Сварочный процесс методом взрыва. Сварка труб взрывом

Сварка взрывом | Сварка и сварщик

Сварка взрывом является разновидностью сварки давлением. Для совместной пластической деформации контактирующих слоев металла используется кинетическая энергия соударения движущейся детали, разогнанной до большой скорости энергией взрыва, и неподвижной детали, установленной на жесткой площадке. Скорость движения ударяющей детали должна к моменту соударения достигать нескольких сотен метров в секунду. В зоне соударения металл течет как жидкость и сливается в одно целое. Заряд взрывчатого вещества, масса которого составляет 10…20% массы детали, вызывает ее перемещение со сверх звуковой скоростью.

1 - опорный фундамент; 2, 3 - свариваемые детали; 4 - взрывчатое вещество; 5 - детонатор; h - зазор между деталями; α - угол установки деталей.Рисунок 1 - Схема сварки взрывом

Схема сварки взрывом представлена на рис. 1. Неподвижную деталь 2 для увеличения массы укладывают на жесткую массивную плиту 1. Ударяющий лист металла 3 располагают под углом α=3…10° к поверхности детали 2 с зазором h. По поверхности листа 3 равномерным слоем укладывают взрывчатое вещество (ВВ) 4; в качестве которого используют аммонал, тол, гексоген и другие. На нижнем крае листа 3 располагают детонатор 5. После инициирования детонатором 5 взрыва заряда ВВ 4 по заряду с огромной скоростью распространяется плоская детонационная волна. Скорость детонации D=2000…8000 м/с. Позади движущейся детонационной волны остаются продукты взрыва. Давление газообразных продуктов взрыва составляет 10…20 ГПа. Вследствие такого давления части верхней детали, расположенные в зоне действия продуктов сгорания, последовательно вовлекаются в ускоренное движение в направлении к нижней детали, соударяются с ней со скоростью Vс. Та часть верхней пластины, где детонация ВВ еще не произошла, находится в исходном положении, в результате чего верхняя пластина в процессе сварки изгибается, причем точка изгиба перемещается по поверхности пластины со скоростью детонации ВВ.

Так как при соударении метаемая деталь подходит к неподвижной детали под некоторым углом, то наряду с нормальной составляющей Vn скорости соударения Vс, которая вызывает большое давление в зоне сварки и совместную пластическую деформацию поверхностных слоев, существует тангенциальная составляющая Vt скорости Vс, приводящая к деформации сдвига, вследствие чего резко возрастает деформация сдвига и образование металлических связей.

Возникновение прочной металлической связи даже при наличии большого давления невозможно, если в процессе сварки свариваемая поверхность деталей не очищена. При соударении в углу смыкания деталей возникает кумулятивная воздушная струя. Скорость струи достигает 5000…7000 м/с, и поэтому она оказывает большое давление на металл. Волновая конфигурация границы раздела металла при сварке взрывом, как правило, легко обнаруживается при исследовании структуры соединения. Граница соединения поперек пластин представляет собой почти прямую линию.


а	б

а - вдоль пластины; б - поперек пластины.Рисунок 2 - Вид границы раздела металлов при сварке взрывом

Особенности процесса сварки взрывом

Сварное соединение образуется в течение миллионных долей секунды, то есть практически мгновенно. Сварное соединение возникает вследствие образования металлических связей при совместном пластическом деформировании свариваемых поверхностей металла. Малая продолжительность сварки предотвращает возникновение диффузионных процессов. Эта особенность позволяет сваривать металлы, которые при обычных процессах сварки с расплавлением металлов образует хрупкие интерметаллические соединения, делающие швы непригодными к эксплуатации.

При сварке взрывом можно получать соединения неограниченной площади. При этом процесс сварки осуществляется тем проще, чем больше отношение площади соединения к толщине метаемой части металла. Осуществлены соединения площадью 15…20 м2.


