Физическая основа и технологические возможности сварки взрывом
Сварка взрывом – это способ сварки, который основан на использовании энергии взрыва.
Во время взрыва по заряду взрывчатого вещества распространяется детонационная волна. Скорость ее распространения составляет несколько тысяч метров в секунду. Под действием детонационной волны метаемая пластина достигает скорости нескольких сот метров в секунду, происходит ее соударение с неподвижной пластиной под определенным углом. В области точки соударения появляется высокое давление, превышающее предел прочности свариваемых материалов в десятки раз. Согласно гидродинамической теории, под действием такого давления свариваемые материалы текут, как жидкости. Такое течение определяется углом соударения, а также его скоростью в точке контакта. Во время соударения сварные поверхности самоочищаются, в результате чего создаются условия для их сближения под действием высокого давления и совместного пластического течения. Данный процесс происходит настолько быстро, что не успевает распространяться на значительную глубину взаимная диффузия.
При помощи сварки взрывом возможно соединять между собой материалы и сплавы, сварка которых другими способами затруднена, например, сварка стали с титаном или алюминием. В данном случае прочность сварного шва таких соединений почти не уступает, а иногда превосходит прочность самого слабого материала из свариваемых. Сварка взрывом позволяет получить заготовки и готовые изделия разных размеров и различных форм. На практике, есть примеры успешного плакирования листов массой 40 тонн, толщиной около 4600 миллиметров и площадью порядка 50 квадратных метров. Такой способ сварки подходит для плакирования цилиндров, труб, а также деталей с криволинейной поверхностью - подпятники, лопасти турбин и т.п.
Плакирование – это процесс нанесения на поверхность листов из металла, проволоки, плит или труб тонкого слоя сплава или другого металла термомеханическим способом.
Пример схемы сварки взрывом представлен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема сварки взрывом. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: 1 - привариваемая деталь; 2 - сплавленная поверхность; 3 - неподвижная деталь; 4, 5 - взрывчатка; 6 - кумулятивная струя
Способы сварки взрывом. Оборудование
Сегодня выделяют две схемы сварки взрывом, использующиеся наиболее часто. Первая из них применяется для сварки двух различных металлов и сплавов. Процесс изготовления биметаллических заготовок состоит из следующих этапов:
- Заготовка располагается на опорном фундаменте. Такой фундамент может изготавливаться в процессе производства бетона и упрочняться затем металлическими прутьями. Для того, чтобы погасить взрывную волну создается песчаная подушка.
- Рассматриваемой технологией предусматривается перемещение второго листа металла, располагаемого под углом от 3 до 10 % относительно первого.
- Затем по длине второго листа равномерно распределяется взрывчатое вещество. Для производства взрыва необходим детонатор.
- После контролируемого взрыва второй металлический лист перемещается в течении нескольких долей секунд. Благодаря сильному удару происходит соединение отдельных листов из металла.
Второй способ сварки взрывом касается плавки труб по стыку. К особенностям такого метода сварки взрывом относятся следующие аспекты:
- В место стыка закладывается взрывчатое вещество. При этом стоит учитывать, что оно должно быть расположено в виде кольцеобразной полосы.
- Чтобы исключить вероятность деформации самих труб внутрь вставляется металлический сердечник, в противном случае труба может быть сплюснута.
Обе перечисленные технологии сварки взрывом могут сопровождаться повреждениями заготовки, если были неправильно выбраны тип и количество взрывчатки, поэтому предварительно проводятся все необходимые расчеты.
Чтобы осуществить сварку взрывом необходимо специальное оборудование. В первую очередь это взрывчатое вещество. Существует большое количество таких веществ. В подборе взрывчатого вещества обязательно должен принимать участие специалист. Также необходимы две заготовки. Они могут быть в виде цилиндрических заготовок или листового металла. Детонатор используется для подачи электрического тока, который необходим для взрыва. В том случае, когда осуществляется соединение небольших заготовок и изделий, то может быть использована специальная камера для взрыва. Такая камера, в большинстве случаев, размещается на производственной площадке. Для ее изготовления используются высокопрочные материалы, способные выдерживать воздействие высоких температур. Также необходимо учитывать для проведения взрыва надо подготовить полигон, специальную камеру или площадку для взрыва. Некоторое оборудование предназначено для перенаправления волны взрыва, благодаря чему возрастает эффективность технологии.
