Сварка взрывом

 Когда разговор заходит о таком технологическом процессе, как сварка взрывом, необходимо понимать, что взрыв на самом деле в нем присутствует, но основа всего процесса – это резкое смещение двух металлических заготовок относительно друг друга. Скорость настолько большая, что между заготовками появляется огромное давление, соединяющее их на молекулярном уровне. Эта сварочная технология появилась в середине прошлого столетия, и ее сразу же стали использовать, особенно для соединения металлов, которые другими видами сварки невозможно было состыковать.

Технология сварки взрывом

Необходимо отметить, что по чисто технологической составляющей сварка взрывом относится к механическому соединению металлов. Выделяемая при взрыве тепловая энергия (она же является и химической энергией) под действием большого количества газов превращается в механическую. То есть, под действием взрыва происходит смещение одной заготовки, на которую был он направлен, относительно другой.

Скорость смещения заготовки огромна. Сами детали устанавливаются под определенным углом относительно друг друга, одна из них закреплена прочно к несущей конструкции. При смещении контакт происходит по линии, а не по всей поверхности контакта. При такой скорости выделяется кинетическая энергия, которая образуется в процессе трения одной металлической заготовки о другую. С помощью этого вида энергии происходит деформация верхних слоев металла на обеих заготовках. То есть, происходит сваривание.

Основное условие качества сварочного шва – это необходимая скорость, придаваемая незакрепленной заготовке взрывом. Скорость должна быть определенного значения, меньший или повышенный показатель – это низкое качество конечного результата.

Подготовительный этап

Итак, для проведения сварки взрывом потребуются две металлические заготовки, взрывчатое вещество с детонатором, фундамент, на который закрепляется неподвижная деталь. Сам процесс сварки будет зависеть от габаритов деталей, от их формы (листовая или цилиндрическая), марки металла, его структуры (монолит или многослойность). Обязательно в процессе учитывается расстояние между свариваемыми деталями и угол наклона между ними же.

Конечно, проводя сварочный процесс, необходимо учитывать все условия. Но технология одинаковая для любых изделий с некоторыми изменениями в плане величин заряда.

• Неподвижную деталь необходимо установить на массивную плиту. Это может быть железобетон или металл, песок или дробь. После каждого взрыва основание разрушается или деформируется. Кстати, два последних материала лучше всех поддаются ремонту. С ними и проблем меньше. Металлическую плиту можно использовать для сварки несколько раз.
• Подвижную заготовку устанавливают относительно неподвижной под углом 3-10 градусов. Зазор между ними – 2-10 мм.
• На поверхность подвижной детали равномерно укладывается взрывчатое вещество, как показано на видео. Равномерность укладки – основной принцип качества взрыва. Именно оно позволяет избежать смещений и изгибов самой подрываемой детали.
• В качестве взрывного вещества можно использовать достаточно широкую линейку взрывчатых материалов. К примеру, тол, аммонал, гексоген и прочие.

Установка взрывчатки – очень важный этап, касающийся сварки. Для того чтобы установка прошла точно, необходим специальный контейнер, изготовленный из прочного картона. По сути, это коробка без крышки, в днище которой делаются отверстия. Именно последние и создают плотное соприкосновение взрывчатки с плоскостью подвижной детали. Сама коробка точно должна повторять размеры плоскости подвижной детали, как показано на видео.

И последний этап – это установка детонатора. Все готово, можно производить взрыв. Как только прошла активация взрывчатого вещества, образуется взрывная волна, у которой скорость распространения составляет 2000-8000 м/с. Диапазон достаточно большой, потому что многое будет зависеть от химического состава взрывчатки, а также от физического ее состояния (влажность, плотность и так далее).

Трудности взрывного процесса

Основная трудность – это хранение и использование взрывчатки. Любой взрыв – это негативное воздействие на окружающую среду. Поэтому сварка взрывом производится на открытых полигонах, которые располагаются далеко от промышленных и жилых построек, а также в районах сейсмически безопасных, как показано на видео. Если использовать данную технологию для сварки небольших деталей, то ее можно применять в специальных металлических камерах (см. видео) или в подземных укрепленных помещениях.

Как и в случае с другими видами сварки, при соединении взрывом нужно обязательно зачистить места стыковки деталей. Это зачистка до металлического блеска, плюс обезжиривание растворителем.

И еще одна достаточно серьезная трудность, встречаемая при сварке взрывом – это точно соблюсти все технологические величины. Как показала практика, в основном используются экспериментальные способы подбора. Все дело в том, что взрыв – процесс моментальный, остановить его в какой-то определенный момент невозможно, а значит, и изучить его не под силу пока. Именно поэтому автоматизировать этот сварочный процесс не получается.

Сварка взрывом дает возможность соединять между собой любые детали из любых металлов. Однако высокая тепловая энергия, выделяемая при взрыве, может изменить структуру мягких металлов. Обычно происходит диффузия в зоне сваривания, что приводит к снижению качества сварного шва. И если в дальнейшем конструкция из соединенных металлов будет при эксплуатации подвергаться нагрузке высокими температурами, то прочность соединения постепенно снизится до нуля. А это разрушение конструкции в целом.

Поэтому в технологию сварки взрывом вносятся изменения. А именно между свариваемыми заготовками устанавливаются пластины из металлов, которые при взрыве не вступают в химическое взаимодействие с основными заготовками. К примеру, сварка взрывом между сталью и титаном может привести к тем самым ослабевающим последствиям. Поэтому между ними укладываются пластины из ванадия, ниобия или тантала.

И все же сварка при помощи взрыва сегодня для некоторых позиций – единственно возможный вариант соединения. Поэтому эту технологию используют, ее изучают и усовершенствуют. Обязательно посмотрите видео, где показано технология сварки взрывом.