1 – детонатор; 2 – заряд ВВ; 3 – метаемые пластины; 4 – неподвижная пластина; 5 – подложкаРисунок 3 - Сварка трех- и много- слойных плоских соединений одновременно одним зарядом ВВ	1 – детонатор; 2 – заряд ВВ; 3 – соединяемые трубыРисунок 4 - Сварка взрывом стыка труб


1 - детонатор 2-металлическая призма направления детонационной волны; 3-заряд ВВ; 4-облицо вываемый лист; 5-метаемые листы; 6-центрирующее основание. Рисунок 5 - Приварка двух наружных слоев к листу взрывом одной точки	1 – детонатор; 2 – металлический конус для направления детонационной волны; 3 – заряд ВВ; 4 – метаемая труба; 5 – облицовываемый цилиндр; 6 – грунт. Рисунок 6 - Наружная облицовка цилиндрических тел кольцевым зарядом ВВ

Наряду со сваркой листовых деталей применяются и другие технологические схемы, представленные на рисунках 3 - 7.

Сварка взрывом начинает использоваться для стыковых нахлесточных соединений некоторых готовых элементов конструкций. Перспективное применение сварки взрывом для соединения армированных металлов, получения из порошков монолитных металлов и сплавов

1-детонатор; 2-металлический конус для направления детонационной волны; 3 - заряд ВВ; 4 - метаемая труба; 5 - облицовываемый цилиндр; 6 - центрирующее основание.Рисунок 6 - Сварка биметаллических цилиндрических заготовок переменного диаметра.

При сварке листовых деталей основными параметрами режима являются:

угол установки деталей α = 2…16°;

первоначальный зазор h = 2…13 мм;

скорость детонации ВВ Vд = 2500…3500 м/с;

скорость соударения Vс;

скорость перемещения точки соударения Vк.

На практике для определения режимов сварки взрывом последовательно выбирают необходимую скорость детонации (Vд = 2500…3500 м/с), величину зазора h и угол наклона α. Возможна сварка деталей без зазора с h = 0 и углом a = 0°. Если основные параметры выбраны оптимальными, то получается высококачественное сварное соединение, равное по прочности основному металлу.

Сварные соединения, полученные взрывом, обладают достаточно большими прочностными свойствами. При испытаниях разрушение образцов, как правило, происходит по наименее прочному металлу пары на некотором расстоянии от плоскости соединения.

При сварке листовых деталей взрывом соединение наблюдается практически по всей поверхности. Таким образом изготавливают биметаллические материалы, которые применяются в конструкциях непосредственно после сварки или после прокатки, с помощью которой изготавливаются листы необходимых размеров и толщины. Можно также получить не только двухслойный, но и многослойный биметаллический материал.

К недостаткам процесса можно отнести трудность сварки малопластичных, хрупких металлов (чугуна, высокопрочных титановых сплавов), разрушающихся при взрывном нагружении.

Сварка взрывом осуществляется в полигонных условиях для крупногабаритных деталей, если масса заряда достигает десятков и сотен килограммов, либо в специальных производственных помещениях (боксах) в вакуумных камерах, если масса заряда ВВ не превышает несколько килограммов. Использование вакуумных камер предотвращает разрушающее действие ударной волны и даже звуковой эффект.

weldering.com

особенности технологии, преимущества и недостатки

Сварка взрывом проводится для соединения деталей и является одним из способов обработки разного рода металлоконструкций. Она осуществляется под действием направленной взрывной энергии на поверхность свариваемых заготовок. Используя сварку взрывом, детали для спайки укладываются под определенным наклоном по отношению к заготовочной части или же располагается в параллельном направлении.

Особенности процесса

Взрывная сварка относится к методу соединения двух металлических частей под давлением. Данная технология позволяет получить на выходе композитный материал разного назначения.

