具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性 劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，提出一种用于金属爆炸硬化的炸药，通过高爆速的主爆剂、 粘结剂、增塑剂以及调节剂制备得到用于金属爆炸硬化的炸药，具有较大的密 度，较高的爆速，可以解决高锰钢铸件的硬化问题，操作简单，方便易行，不 需要大型设备。

本发明实施例提供的一种用于金属爆炸硬化的炸药，用于高锰钢铸件的硬 化，所述炸药为片状炸药，所述片状炸药包裹在所述高锰钢铸件的表面，可以 通过起爆药进行引爆，所述片状炸药包括主爆剂、粘结剂、增塑剂以及调节剂， 其中，所述主爆剂的爆速大于预设值，所述主爆剂含量在80％以上，所述粘结 剂、增塑剂以及调节剂含量总和在20％以下；所述片状炸药的爆速为6500m/s 至7500m/s，所述片状炸药的药片厚度为2mm至4mm，所述片状炸药的临界 厚度为1mm至2mm，所述片状炸药的密度为1.0g/cm³至1.7g/cm³。

上述的预设值可以是8000m/s。

进一步的，所述主爆剂为黑索金。黑索金的化学名称是环三亚甲基三硝胺， 黑索金具有超高爆速，爆速可以达到8750m/s，可以满足高锰钢铸件的硬化。

进一步的，所述主爆剂为太安。太安的化学名为戊四醇四硝酸脂，代号 PETN，分子式为C₅H₈(ONO₂)₄，是一种单质猛炸药，具有不吸湿，不溶于 水，物理和化学安定性好，爆炸性能稳定的特点。选择它作为主爆剂，最主要 的原因是它具有较高的爆速，爆速可以达到8200m/s，爆轰感度，临界直径小， 原料便于解决。

可选的，上述粘结剂为天然胶乳，天然胶乳是从橡胶树上割下流出来的白 色液体。采用这种粘结剂主要是因为它有较好的流动性，容易与其它组成成分 均匀混合，容易用充气方法或发泡降低炸药密度，容易成型，原料来源广。天 然胶乳是从橡胶树上割下流出来的白色液体，外观象牛奶。天然胶乳是由许多 物质组成的，主要成分是橡胶烃和水，其非橡胶成分是蛋白质，脂类，糖类及 无机盐等，这些成分直接影响胶乳的物理性能，也影响制品的耐老化及其它性 能。胶乳粘度的大小是胶乳性能的一个重要指标，胶乳的粘度随温度升高而降 低，随浓度增加而增大。因此，可通过控制浓度而制得不同粘度的胶乳。使其具有一定的粘度，保证制药时有一定的流动性，不会使主爆剂下沉而分层。另 外碱度对乳胶的粘度显著降低，氨含量越高，粘度越小。胶乳的浓度用总固体 或干胶含量来表示。总固体或干胶含量越高，浓度越大。新鲜胶乳的浓度一般 为30～40％，经过浓缩的胶乳，浓度为57.5～61.5％。由于胶乳自橡胶树中流出 后不久，细菌的活动就开始了，经2～14小时，会开始凝固。为了使胶乳在使 用之前不致凝固，就要加入保存剂。本发明实施例中使用的保存剂是氨，它的 好处是价廉，使用方便，在长期保存过程中，无明显稠化现象。进一步的，在本发明实施列中，为保证粘结剂对炸药的粘结效果，加氨胶乳的贮存容器，以 及与胶乳接触的阀门和管道，不得用含铜、锰金属制作，因铜和锰会很快使胶 乳变质，胶乳的贮存容器，以及与胶乳接触的阀门和管道应以不锈钢、铝、搪 瓷等制成。胶乳的贮存容器在每次使用前或定期加以彻底清洗，并用稀的甲醛 水喷洒消毒，以防胶乳变质，保持贮存温度以2-27℃。

可选的，上述调节剂为四氧化三铅，具体的，为工业提纯的四氧化三铅， 工业纯的四氧化三铅也称红丹粉或丹铅，分子式Pb₃O₄，在主爆剂与粘结剂混 合后的混合物料中加入四氧化三铅，可以降低爆速而不会明显影响爆轰的传播， 并且可以适当调节混合物料的氧平衡并起到指示各组分是否混合均匀的作用。 在保证炸药密度的情况下，使得主爆剂的爆速可以稳定的下降，方便制备。

