》2016年第15期

摘 要：爆炸焊接技术能将相同的、特别是异种的金属材料迅速和强固的焊接在一起，随着工业的发展以及节能环保的要求，对不同材料复合的需求越来越大，因此，亟待对爆炸焊接进行进一步地研究。本文主要以DWPI专利数据库、SIPOABS专利数据库以及CNABS数据库横纵的检索结果为分析样本，从专利文献视角对爆炸焊接的发展进行了统计分析，总结了国内及国外爆炸焊接的申请量及申请趋势分析，并分析研究了国内外复合管件爆炸焊接的发展脉络，对爆炸焊接的进一步发展具有一定的参考意义。

关键词：爆炸焊接；复合管件爆炸焊；焊接工艺；焊接装置；炸药；发展脉络 中图分类号：TG178 文献标识码：A 0.前言

爆炸焊接工艺十分简单和容易掌握；不需要厂房，不需要大型设备和大量投资；不仅可以进行点焊和线焊，而且可以进行面焊，从而获得大面积的复合板、复合管、复合管棒和复合异形件等，因此，爆炸焊接在焊接领域应用相对广泛；本文主要以DWPI专利数据库以及CNABS数据库中的检索结果为分析基础，采用准确的IPC分类号B23K20/08和准确的关键词：“爆炸焊”，分析总结了与爆炸焊接技术相关的国内和国外专利的申请趋势；在SIPOABS中采用准确的CPC分类号B23K20/085进行检索，分析研究了管件爆炸焊接技术的发展脉络。 1.国内专利申请及国外专利申请整体趋势分析

1957年，费列普捷克成功地实现了铝和钢的爆炸焊，20世纪50年代末至60年代初，国外开始了系统的研究，由图1（a）可知，国外从1963年开始出现第一件关于爆炸焊接专利申请，至1970年专利申请数量不断提高，1970年至今一直处于平稳发展；而我国的专利申请始于1985年，结合图（b）专利申请总量，可推断我国爆炸焊接技术的试验研究确实晚于国外，并且申请总量也远小于国外申请总量，但是在2004年之后发展相对迅速；在2008年国内专利申请量已明显过于国外申请量；在2009～2013年每年的申请量基本与国外持平，并平稳发展，可知我国爆炸焊接技术在2009年之后已基本达到国际水平；在2014年，与国外申请量趋势不同的是我国专利申请又出现了新的增长，可知我国对爆炸焊接的使用需求在相应地增加。 2.复合管爆炸焊接技术发展分析

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本节分析复合管爆炸焊接技术脉络。主要表示方式为时间轴，横坐标标示申请日，文件号以申请号的形式表现，如图2所示。

图2示出了复合管爆炸焊接工艺技术脉络图。在1965年之前，复合异种金属管件一般采用原子扩散以形成金属键的方式进行，采用此种方式存在金属键脆弱致使复合管件结合强度低的缺点，为提高异种金属复合管结合强度，在1965年CA ATOMIC ENERGY LTD公司首次将爆炸焊接应用于不锈钢管与铝管的复合中，其采用的方式为内爆式，即炸药布于待焊管件内部，其显著提高了异种金属管的复合强度。1969年，HANSON IG HERBST G LEWIS又进一步将双层金属复合爆炸焊的单层布药改进双层布药，即实现了3层金属爆炸焊接。1970年日本进一步发展了用于大管径及薄壁管件的外爆式爆炸焊接，即将炸药布于待焊管件的外侧。1972年，R A LEGATE公司进一步将复合管爆炸焊接用于在管内焊接耐腐蚀内衬，并且设置至少3个炸点，用以逐渐排出管与内衬之间的空气，从而提高管与内衬的结合质量。1979年，SOC NAT POUDRES和EXPLOSIFS公司在待复合管的内管外壁设置相应凹槽，以实现特殊内部形状复合管件的生产。为进一步提高复合管件的结合强度，并获得目标直径的管件，SHOCKWAVE METALWORK公司将爆炸焊接与其他加工方式相结合，将经过单面或双面复合后的管件进行轧制，以获得所需直径的复合管件。

在20世纪60年代，产生的复合管爆炸焊技术中，在衬管及待焊复合管之间留有间隙，以便于二者在轰炸波的轰击下结合；之后为了提高衬管及待焊复合管的结合强度，70年代出现了，至少布置3个炸点的工艺方法，以使在爆炸焊接过程中逐渐排除间隙间的空气；1989年，HAMPEL H公司，在衬管及待焊复合管之间的间隙设置吸气装置，以便调节间隙的气体量，从而实现间隙的压力调节（如达到真空状态），从而进一步提高衬管及待焊复合管的结合强度；之后30年间，复合管爆炸焊接工艺上处于发展饱和期，专利申请大多是对六十年代-八十年代专利申请的细节改进，以及尝试对不同材料进行复合爆炸焊接，如2001年中国大连理工大学将爆炸焊接方法应用于非晶态管件的复合焊接；至2009年，SYNEX TUBE BV公司对传统的纯液体吸收轰炸波工艺技术进行了改进，其采用了内部填充液体和颗粒的形式，起到了更好的吸波作用。在2009年之后，国内外复合管爆炸焊接技术申请并未出现较大的技术改进，大多申请还是主要涉及对不同材料进行爆炸焊接，并相应地调节爆炸焊接的各个参数。综上，对发展脉络图分析可知，在20世纪60年代到80年代，爆炸焊接技术发展迅速，之后便趋于稳定，技术改进相对较少。 结语

通过以上分析可以看出，国外在爆炸焊接领域的专利申请开始较早，中国的专利申请起步较晚，但发展较为迅速，而就目前的国内外复合管件爆炸焊接技术来看，近阶段的专利申请基本是对已成熟的焊接技术的细小改进，而没有突破性的技术出现，因此，复合管件爆炸焊接亟待解决的问题是如何突破技术瓶颈期，实现新的发展。 参考文献

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[1]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册（第1卷）[M].北京：机械工业出版社，2007.

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