Неподвижную часть пластины размещают на заданном уровне, к ней примыкают и подвижную часть заготовки. На вращающуюся часть укладывают взрывчатое вещество с детонатором. Метод соединения осуществляется на бетонной платформе. При инициировании взрывчатого элемента зона детонации расширяется. Под мощным давлением ударной волны пластина приобретает скоростную дорожку в несколько сотен метров за секунду, соприкасаясь с недвижимой частью. Такое действие приобретает сварное соединение.

Технологический подход для соединительного действия взрывом имеет ряд схем, по которым проводится соединение плоских и геометрических изделий. Такого рода соединение дает возможность спаять любые металлические заготовки с примесями других элементов. Соединение масштабных стальных конструкций возможно, если использовать только взрывную технологию. Такая методика является универсальным способом, который направлен на получение сплошного участка, соединяя части нескольких металлоконструкций, доходя до десятков квадратных метров.

Сварка взрывом начинается со скоростного вращения одной металлической заготовочной пластины. Набрав определенную скорость, одна часть детали ударяется об другую, образуя неразъемное состояние. Происходит это за счет деформационного процесса, протекающего между этими частями.

Данным методом можно получить многоуровневые, композитные и биметаллические изделия, обладающие антикоррозийностью и стойкостью к растрескиванию.

Такой материал будет незаменимым в отрасли нефтепромышленности, машиностроения. Изделия, получаемые в ходе взрывной технологии, имеют расширенную номенклатуру. С этого можно сделать заключение, что сварка взрывом наиболее востребована и практична.

Преимущества и недостатки

Достоинством такого типа технологии являются:

высокоскоростной сварочный процесс;
возможность соединения биметалла;
способность к плавлению особых элементов металла;
создание ровного участка заготовок, имеющих изгибочные края;
изделия для ковки и штамповки;
удобство в работе.

Среди отрицательных факторов использования можно отметить:

низкое свойство по безопасности объекта от волн детонации;
подготовительное обучение;
наличие защитных камер для закладки взрывного вещества;
отсутствие автоматических и механических условий.

Подготовка к сварочному процессу

Участки поверхностей заготовочных деталей перед сварочным действием должны подвергаться обработке. Это необходимо для прочного их скрепления, так как соударяющее действие металлокомуляции способно снизиться из-за частиц пыли или мелкого сора.

Сварка взрывом позволяет скрепить любой металл, но процесс накала на поверхности дает нестабильное состояние структуризации, приводящее к разрушению металловолокон. Процесс химического изменения под действием высокого температурного влияния изменяет качество сварки, что в итоге не дает необходимую прочность. Чтобы не допустить диффузий металла, спайка проводится с интервальным воздействием на волокна металла, не вызывающим химический процесс двух соединительных участков.

Условия для работ

Чтобы конструкция имела качественное и долговечное соединение, действие должно быть проведено по таким правилам:

В ходе процесса вращения подвижной стороны заготовки должен происходить плотный прижим со вторым элементом.
Детали, требуемые спайки, должны иметь зачищенную, гладкую поверхность.
Высокий температурный показатель, снижающий процесс работы.

Выполняя вышеперечисленные условия, взрывная сварка пройдет без разрушающего фактора в металлоструктуре. В период воздействия ударной волны подвижная пластина по отношению к неподвижной сохраняет запас удельной энергии на единицу соединения двух боковых элементов конструкции в зоне соударения. После того как прошло скрепление, пластина продолжает вращение, но как одна составляющая часть. Сварка взрывом подразумевает некачественное сварное действие.

На итоговый результат сварки влияет скорость вращающей пластины. Если она замедлена, то надежное скрепление заготовок не произойдет. Прочное и ровное соединение можно получить при влиянии на металлоповерхность колеблющегося импульса, с расчетом метательной скорости. Данная скорость является важным условием при сварке взрывом, так как имеет прямое соотношение с соединительным участкам.

Сварка взрывом. Схема сварки взрывом. Применение сварки взрывом.

Сварка взрывом

Сварка взрывом — 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.

