Сварка взрывом Введение В современной технике приходится соединять детали из одинаковых и разнородных материалов и сплавов, неметаллов, а также самые различные их сочетания. Соединения должны быть прочными. Однако к ним предъявляют и специальные требования, ограничивающие допустимое термическое и механическое воздействие сварочного процесса на соединяемые материалы. В решении этих специальных задач роль сварки давлением очень велика, так как современные ее способы позволяют варьировать термические и деформационные параметры процесса в очень широких пределах. Сварка взрывом представляет собой разновидность процесса сварки давлением, реализуемую при высокоскоростном соударении тел, метаемых зарядами взрывчатых веществ. Сварку взрывом широко применяют для получения заготовок и изделий при изготовлении сварных металлоконструкций, включающих использование таких металлов и сплавов, которые известными способами сварки соединить невозможно или крайне затруднительно. Сварка взрывом Сварка взрывом — это сварка, при которой соединение образуется за счет совместной пластической деформации в результате вызванного взрывом соударения быстродвижущихся деталей. Кинетическая энергия соударения соединяемых частей затрачивается на работу совместной пластической деформации контактирующих слоев металла, приводящей к образованию сварного соединения. При этом часть работы пластической деформации переходит в теплоту, которая может разогревать металл в зоне соединения до высоких температур, вплоть до плавления локальных объемов. Это сравнительно новый перспективный технологический процесс, позволяющий получать биметаллические заготовки и изделия практически неограниченных размеров из разнообразных металлов и сплавов, в том числе тех, сварка которых другими способами затруднена. Технологический процесс Принципиальная схема сварки взрывом выглядит следующим образом: Свариваемые пластины располагаются параллельно друг над другом с некоторым зазором. На поверхности метаемой пластины помещают заряд взрывчатого вещества (ВВ), который инициируют детонатором. Фронт детонации распространяется по заряду, и его продукты приводят пакет в движение. Пластины последовательно соударяются с скоростями под некоторым динамическим углом. большими Такое соударение тел сопровождается рядом эффектов — явлениями волнообразования, кумуляции и, наконец, схватывания тел. Достоинства сварки взрывом Малая продолжительность процесса позволяет сваривать металлы, которые способны при относительно длительной выдержке образовывать в шве хрупкие интерметаллические соединения, снижающие эксплуатационные характеристики соединения. Сварные соединения равнопрочные основному металлу. Производительность метода высока и определяется, по существу, только затратами времени на подготовительные операции. При внедрении метода не требуется больших затрат. Возможна сварка в труднодоступных для обычных сварочных аппаратов зонах, в различных пространственных положениях, во внутренних полостях изделий и при необходимости сварки одновременно в нескольких местах. Недостатки сварки взрывом Процесс требует строгого соблюдения техники безопасности при работе с взрывчатыми веществами При использовании для сварки больших количеств взрывчатых веществ (больше нескольких килограммов) сварку приходится выполнять на полигоне. При сварке взрывом пластичных материалов (свинец, алюминий, медь и др.) возможно повреждение плакирующего слоя вследствие бризантного действия заряда. Для предохранения поверхности метаемой пластины между ней и зарядом приходится располагать прокладку из инертного материала (картон, резина, поролон и др.), которые предохраняют металл от прямого температурного и химического воздействия продуктов взрыва. При плакировании крупногабаритных заготовок сварными плакирующими листами необходимо полностью удалять усиление стыковых швов плакирующего листа с обеих сторон. В противном случае наблюдается повреждение сварного шва в виде трещин, взрывов и свищей. 5. Неравномерная деформация приводит к возникновению значительных остаточных напряжений, которые обычно устраняются последующей термической обработкой. Схемы использования сварки взрывом Существует 2 основные схемы сварки: угловая и параллельная а) расположение свариваемых пластин под углом друг к другу; б) параллельное расположение пластин 1. неподвижная пластина; 2. метаемая пластина; 3. метающий заряд ВВ 4. система возбуждения детонации; 5. основание Схемы использования сварки взрывом Технологические схемы сварки взрывом: а) сварка трех- и многослойных плоских соединений одновременно одним зарядом ВВ; б) наружная облицовка цилиндрических тел кольцевым зарядом ВВ; в) плакирование внутренней поверхности труб; г) двустороннее плакирование листа взрывом из одной точки двух зарядов ВВ; д) сварка деталей с криволинейной поверхностью. 1 – детонатор; 2 – заряд BB; 3 – метаемый элемент; 4 – неподвижный элемент; 5 – установочный элемент; 6 – опора; 7 – центрирующий установочный элемент; 8 – металлическая призма или конус для центрирования заготовок и направления фронта детонационной волны; 9 – матрица. Применение сварки взрывом Сварка взрывом является универсальной технологией. Процесс плакирования взрывом пригоден для соединения почти любых сочетаний обычных технических металлов. Качественное соединение этих металлов достигнуто благодаря кратковременности процесса и отсутствию значительного нагрева, поэтому при сварке взрывом нет условий, необходимых для диффузии и формирования хрупких интерметаллидов. Перспективы и области применения сварки взрывом определяются способностью создавать в твердой фазе прочные соединения за счет поверхностных металлических связей без развития объемной диффузии на больших, практически неограниченных площадях (до 20 м2 ). Это позволяет применять сварку взрывом: для получения композиционных материалов (с последующей прокаткой); для получения биметаллических листов; для изготовления переходников для последующей сварки трудносвариваемых материалов; для получения биметаллических труб; для сварки труб в трубные доски; для плакирования деталей со сложной криволинейной поверхностью. Заключение Высокопроизводительный и экономичный процесс сварки взрывом позволяет получать соединения практически любых разнородных металлов и сплавов с прочностью на уровне прочности основных металлов. Так, получение крупногабаритных заготовок биметаллов титан-сталь, алюминий сталь, цирконий-сталь, и многих других возможно только с помощью сварки взрывом. Сварка взрывом – уникальный метод, позволяющий получить зону сплошного соединения по поверхностям двух и более металлов или сплавов площадью до десятков квадратных метров. При этом наносимый слой может иметь толщину от 0,1 мм до 30 мм, а толщина металла- основы не ограничена. Методом сварки взрывом можно получать разнообразные биметаллические, многослойные и композиционные материалы с улучшенными прочностными, коррозионностойкими, жаропрочными и другими свойствами для нужд химического машиностроения, нефтегазовой, алюминиевой, электротехнической и других отраслей промышленности. Номенклатура материалов, сваренных взрывом, достаточно велика и постоянно расширяется. Технологии получения материалов и деталей оборудования с использованием сварки взрывом на протяжении более десяти лет успешно применяются на предприятиях Сибири, Европейской части России и за границей.