可选的，上述增塑剂可以是DEHP，DEHP化学名邻苯二甲酸二(2-乙基己) 酯，可以增强柔韧性，容易加工。

进一步的，所述片状炸药被裁剪成与待硬化铸件轮廓相适应。

具体的，上述待硬化铸件轮廓可以是整体轮廓，也可以是待硬化部分的轮 廓。将片状炸药裁剪成与待硬化铸件轮廓相适应的形状，以使片状炸药能够包 裹待硬化铸件的表面或者贴附在待硬化部分的表面。

上述待硬化铸件具体可以是挖掘和装载设备的挖斗(铲斗)和斗齿(铲齿)、 各种碎矿机、磨矿机、溜井、矿仓和溜道中的衬板，铁道道轨及电站磨煤机打 击板等耐磨金属材料。上述待硬化铸件是高锰钢工件。

贴服在高锰钢工件需要提高其耐磨性能的表面部位上，利用本发明实施例 的炸药爆炸所产生的高压力，提高工件表面的硬度，从而达到耐磨性的提高， 同时工件内部仍保持高锰钢的韧性不变，可以充分发挥高锰钢强韧耐磨的特点。 爆炸处理一次，可使表面硬度提高60％以上，利用本发明实施例的炸药爆炸处 理二次，可使表面硬度提高120％以上，硬化深度达到15毫米，使用寿命提高 60～200％。

进一步的，所述炸药适用温度为－15℃-－35℃。

在上述适用温度下，将高锰钢工件贴上片状炸药，使用雷管进行起爆。

在本发明实施例中，用于金属爆炸硬化的炸药的爆炸硬化可以更针对性利 用高锰钢具有突出的冷加工硬化特性而取得的研究成果。高锰钢工件在炸药爆 炸产生的冲击波作用下工件内部发生塑性变性或结构变化，工件表层和深层硬 度得到提高，并且工件在爆炸冲击波作用下内部晶粒发生大量滑移和细化，同 时提高工作的抗拉强度和抗冲击韧性，改善工件的机械性能，进而延长工件的 使用寿命。

同时，用于金属爆炸硬化的炸药进行爆炸硬化，硬化工件变形小，用本发 明实施的炸药进行爆炸硬化方法处理建材用锤式破碎机上板锤，经测量，一次 爆炸硬化处理后，板锤下陷量仅为0.3-0.45mm，两次爆炸硬化处理后，板锤 下陷量为0.6-0.9mm。这样，其下陷量对板锤的使用没有多大影响。从实验中 还发现，爆炸前若板锤经过加工(打磨)，即使经过两次爆破，其爆破表面也 未发现裂纹产生。

通过本发明实施的炸药进行爆炸硬化方法处理的整铸高锰钢辙叉，表面硬 度由原HB170－229提高到HB250－350。检测表明比较未硬化处理的高锰钢 辙叉磨损减小23.18％，使用寿命明显提高，尤其是适合铁路和桥梁。

本发明实施例中，所述炸药为片状炸药，所述片状炸药包括主爆剂、粘结 剂、增塑剂以及调节剂，其中，所述主爆剂的爆速大于预设值，所述主爆剂含 量在80％以上，所述粘结剂、增塑剂以及调节剂含量总和在20％以下；所述 片状炸药的爆速为6500m/s至7500m/s，所述片状炸药的药片厚度为2mm至 4mm，所述片状炸药的临界厚度为1mm至2mm，所述片状炸药的密度为 1.0g/cm³至1.7g/cm³。通过高爆速的主爆剂、粘结剂、增塑剂以及调节剂制备得到用于金属爆炸硬化的炸药，具有较大的密度，较高的爆速，可以解决高锰 钢铸件的硬化问题，操作简单，方便易行，不需要大型设备。

可选的，请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种用于爆炸法消除焊 接残余应力的炸药制备方法的流程图，如图1所示，所述制备方法的具体步骤 包括：

101、将主爆剂、粘结剂、增塑剂以及调节剂按配比进行混合，得到混合 物料，其中，主爆剂的爆速大于预设值，主爆剂含量在80％以上，粘结剂、增 塑剂以及调节剂含量总和在20％以下。

上述的预设值可以是8000m/s。

进一步的，所述主爆剂为黑索金。黑索金的化学名称是环三亚甲基三硝胺， 黑索金具有超高爆速，爆速可以达到8750m/s，可以满足高锰钢铸件的硬化。

进一步的，所述主爆剂为太安。太安的化学名为戊四醇四硝酸脂，代号 PETN，分子式为C₅H₈(ONO₂)₄，是一种单质猛炸药，具有不吸湿，不溶于 水，物理和化学安定性好，爆炸性能稳定的特点。选择它作为主爆剂，最主要 的原因是它具有较高的爆速，爆速可以达到8200m/s，爆轰感度，临界直径小， 原料便于解决。