Сварка взрывом — процесс получения соединения под действием энергии, выделяющейся при взрыве заряда взрывчатого вещества (ВВ). Принципиальная схема сварки взрывом приведена на рисунке 1. Неподвижную пластину (основание) 4 и метаемую пластину (облицовку) 3 располагают под углом α = 2-16° на заданном расстоянии h = 2-3 мм от вершины угла. На метаемую пластину укладывают заряд ВВ 2. В вершине угла устанавливают детонатор 1. Сварка производится на опоре 5.

Рисунок 1 — Схема сварки взрывом

а — до начала взрыва; б — на стадии взрыва

В современных процессах металлообработки взрывом применяют заряды ВВ массой от нескольких граммов до сотен килограммов. Большая часть энергии, выделяющейся при взрыве, излучается в окружающую среду в виде ударных волн, сейсмических возмущений, разлета осколков. Воздушная ударная волна — наиболее опасный поражающий фактор взрыва. Поэтому сварку взрывом производят на полигонах (открытых и подземных), удаленных на значительные расстояния от жилых и промышленных объектов, и во взрывных камерах.

Рисунок 2 — Камера для сварки взрывом

После инициирования взрыва детонация распространяется поза-ряду ВВ со скоростью D нескольких тысяч метров в секунду.

Под действием высокого давления расширяющихся продуктов взрыва метаемая пластина приобретает скорость νH порядка нескольких сотен метров в секунду и соударяется с неподвижной пластиной под углом у, который увеличивается с ростом отношения νн/D. В месте соударения возникает эффект кумуляции — из зоны соударения выбрасывается с очень высокой скоростью кумулятивная струя, состоящая из металла основания и облицовки. Эта струя обеспечивает очистку свариваемых поверхностей в момент, непосредственно предшествующий их соединению. Со свариваемых поверхностей при обычно применяемых режимах сварки удаляется слой металла суммарной толщиной 1-15 мкм.

Соударение метаемой пластины и основания сопровождается пластической деформацией, вызывающей местный нагрев поверхностных слоев металла. В результате деформации и нагрева развиваются физический контакт, активация свариваемых поверхностей и образуются соединения.

Исследование пластической деформации в зоне соударения по искажению координатной сетки показало, что прочное соединение образуется только там, где соударение сопровождается взаимным сдвигом поверхностных слоев метаемой пластины и основания. Там же, где взаимный сдвиг отсутствовал, и в частности в зоне инициирования взрыва, прочного соединения не было получено. Очевидно, что «лобовой» удар метаемой пластины в основание без тангенциальной составляющей скорости и сдвиговой деформации в зоне соединения не приводит к сварке.

Соединяемые поверхности перед сваркой должны быть чистыми (в особенности по органическим загрязнениям), так как ни действие кумулятивной струи, ни вакуумная сдвиговая деформация при соударении полностью не исключают вредного влияния таких загрязнений.

Сварка взрывом дает возможность сваривать практически любые металлы. Однако последующий нагрев сваренных заготовок может вызвать интенсивную диффузию в зоне соединения и образование интерметаллидных фаз. Последнее приводит к снижению прочности соединения, которая при достаточно высоких температурах может снизиться практически до нуля. Для предотвращения этих явлений сварку взрывом проводят через промежуточные прослойки из металлов, не образующих химических соединений со свариваемыми материалами. Например, при сварке титана со сталью используют в качестве промежуточного материала ниобий, ванадий или тантал.

Применение сварки взрывом

Сварка взрывом применяется для плакирования стержней и труб, внутренних поверхностей цилиндров и цилиндрических изделий. При плакировании стержней трубу 1 (рисунок 3, позиция а) устанавливают с зазором на стержень 2. Внутреннюю поверхность трубы и наружную поверхность стержня механически обрабатывают и обезжиривают.

