從專利技術角度分析復合管件爆炸焊接技術發展

曲 霞

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州 215163）

從專利技術角度分析復合管件爆炸焊接技術發展

曲 霞

（國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心，江蘇 蘇州 215163）

爆炸焊接技術能將相同的、特別是異種的金屬材料迅速和強固的焊接在一起，隨著工業的發展以及節能環保的要求，對不同材料復合的需求越來越大，因此，亟待對爆炸焊接進行進一步地研究。本文主要以DWPI專利數據庫、SIPOABS專利數據庫以及CNABS數據庫橫縱的檢索結果為分析樣本，從專利文獻視角對爆炸焊接的發展進行了統計分析，總結了國內及國外爆炸焊接的申請量及申請趨勢分析，并分析研究了國內外復合管件爆炸焊接的發展脈絡，對爆炸焊接的進一步發展具有一定的參考意義。

爆炸焊接；復合管件爆炸焊；焊接工藝；焊接裝置；炸藥；發展脈絡

0.前言

爆炸焊接工藝十分簡單和容易掌握；不需要廠房，不需要大型設備和大量投資；不僅可以進行點焊和線焊，而且可以進行面焊，從而獲得大面積的復合板、復合管、復合管棒和復合異形件等，因此，爆炸焊接在焊接領域應用相對廣泛；本文主要以DWPI專利數據庫以及CNABS數據庫中的檢索結果為分析基礎，采用準確的IPC分類號B23K20/08和準確的關鍵詞：“爆炸焊”，分析總結了與爆炸焊接技術相關的國內和國外專利的申請趨勢；在SIPOABS中采用準確的CPC分類號B23K20/085進行檢索，分析研究了管件爆炸焊接技術的發展脈絡。

1.國內專利申請及國外專利申請整體趨勢分析

1957年，費列普捷克成功地實現了鋁和鋼的爆炸焊，20世紀50年代末至60年代初，國外開始了系統的研究，由圖1（a）可知，國外從1963年開始出現第一件關于爆炸焊接專利申請，至1970年專利申請數量不斷提高，1970年至今一直處于平穩發展；而我國的專利申請始于1985年，結合圖（b）專利申請總量，可推斷我國爆炸焊接技術的試驗研究確實晚于國外，并且申請總量也遠小于國外申請總量，但是在2004年之后發展相對迅速；在2008年國內專利申請量已明顯過于國外申請量；在2009～2013年每年的申請量基本與國外持平，并平穩發展，可知我國爆炸焊接技術在2009年之后已基本達到國際水平；在2014年，與國外申請量趨勢不同的是我國專利申請又出現了新的增長，可知我國對爆炸焊接的使用需求在相應地增加。

2.復合管爆炸焊接技術發展分析

本節分析復合管爆炸焊接技術脈絡。主要表示方式為時間軸，橫坐標標示申請日，文件號以申請號的形式表現，如圖2所示。

圖2示出了復合管爆炸焊接工藝技術脈絡圖。在1965年之前，復合異種金屬管件一般采用原子擴散以形成金屬鍵的方式進行，采用此種方式存在金屬鍵脆弱致使復合管件結合強度低的缺點，為提高異種金屬復合管結合強度，在1965年CA ATOMIC ENERGY LTD公司首次將爆炸焊接應用于不銹鋼管與鋁管的復合中，其采用的方式為內爆式，即炸藥布于待焊管件內部，其顯著提高了異種金屬管的復合強度。1969年，HANSON IG HERBST G LEWIS又進一步將雙層金屬復合爆炸焊的單層布藥改進雙層布藥，即實現了3層金屬爆炸焊接。1970年日本進一步發展了用于大管徑及薄壁管件的外爆式爆炸焊接，即將炸藥布于待焊管件的外側。1972年，R A LEGATE公司進一步將復合管爆炸焊接用于在管內焊接耐腐蝕內襯，并且設置至少3個炸點，用以逐漸排出管與內襯之間的空氣，從而提高管與內襯的結合質量。1979年，SOC NAT POUDRES和EXPLOSIFS公司在待復合管的內管外壁設置相應凹槽，以實現特殊內部形狀復合管件的生產。為進一步提高復合管件的結合強度，并獲得目標直徑的管件，SHOCKWAVE METALWORK公司將爆炸焊接與其他加工方式相結合，將經過單面或雙面復合后的管件進行軋制，以獲得所需直徑的復合管件。

在20世紀60年代，產生的復合管爆炸焊技術中，在襯管及待焊復合管之間留有間隙，以便于二者在轟炸波的轟擊下結合；之后為了提高襯管及待焊復合管的結合強度，70年代出現了，至少布置3個炸點的工藝方法，以使在爆炸焊接過程中逐漸排除間隙間的空氣；1989年，HAMPEL H公司，在襯管及待焊復合管之間的間隙設置吸氣裝置，以便調節間隙的氣體量，從而實現間隙的壓力調節（如達到真空狀態），從而進一步提高襯管及待焊復合管的結合強度；之后30年間，復合管爆炸焊接工藝上處于發展飽和期，專利申請大多是對六十年代-八十年代專利申請的細節改進，以及嘗試對不同材料進行復合爆炸焊接，如2001年中國大連理工大學將爆炸焊接方法應用于非晶態管件的復合焊接；至2009年，SYNEX TUBE BV公司對傳統的純液體吸收轟炸波工藝技術進行了改進，其采用了內部填充液體和顆粒的形式，起到了更好的吸波作用。在2009年之后，國內外復合管爆炸焊接技術申請并未出現較大的技術改進，大多申請還是主要涉及對不同材料進行爆炸焊接，并相應地調節爆炸焊接的各個參數。綜上，對發展脈絡圖分析可知，在20世紀60年代到80年代，爆炸焊接技術發展迅速，之后便趨于穩定，技術改進相對較少。

結語

通過以上分析可以看出，國外在爆炸焊接領域的專利申請開始較早，中國的專利申請起步較晚，但發展較為迅速，而就目前的國內外復合管件爆炸焊接技術來看，近階段的專利申請基本是對已成熟的焊接技術的細小改進，而沒有突破性的技術出現，因此，復合管件爆炸焊接亟待解決的問題是如何突破技術瓶頸期，實現新的發展。

［1］中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊（第1卷）［M］.北京：機械工業出版社，2007.

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