可选的，上述粘结剂为天然胶乳，天然胶乳是从橡胶树上割下流出来的白 色液体。采用这种粘结剂主要是因为它有较好的流动性，容易与其它组成成分 均匀混合，容易用充气方法或发泡降低炸药密度，容易成型，原料来源广。天 然胶乳是从橡胶树上割下流出来的白色液体，外观象牛奶。天然胶乳是由许多 物质组成的，主要成分是橡胶烃和水，其非橡胶成分是蛋白质，脂类，糖类及 无机盐等，这些成分直接影响胶乳的物理性能，也影响制品的耐老化及其它性 能。胶乳粘度的大小是胶乳性能的一个重要指标，胶乳的粘度随温度升高而降 低，随浓度增加而增大。因此，可通过控制浓度而制得不同粘度的胶乳。使其具有一定的粘度，保证制药时有一定的流动性，不会使主爆剂下沉而分层。另 外碱度对乳胶的粘度显著降低，氨含量越高，粘度越小。胶乳的浓度用总固体 或干胶含量来表示。总固体或干胶含量越高，浓度越大。新鲜胶乳的浓度一般 为30～40％，经过浓缩的胶乳，浓度为57.5～61.5％。由于胶乳自橡胶树中流出 后不久，细菌的活动就开始了，经2～14小时，会开始凝固。为了使胶乳在使 用之前不致凝固，就要加入保存剂。本发明实施例中使用的保存剂是氨，它的 好处是价廉，使用方便，在长期保存过程中，无明显稠化现象。进一步的，在本发明实施列中，为保证粘结剂对炸药的粘结效果，加氨胶乳的贮存容器，以 及与胶乳接触的阀门和管道，不得用含铜、锰金属制作，因铜和锰会很快使胶 乳变质，胶乳的贮存容器，以及与胶乳接触的阀门和管道应以不锈钢、铝、搪 瓷等制成。胶乳的贮存容器在每次使用前或定期加以彻底清洗，并用稀的甲醛 水喷洒消毒，以防胶乳变质，保持贮存温度以2-27℃。

可选的，上述调节剂为四氧化三铅，具体的，为工业提纯的四氧化三铅， 工业纯的四氧化三铅也称红丹粉或丹铅，分子式Pb₃O₄，在主爆剂与粘结剂混 合后的混合物料中加入四氧化三铅，可以降低爆速而不会明显影响爆轰的传播， 并且可以适当调节混合物料的氧平衡并起到指示各组分是否混合均匀的作用。 在保证炸药密度的情况下，使得主爆剂的爆速可以稳定的下降，方便制备。

可选的，上述增塑剂可以是DEHP，DEHP化学名邻苯二甲酸二(2-乙基己) 酯，可以增强柔韧性，容易加工。

102、将混合物料倒入制片模具，并对制片模具内的混合物料进行振动。

在本发明实施例中，物料混合均匀后，放置时间不宜过长，可以是30秒 至60秒，倒入预处理过的制片模具中，使混合物料均匀分散于整个制片模具 的平面，然后进行振动，使制片模具平整和消除较大气泡。振动以混合物料的 表面平整和没有较大气泡为准，本发明实施例中，振动时间可以是2分钟。

可选的，上述制片模具的预处理过程包括在制片模具中涂刷脱模剂，所述 脱模剂为胶乳，或者所述脱模剂为醋酸与酒精混合物。具体的，在炸药各组分 配合之前可以先把供制片用的制片模具准备好。炸药在制片模具上成型后，对 制片模具有一定的附着力。为了使炸药容易脱模，需要在制片模具上先涂一层 脱模剂。一种可能的实施例，可以把少量的胶乳倒进干净的制片模具上，使之 均匀流遍制片模具的整个平面，并把多余的胶乳倒出来，然后使之干燥，通过 0℃或0℃以下的温度进行冷却后即可使用。另一种可能的实施例，可以在炸 药各组分配合搅拌，得到混合物料之后，用80％－90％醋酸，10％－20％酒精 混合物做脱模剂，涂刷在制片模具上，干燥后容易容易脱模。用85％醋酸，15％ 酒精混合物做脱模剂，涂刷在制片模具上，脱模效果较佳。