Рисунок 3 — Схема плакирования взрывом

а — стержня; б — внутренней поверхности трубы

На наружную поверхность трубы помещают заряд взрывчатого вещества 3, инициирование которого производят по всему сечению одновременно так, чтобы взрыв распределялся по заряду нормально его оси. Для создания такого фронта используют конус из ВВ с детонатором 4 в его вершине. Для изоляции зазора от продуктов детонации и центрирования трубы относительно стержня в верхней ее части устанавливается металлический конус 5. В случае плакирования трубных заготовок 6 внутрь их устанавливается стержень 2. Толщина плакирующей трубы может быть от 0,5 до 15 мм, а диаметр теоретически не ограничивается.

При плакировании внутренних поверхностей используется схема, показанная на рисунке 4, позиции б. Она предусматривает размещение плакируемой трубы 1 в массивной матрице 2. Внутрь трубы 1 с зазором устанавливают плакирующую трубу 3 с зарядом ВВ 4, инициируемого детонатором 5. Для внутреннего плакирования крупногабаритных труб и цилиндрических изделий ответственного назначения применяют вместо массивной матрицы 2 дополнительный заряд, расположенный на наружной поверхности плакируемого цилиндра и взрываемый одновременно с внутренним зарядом.

www.mtomd.info

Сварка взрывом видео

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.

screenshot_301

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.

Поделись с друзьями

svarkalegko.com

Сварка взрывом

Несмотря на то, что применять взрывную энергию в промышленности начали еще в позапрошлом веке, первая сварка взрывом появилась лишь в конце пятидесятых годов прошлого века, но за десятилетие этот способ получил свое распространение. Сварка взрывом стала уникальным способом для соединения некоторых металлов, не поддающихся сварке иными способами.

Схема взрывной сварки: 1 — неподвижная деталь (мишень), 2 — подвижная (метаемая) деталь, 3 — опорная плита, 4 — заряд, 5 — детонатор.

Сварка взрывом — это один из способов сварки давлением. При помощи кинетической энергии разогнанной до большой скорости детали производится пластическая деформация контактирующих слоев металла на требуемых деталях. Для нужного ускорения детали до необходимой скорости в несколько сотен метров в секунду используется энергия взрыва. Для максимального эффекта одну деталь разгоняют, а вторую закрепляют неподвижно. В момент соприкосновения происходит необходимая деформация.

Где применяется сварка взрывом?

Благодаря возможности создания прочных сварных связей между поверхностями металлических деталей на огромных площадях без развития объемной диффузии, появляется возможность применения сварки взрывом в изготовлении сложных металлических конструкций, композиционных сутунок и слябов с идеально прочными сварными швами между изделиями из разных типов металлов.

Также возможно применение метода в изготовлении сплошных и полых цилиндрических композиционных заготовок, в изготовлении облицовок и деталей машин и в прокатке листового металла.

Вернуться к оглавлению

Технология проведения работ

Возможности сварки взрывом.

По виду вводимой энергии сварка взрывом находится в группе механических процессов соединения металлов. При использовании данного метода химическая энергия, получаемая от газообразования после взрыва, превращается в механическую энергию, придающую одной из сварных частей огромную скорость движения в момент контакта движущейся детали с закрепленной неподвижно деталью под углом друг к другу. При этом контакт возникает по линии, а не по площади деталей, после чего поверхность контакта увеличивается.

Как следствие возникает кинетическая энергия, которая затрачивается на совместную деформацию слоев металла на обеих деталях и образование сварного шва между ними. Одним из главных условий для получения максимально прочного соединения является скорость, придаваемая движущейся детали. При недостаточном ускорении сварной шов может не получиться, так же как он получается при чрезмерном ускорении. Для конкретных целей необходимо свое значение скоростных параметров для метания изделия.

Вернуться к оглавлению

Подготовка к работе

Способы сварки взрывом.

Для проведения работ потребуется:

опорный фундамент для закрепления неподвижной детали;
детали, которые требуют сварки;
взрывчатое вещество;
детонатор;
соблюдение определенного расстояния относительно свариваемых деталей;
соблюдение определенного угла установки относительно свариваемых деталей.

