Сварка взрывом представляет собой соединение элементов методом направленного энергетического взрыва и относится к категории взрывной обработки металла.
Описание
Работа с данной методикой требует определенного расположения деталей, в частности элемент-мишень и часть, подвергаемая обработке, располагаются параллельно либо под установленным углом.
В процессе движения взрыва детали на высокой скорости ударяются друг о друга и формируют сварочное соединение, надежность которого достигается деформационными изменениями на поверхности. Ввиду высокой скоротечности метода отсутствует объемная диффузия.
Сварка взрывом приобрела наибольшее распространение в сфере обработки разнородных металлов и сплавов.
Главным условием является тщательное проведение подготовительных работ, в которые входит скрупулезное обезжиривание элементов и зачистка, впоследствии они проходят через сваривание до формирования металлического блеска.
Схемы
Существует множество разнообразных схем технологических работ. Они объединены воздействием детонационных продуктов на мишень и ударом с другими поверхностями. Все разновидности схем основываются на двух первоначальных, которые имеют принципиальные отличия, - это параллельная и угловая.
Любые виды сплавов и стали позволяют создать биметалл, сварка взрывом в этом случае не меняет структурных характеристик материала и исходные габариты изделий, благодаря чему отсутствует необходимость в дополнительной проверке соответствия имеющимся свойствам. Готовые поверхности не имеют волнообразных дефектов и подлежат термической обработке только в случае наличия напряжения в месте сварки. При этом производство характеризуется минимальным количеством отходов и стоимостью, которая не меняется от поставляемых партий и марки материала.
Сварка взрывом: преимущества и недостатки
Обработка металлов приобрела достаточное распространение за счет следующих положительных сторон:
- формирование композитов армированного вида;
- использование для пакетов со множеством слоев;
- сварка материалов, являющихся разнородными по отношению друг к другу, к примеру, сталь – титан;
- низкий расход;
- экономичность.
Несмотря на множество достоинств, не обошлось без недостатков, основным из которых является заметный воспроизводимый шум, из-за чего возникает необходимость в достаточном удалении от жилых и общественных зданий, также присутствует сложность хранения и транспортировки, вызванная опасностью взрыва.
Материалы
Для проведения работ используются насыпные взрывные вещества, к числу которых относится селитра, аммониты, гранулит и другие. Масса веществ, применяемых в современных технологичных процессах, может варьироваться от нескольких сотен килограмм до одного грамма.
Сварка металлов взрывом характеризуется выделением энергии, основная часть которой выходит в окружающее пространство в виде ударных волн, также возможно излучение в виде возмущений сейсмического характера и осколков с широким радиусом разброса.
Процесс должен производиться на достаточном расстоянии от жилых построек в специализированных камерах и на полигонах, это вызвано наличием ударной волны – неизбежным фактором с высокой опасностью и поражающим воздействием.
Что нужно знать
Главная особенность заключается в возможности обработки металлических поверхностей любых видов. Выбранные соединения могут обладать любыми размерами, что является дополнительным преимуществом. Сварка взрывом, схема которой представлена выше, обеспечивает моментальное получение качественного соединения, которое образуется менее чем за миллионную долю секунды.
Стоит отметить, что в случае необходимости вторичного нагрева готовых поверхностей следует помнить про высокий риск развития активной диффузии, она может появиться в месте полученного ранее соединения. Из-за этого присутствует высокая вероятность существенного понижения характеристик прочности и надежности, в особенности при условии воздействия высокого температурного диапазона.
Для предотвращения подобных пагубных изменений в процессе соединения используются специальные промежуточные прослойки на металлической основе, при этом поверхности, проходящие обработку, и применяемые дополнения не формируют химических соединений. В качестве примера можно привести сварку титана и стали, в данном случае такие материалы, как ванадий или тантал применяются в качестве специальной прослойки.
Условия
Технология сварки взрывом имеет сходство с соединением под воздействием давления, общие черты особенно заметны в некоторых моментах методики.
Процесс должен производиться при создании определенных условий, без них выполнение задачи становится невозможным. В первую очередь должен учитываться высокий диапазон температур, он необходим для уменьшения времени, затрачиваемого на выполнение работ. Поверхности, подвергаемые обработке, должны характеризоваться пластическими деформациями. Также они должны плотно соединяться друг с другом. Соблюдение требований, указанных выше, обеспечивает качественное соединение.
Метаемая пластина, движимая по отношению к другой, которая остается в неподвижном состоянии, в момент удара обладает удельным количеством кинетического заряда, приходящимся на единицу обрабатываемой плоскости.
В случае если сварка взрывом характеризуется одновременным перемещением элементов, характеристики упругости и надежности соединения снижаются до минимальных значений.
Скорость
Уровень получаемых свойств, которые обеспечивает сварка взрывом, в большей мере зависит от скорости метательного процесса. При невысокой скорости практически отсутствует вероятность образования соединения, несмотря на полное соблюдение других основных условий.
Стоит отметить, что несоответствующие скорости контакта не являются препятствием для получения качественных и надежных готовых изделий при условии наличия подходящей скорости метания, рассчитанной заранее. Данный параметр оказывает прямое воздействие на вид места, подвергаемого соединению, то есть обрабатываемая зона меняет характеристики тепловой концентрации в соответствии со скоростью.
Расчеты, как правило, имеют экспериментальных характер, так как в данной сфере отсутствует установленная методика определения режимов. Это вызвано тем, что в настоящее время еще не создана теория данного технологического процесса по причине невозможности полного изучения, и сложностью предварительного определения всех нюансов поведения металлических поверхностей и взрывной волны. То есть каждый отдельный случай требует создания рассчитанного режима и собственной методики работ.
Изучение эффективности
Программа Autodyn относится к категории программного обеспечения универсального вида, разработанного для анализа процессов, характеризующихся высокой нелинейностью и быстрым завершением. Они могут быть связаны с влиянием осколков, ударной волны и других поражающих факторов на средства личной защиты или же с характеристиками изменения конструкций при разрушающем воздействии, к примеру, сварка взрывом. Autodyn, таким образом, позволяет провести быструю оценку эффективности используемых сегодня оборонных систем и методов обеспечения безопасности без дополнительных затрат.