在本发明实施例中，通过供制片用的制片模具进行片状炸药的制备。制片 模具的大小应根据其烘干设备大小而定，对制片模具材料的要求是，能抵抗胶 乳的弱碱性腐蚀，对结构应具有耐操作时振动的足够强度，对成型的片状炸药 没有不良影响。因此，在本发明实施例中，制片模可以是玻璃制片模具和铝质 制片模具，也可用木质制作制片模具。制片模具底部光滑，平整，这样可以使 橡胶炸药脱模容易，生产整洁，而这些制片模具的材料必须不含铜和锰，以免 加速制品的老化。

本发明实施例中，所述炸药为片状炸药，所述片状炸药包括主爆剂、粘结 剂、增塑剂以及调节剂，其中，所述主爆剂的爆速大于预设值，所述主爆剂含 量在80％以上，所述粘结剂、增塑剂以及调节剂含量总和在20％以下；所述 片状炸药的爆速为6500m/s至7500m/s，所述片状炸药的药片厚度为2mm至 4mm，所述片状炸药的临界厚度为1mm至2mm，所述片状炸药的密度为 1.0g/cm³至1.7g/cm³。通过高爆速的主爆剂、粘结剂、增塑剂以及调节剂制备得到用于金属爆炸硬化的炸药，具有较大的密度，较高的爆速，可以解决高锰 钢铸件的硬化问题，操作简单，方便易行，不需要大型设备。

103、对振动后的混合物料进行干燥，干燥完成后脱模得到片状炸药。

在本发明实施例中，对振动后的混合物料的干燥可以是在室温情况下，将 所述混合物料放置至表面干燥；或者通过真空干燥方式对所述振动后的混合物 料进行干燥。

104、对片状炸药进行压制，压制完成后得到成品片状炸药。

在本发明实施例中，可以通过压片机进行滚压，使所述片状炸药的厚度保 持在1mm至2mm。经烘干后的片状炸药可以用压片机进行滚压，使片状炸药 增加密度，同时也可以增加片状炸药的弹性。

所述成品片状炸药的爆速为6500m/s至7500m/s，所述成品片状炸药的药 片厚度为2mm至4mm，所述成品片状炸药的临界厚度为1mm至2mm，所述 成品片状炸药的密度为1.0g/cm³至1.7g/cm³。

在本发明实施例中，通过对所述片状炸药进行压制，可以使片状炸药稳定 起爆和传爆，经压制后的片状炸药，密度增加，弹性增强，在小截面情况下容 易起爆和传爆。

105、根据铸件尺寸，将成品片状炸药裁剪。

具体的，上述铸件尺寸可以是待硬化铸件轮廓的尺寸，上述待硬化铸件轮 廓可以是整体轮廓，也可以是待硬化部分的轮廓。将片状炸药裁剪成与待硬化 铸件轮廓相适应的形状，以使片状炸药能够包裹待硬化铸件的表面或者贴附在 待硬化部分的表面。

上述待硬化铸件具体可以是挖掘和装载设备的挖斗(铲斗)和斗齿(铲齿)、 各种碎矿机、磨矿机、溜井、矿仓和溜道中的衬板，铁道道轨及电站磨煤机打 击板等耐磨金属材料。上述待硬化铸件是高锰钢工件。

贴服在高锰钢工件需要提高其耐磨性能的表面部位上，利用本发明实施例 的炸药爆炸所产生的高压力，提高工件表面的硬度，从而达到耐磨性的提高， 同时工件内部仍保持高锰钢的韧性不变，可以充分发挥高锰钢强韧耐磨的特点。 爆炸处理一次，可使表面硬度提高60％以上，利用本发明实施例的炸药爆炸处 理二次，可使表面硬度提高120％以上，硬化深度达到15毫米，使用寿命提高 60～200％。

进一步的，所述炸药适用温度为－15℃-－35℃。

在上述适用温度下，将高锰钢工件贴上片状炸药，使用雷管进行起爆。

在本发明实施例中，使用本方法的爆炸硬化可以更针对性利用高锰钢具有 突出的冷加工硬化特性而取得的研究成果。高锰钢工件在炸药爆炸产生的冲击 波作用下工件内部发生塑性变性或结构变化，工件表层和深层硬度得到提高， 并且工件在爆炸冲击波作用下内部晶粒发生大量滑移和细化，同时提高工作的 抗拉强度和抗冲击韧性，改善工件的机械性能，进而延长工件的使用寿命。