В зависимости от требуемой задачи, отличается и процесс подготовки к нему. Это может быть сварка:

крупногабаритных деталей;
многослойных соединений и волокнистых армированных материалов;
цилиндрических деталей.

Относительно требуемых целей отличается технологический процесс, прочность и некоторые физические характеристики полученных соединений. Но для использования какого-либо процесса нужно изучать конкретный способ и его особенности более детально.

Cхемы взрывной сварки металлов при установке деталей: а — под углом, б — параллельно, 1 — неподвижная пластина, 2 — детонатор, 3 — метаемая пластинка, 4 — заряд BB, 5 — промежуточная прокладка.

Основной принцип одинаков для любого из перечисленных воздействий — отличаются только величины, используемые в процессе.

Зафиксированную деталь устанавливают на массивную плиту. После подрыва плита всегда разрушается. Металлическая плита выносит несколько подрывов, но все равно ее приходится восстанавливать после каждого применения.

Наиболее рациональны опоры из легко восстанавливаемых материалов, таковыми себя хорошо зарекомендовал песок и дробь.

Ударяемую деталь устанавливают под углом от 3 до 10 градусов к закрепленной детали и с определенным зазором, составляющим от 2 до 10 миллиметров. На поверхность ускоряемой детали равномерно укладывается взрывчатое вещество.

Важно, чтобы взрывчатое вещество нанесено было именно равномерно по всей поверхности детали, чтобы избежать возможных изгибов или смещений.

Использовать в качестве взрывчатого вещества можно гексоген, аммонал, тол, ил другие доступные вещества.

Устанавливаем детонатор. Очень важно правильно установить и использовать детонирующие вещества. Для более точной установки заряда используются специальные контейнеры для взрывчатых веществ. Чаще всего они изготавливаются из плотного картона. Выглядит контейнер как открытая сверху коробка с дном, в котором делают отверстие для плотного прилегания к необходимой детали.

Процесс образования соединений при сварке взрывом.

Для получения желаемого результата требуется максимально эффективно инициировать заряд. К главному заряду, которому придаются формы изделия, прикрепляется детонирующий. В зависимости от необходимых объемов работ изменяется форма и размеры вспомогательного взрывателя.

После активации взрывчатого вещества образующаяся взрывная волна растекается со скоростью от 2000 до 8000 метров в секунду. Темпы распространения зависят от химического состава и физического состояния используемого материала.

Взрывная волна воздействует на изделие, расположенное под зарядом, и передает ему львиную долю своей энергии и тем самым ускоряет его до необходимой скорости. Высокоскоростное приближение движущейся детали к неподвижной развивает в месте контакта сильное давление. Под его воздействием происходит неравномерное сжатие с наиболее подходящими условиями для процесса сварки.

Вернуться к оглавлению

Возможные трудности

Главная трудность связана с обязательным применением и хранением взрывчатых веществ. При этом неизбежно влияние взрывных волн на окружающую среду. Дабы избежать негативных последствий на природу, производить сварные работы с помощью взрывов разрешается лишь на полигонах. Расположение таких полигонов возможно только в сейсмически безопасных районах, на большом расстоянии от промышленных или жилых зон. Если сварка взрывом применяется на небольших по размеру изделиях, возможно проведение сварочных работ в металлических камерах или в подземных полигонах.

Основные технологические схемы изготовления сваркой взрывом плоских биметаллических и многослойных СКМ.

При использовании метода сварки взрывом могут возникнуть сложности при воздействии на разнородные металлы. Из-за разности металлов может уменьшиться длина и амплитуда волн на разделе металлов и произойти увеличение относительной длины оплавленных мест. Как итог при сварке разнородных металлов уменьшается прочность шва, чего не происходит при соединении однородных металлов.

Для достижения максимальной эффективности в ходе сваривания требуется тщательное обрабатывание деталей в местах предположительного воздействия, необходима очистка до металлического блеска и максимальное обезжиривание.

