Зварювання вибухом: технологія і схема

Зварювання вибухом представляє собою з'єднання елементів методом спрямованого енергетичного вибуху і відноситься до категорії вибухової обробки металу.

Опис

Робота з даною методикою вимагає певного розташування деталей, зокрема елемент-мішень та частина, що піддається обробці, розташовуються паралельно або під встановленим кутом. У процесі руху вибуху деталі на високій швидкості вдаряються один про одного і формують зварювальне з'єднання, надійність якого досягається деформаційними змінами на поверхні. Зважаючи на високу швидкоплинності методу відсутня об'ємна дифузія.


Зварювання вибухом набула найбільшого поширення у сфері обробки різнорідних металів і сплавів. Головною умовою є ретельне проведення підготовчих робіт, в які входить ретельне знежирення елементів і зачистка, згодом вони проходять через зварювання до формування металевого блиску.

Схеми

Існує безліч різноманітних схем технологічних робіт. Вони об'єднані впливом детонаційних продуктів на мішень і ударом з іншими поверхнями. Всі різновиди схем ґрунтуються на двох первинних, які мають принципові відмінності, - це паралельна і кутова. Будь-які види сплавів і сталі дозволяють створити біметал, зварювання вибухом в цьому випадку не змінює структурних характеристик матеріалу та вихідні габарити виробів, завдяки чому відсутня необхідність в додатковій перевірці відповідності з наявними властивостями. Готові поверхні не мають хвилеподібних дефектів і підлягають термічній обробці тільки в разі наявності напруги в місці зварювання. При цьому виробництво характеризується мінімальною кількістю відходів і вартістю, яка не змінюється від поставляються партій і марки матеріалу.

Зварювання вибухом: переваги і недоліки

Обробка металів придбала достатню поширення за рахунок наступних позитивних сторін:

формування композитів армованого виду;

використання для пакетів з безліччю шарів;

зварювання матеріалів, які є різнорідними по відношенню один до одного, наприклад, сталь – титан;

низький витрата;

економічність.

Незважаючи на безліч переваг, не обійшлося без недоліків, основним з яких є помітний відтворений шум, із-за чого виникає необхідність в достатній відстані від житлових і громадських будівель, також присутній складність зберігання і транспортування, викликана небезпекою вибуху.

Матеріали

Для проведення робіт використовуються насипні вибухові речовини, до числа яких відноситься селітра, амоніти, грануліт та інші. Маса речовин, які застосовуються у сучасних технологічних процесах, може варіюватися від декількох сотень кілограм до одного грама. Зварювання металів вибухом характеризується виділенням енергії, основна частина якої виходить в навколишній простір у вигляді ударних хвиль, також можливо випромінювання у вигляді збурень сейсмічного характеру і осколків з широким радіусом розкиду. Процес повинен здійснюватися на достатній відстані від житлових будівель у спеціалізованих камерах і на полігонах, це викликано наявністю ударної хвилі – неминучим фактором з високою небезпекою і вражаючим впливом.

Що потрібно знати

Головна особливість полягає в можливості обробки металевих поверхонь будь-яких видів. Вибрані з'єднання можуть володіти будь-якими розмірами, що є додатковою перевагою. Зварювання вибухом, схема якої представлена вище, забезпечує моментальне отримання якісного з'єднання, яке утворюється менш ніж за мільйонну частку секунди. Варто зазначити, що у разі потреби вторинного нагрівання готових поверхонь слід пам'ятати про високий ризик розвитку активної дифузії, вона може з'явитися в місці отриманого раніше з'єднання. З-за цього є висока ймовірність істотного зниження характеристик міцності і надійності, особливо за умови впливу високого температурного діапазону. Для запобігання подібних згубних змін у процесі з'єднання використовуються спеціальні проміжні прошарки на металевій основі, при цьому поверхні, проходять обробку, і застосовуються доповнення не формують хімічних сполук. В якості прикладу можна навести зварювання титану і сталі, в даному випадку такі матеріали, як ванадій або тантал застосовуються в якості спеціальної прошарку.

Умови

Технологія зварювання вибухом має схожість із з'єднанням під впливом тиску, загальні риси особливо помітні у деяких моментах методики. Процес повинен проводитися при створенні певних умов, без них виконання завдання стає неможливим. В першу чергу має враховуватися високий діапазон температур, він необхідний для зменшення часу, що витрачається на виконання робіт. Поверхні, що піддаються обробці, повинні характеризуватися пластичними деформаціями. Також вони повинні щільно з'єднуватися один з одним. Дотримання вимог, зазначених вище, забезпечує якісне з'єднання. Метаемая пластина, рухома по відношенню до іншої, яка залишається в нерухомому стані, в момент удару володіє питомою кількістю кінетичного заряду, що припадає на одиницю оброблюваної площини.
У разі якщо зварка вибухом характеризується одночасним переміщенням елементів, характеристики пружності та надійності з'єднання знижуються до мінімальних значень.

Швидкість

Рівень одержуваних властивостей, які забезпечує зварювання вибухом, в більшій мірі залежить від швидкості метальної процесу. При невисокій швидкості практично відсутня ймовірність утворення з'єднання, незважаючи на повне дотримання інших основних умов. Варто відзначити, що відповідають швидкості контакту не є перешкодою для отримання якісних і надійних готових виробів за умови наявності відповідної швидкості метання, розрахованої заздалегідь. Цей параметр надає прямий вплив на вигляд місця, піддається з'єднанню, тобто оброблювана зона змінює характеристики теплової концентрації у відповідності зі швидкістю. Розрахунки, як правило, мають експериментальних характер, так як в даній сфері відсутня установлена методика визначення режимів. Це викликано тим, що в даний час ще не створена теорія даного технологічного процесу через неможливість повного вивчення, і складністю попереднього визначення всіх нюансів поведінки металевих поверхонь і вибухової хвилі. Тобто кожний окремий випадок вимагає створення розрахованого режиму і власної методики робіт.

Вивчення ефективності

Програма Autodyn відноситься до категорії програмного забезпечення універсального виду, розробленого для аналізу процесів, що характеризуються високою нелінійністю і швидким завершенням. Вони можуть бути пов'язані з впливом осколків, ударної хвилі і інших вражаючих факторів на засоби особистого захисту або ж з характеристиками зміни конструкцій при руйнівному впливі, наприклад, зварювання вибухом. Autodyn, таким чином, дозволяє провести швидку оцінку ефективності використовуваних сьогодні оборонних систем і методів забезпечення безпеки без додаткових витрат.