同时，用于金属爆炸硬化的炸药进行爆炸硬化，硬化工件变形小，用本发 明实施的炸药进行爆炸硬化方法处理建材用锤式破碎机上板锤，经测量，一次 爆炸硬化处理后，板锤下陷量仅为0.3-0.45mm，两次爆炸硬化处理后，板锤 下陷量为0.6-0.9mm。这样，其下陷量对板锤的使用没有多大影响。从实验中 还发现，爆炸前若板锤经过加工(打磨)，即使经过两次爆破，其爆破表面也 未发现裂纹产生。

本发明实施例中，所述炸药为片状炸药，所述片状炸药包括主爆剂、粘结 剂、增塑剂以及调节剂，其中，所述主爆剂的爆速大于预设值，所述主爆剂含 量在80％以上，所述粘结剂、增塑剂以及调节剂含量总和在20％以下；所述 片状炸药的爆速为6500m/s至7500m/s，所述片状炸药的药片厚度为2mm至 4mm，所述片状炸药的临界厚度为1mm至2mm，所述片状炸药的密度为 1.0g/cm³至1.7g/cm³。通过高爆速的主爆剂、粘结剂、增塑剂以及调节剂制备得到用于金属爆炸硬化的炸药，具有较大的密度，较高的爆速，可以解决高锰 钢铸件的硬化问题，操作简单，方便易行，不需要大型设备。

优选的，上述片状炸药的爆速为7000m/s，上述片状炸药的临界厚度为 1.5mm。

进一步的，所述方法还包括：

在制片模具中涂刷脱模剂，所述脱模剂为胶乳，或者所述脱模剂为醋酸与 酒精混合物。

进一步的，所述方法还包括：

制备过程中所需要的容器均用软水或纯水洗涤。

进一步的，所述对所述片状炸药进行压制的步骤具体包括：

通过压片机进行滚压，使所述片状炸药的厚度保持在2mm至4mm。

进一步的，所述方法还包括：

对所述成品片状炸药进行外观检验；以及根据铸件需求，对所述成品片状 炸药进行厚度和宽度检验；以及根据铸件需求，对所述成品片状炸药进行密度 检验；通过检验的成品片状炸药用于金属爆炸硬化。

可以根据铸件需求，对所述片状炸药进行厚度和宽度检验；以及根据铸件 需求，对所述片状炸药进行密度检验；通过检验成品片状炸药用于金属爆炸硬 化。

具体的，片状炸药要求外观平整，不得有空洞，分层，松散和明显变形。 外观质量可用目视检验。

条状炸药厚度的测量可以用精度为0.01mm，量程0-10mm的橡胶测厚计， 测量方法可以是任意取5-10点测量，每点离条状炸药边缘不少于2cm，点与 点之间距离不少于2cm，各点厚度应符合上述规定。

在本发明实施例中，片状炸药的密度对爆速影响很大，优选的，片状炸药 的密度要求为1.2-1.4g/cm³，以满足爆炸消除焊接残余应力对炸药爆速的要求。 密度的测量用感量0.01g天平称量取体积方法进行，测量方法，每块片状炸药 离边缘2cm以上任意测其厚度，取平均值，然后称取重量，计算其密度。其 中，上述密度计算公式如下述式子所示：

ρ＝Q/L₁L₂H

在式中，ρ表示密度(g/cm3)，Q表示试片重量(g)，L1，L2表示试片 长度(cm)，H表示试片平均厚度(cm)。

可选的，制备过程中所需要的容器和模具均用软水或纯水洗涤。具体的， 制备炸药所需的容器和模具均须用软水或蒸馏水洗涤干净，不得使用河水，井 水和自来水。

本发明实施例中，将主爆剂、粘结剂、增塑剂以及调节剂按配比进行混合， 得到混合物料，其中，所述主爆剂的爆速大于预设值，所述主爆剂含量在80％ 以上，所述粘结剂、增塑剂以及调节剂含量总和在20％以下；将所述混合物料 倒入制片模具，并对所述制片模具内的混合物料进行振动；对振动后的混合物 料进行干燥，干燥完成后脱模得到片状炸药；对所述片状炸药进行压制，压制 完成后得到成品片状炸药，所述片状炸药的爆速为6500m/s至7500m/s，所述 炸药的药片厚度为2mm至4mm，所述炸药的临界厚度为1mm至2mm，所述 炸药的密度为1.0g/cm³至1.7g/cm³；根据铸件尺寸，将所述成品片状炸药裁剪。 通过高爆速的主爆剂、粘结剂、增塑剂以及调节剂制备得到用于金属爆炸硬化 的炸药，具有较大的密度，较高的爆速，可以解决高锰钢铸件的硬化问题，操 作简单，方便易行，不需要大型设备。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之 权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。