Зачистка в большинстве случаев производится металлическими щетками, состоящими из множества стальных жил. А для обезжиривания используют растворители двух групп: горючие (бензол, уайт-спирит, керосин) и негорючие (трихлорэтилен, четыреххлористый углерод). Перед использованием какого-либо растворителя нужно изучить его поведение под воздействием высоких температур.

Еще одной серьезной трудностью является невозможность абсолютно точно рассчитать все величины, используемые в процессе. В большинстве случаев используются экспериментальные методы подбора. Вызвано это сложностью изучения этого процесса по причине быстротечности, невозможности остановить процесс в определенный момент и изучить его в нужном этапе.

Процесс изучается уже по конечным результатам. Именно поэтому до сегодняшнего дня еще нет общепринятой схемы расчетов величин для разных режимов сварки. По этим же причинам крайне сложно добиться автоматизации процесса.

expertsvarki.ru

Сварка взрывом

Сварка взрывом — процесс получения соединения под действием энергии, выделяющейся при взрыве заряда взрывчатого вещества (ВВ). Принципиальная схема сварки взрывом приведена на рис. 3.49. Неподвижную пластину (основание) 4 и метаемую пластину (облицовку) 3 располагают под углом α = 2–16° на заданном расстоянии h = 2–3 мм от вершины угла. На метаемую пластину укладывают заряд ВВ 2. В вершине угла устанавливают детонатор 1. Сварка производится на опоре 5.

Рис. 3.49. Угловая схема сварки взрывом до начала (а) и на стадии взрыва (б)

Рис. 3.50. Общий вид камеры для сварки взрывом

Сварка взрывом применяется для плакирования стержней и труб, внутренних поверхностей цилиндров и цилиндрических изделий (рис. 3.51). При плакировании стержней трубу 1 (рис. 3.52, а) устанавливают с зазором на стержень 2. Внутреннюю поверхность трубы и наружную поверхность стержня механически обрабатывают и обезжиривают.

Рис. 3.51. Плакированный взрывом подпятник пресса

На наружную поверхность трубы помещают заряд взрывчатого вещества 3, инициирование которого производят по всему сечению одновременно так, чтобы взрыв распределялся по заряду нормально его оси. Для создания такого фронта используют конус из ВВ с детонатором 4 в его вершине. Для изоляции зазора от продуктов детонации и центрирования трубы относительно стержня в верхней её части устанавливается металлический конус 5. В случае плакирования трубных заготовок 6 внутрь их устанавливается стержень 2. Толщина плакирующей трубы может быть от 0,5 до 15 мм, а диаметр теоретически не ограничивается.

При плакировании внутренних поверхностей используется схема, показанная на рис. 3.52, б. Она предусматривает размещение плакируемой трубы 1 в массивной матрице 2. Внутрь трубы 1 с зазором устанавливают плакирующую трубу 3 с зарядом ВВ 4, инициируемого детонатором 5. Для внутреннего плакирования крупногабаритных труб и цилиндрических изделий ответственного назначения применяют вместо массивной матрицы 2 дополнительный заряд, расположенный на наружной поверхности плакируемого цилиндра и взрываемый одновременно с внутренним зарядом.

Рис. 3.52. Схема плакирования взрывом стержня (а) и внутренней поверхности трубы (б)

Немного про сварку взрывом | Сварак

Содержание статьи

Начало исследований

Подробнее про сварку взрывом как физическое явление вы можете ознакомиться тут.

При изучении процесса высокоскоростного соударения металлических тел исследователями было замечено явление схватывания. Изучая этот процесс, они так или иначе встречались с полной или частичной сваркой соударяемых тел, например штампуемых листов и матрицы при штамповке взрывом.

За последние годы сварка взрывом, выйдя за рамки лабораторных исследований, находит все более широкое применение в промышленности.

С ее помощью получают листовой биметалл, облицовывают внутреннюю поверхность сосудов, сваривают между собой трубы и приваривают их к трубным решеткам различных теплообменных аппаратов, к готовым изделиям приваривают различную арматуру, получают заготовки деталей и переходников из разнородных металлов и сплавов.

Процесс сварки взрывом

Научные основы сварки взрывом

Несмотря на все расширяющееся промышленное применение сварки взрывом до сих пор еще не сложилось полных и единых представлений о кинетике данного процесса, параметрах, определяющих свойства сварных соединений, и путях управления ими.

Поэтому технологические параметры процесса сварки металлов заданных сочетаний приходится определять с помощью трудоемких, полуэмпирических методов, дающих не всегда оптимальные результаты.

Изделия полученные при помощи технологии сварки взрывом

Биметалл созданный по технологии

Факторы и причины

Сложившееся положение можно объяснить двумя причинами.

Первая—это сразу же выявившиеся, неоспоримые преимущества сварки взрывом, позволившей создавать прочные сварные соединения одно- и разнородных металлов различных сочетаний и осуществлять сварку на площадях, ранее казавшихся недостижимыми (в настоящее время освоена сварка взрывом биметаллических листов площадью 15—20 м2), а также простота и быстрота выполнения самого технологического процесса, обычно не требующего применения сложного или специального оборудования. При этом до столкновения с композициями типов сталь—титан, сталь—алюминиевые сплавы повышенной прочности для получения прочных соединений достаточно было небольшой серии «пристрелочных» опытов.
Вторая — быстрота, сложность, многообразие и взаимосвязь протекающих при сварке взрывом физических процессов, для изучения которых необходимо привлечение ряда наук двух направлений, казалось бы, стоящих далеко друг от друга:

1) физики взрыва, гидродинамики и механики, необходимых для решения задач метания металлических тел взрывом открытого заряда В В, их скоростного соударения со скользящим фронтом встречи и распространения по соударяющимся в этих условиях телам упругих и пластических волн;

2) физики металлов, свлрки и металловедения, необходимых для изучения характера и механизма пластической деформации металлов в зоне соударения, раскрытия механизма образования сварного соединения, определения связи между условиями сварки, структурой и физико-механическими свойствами сварных соединений из металлов различных композиций, а также их эксплуатационными характеристиками.

Вид шва сваркой взрывом

Выводы относительно сварки взывом

Оба направления изучения сварки взрывом, второе из которых можно назвать металлофизическим, несмотря на различие исходных предпосылок, позволили уже сейчас получить некоторые общие критерии этого процесса (например, величину критической максимальной скорости перемещения угла встречи свариваемых поверхностей).

В настоящей брошюре предпринята попытка кратко описать процесс сварки взрывом, связать его физические и технологические параметры со структурой и свойствами сварных соединений, а также раскрыть возможные области практического использования последних.

Подобные статьи

svarak.ru

Сварочный процесс методом взрыва. Сварка труб взрывом

Сварка взрывом | Сварка и сварщик

Особенности процесса сварки взрывом

особенности технологии, преимущества и недостатки

Особенности процесса

Преимущества и недостатки

Подготовка к сварочному процессу

Условия для работ

Сварка взрывом. Схема сварки взрывом. Применение сварки взрывом.

Сварка взрывом

Рисунок 1 — Схема сварки взрывом

Рисунок 2 — Камера для сварки взрывом

Применение сварки взрывом

Рисунок 3 — Схема плакирования взрывом

Сварка взрывом видео

Технология сварки взрывом

Подготовительный этап

Трудности взрывного процесса

Сварка взрывом

Где применяется сварка взрывом?

Технология проведения работ

Подготовка к работе

Возможные трудности

Сварка взрывом

Немного про сварку взрывом | Сварак

Начало исследований

Научные основы сварки взрывом

Факторы и причины

Выводы относительно сварки взывом

Подобные статьи

Товар добавлен к сравнению

Товар добавлен в корзину

Вы заказали товар.

Наш менеджер свяжется с вами в ближайшее время.