Сварка взрывом

Возможность нетрадиционного использования энергии взрыва для соединения металлов в твердой фазе была открыта еще в начале 60 годов минувшего столетия практически одновременно в России и США. В Волгоградском техническом университете за сравнительно короткий срок была создана научная школа сварки взрывом. При этой технологии соединение происходит за счет совместной пластической деформации в результате соударения, вызванного взрывом быстродвижущихся соединяемых частей. При этом кинетическая энергия движущихся деталей выполняет работу по совместной пластической деформации контактирующих слоев. Принципиальная схема сварки взрывом представлена на рис. 48. Соединяемые детали, одна из которых неподвижна, располагают на некотором расстоянии (или под определенным углом) друг от друга. На подвижную заготовку кладут взрывчатое вещество с детонатором. При срабатывании детонатора происходит процесс разложения взрывчатого вещества, создавая давление, распространяющееся позади фронта детонации.

Рис. 48 Схема сварки взрывом: 1-детонатор; 2-взрывчатое вещество; 3-всрхняя свариваемая  деталь; 4-нижняя свариваемая деталь

В результате этого подвижная заготовка получает ускоренной движение, направленное в сторону неподвижной заготовки. Соударяясь заготовки получают взаимную пластическук деформацию,  необходимую  для  прочного соединения.

Процесс формирования прочного соединения при сварке взрывом имеет две стадии: образования физического контакта, при котором происходит сближение атомов соединяемых материалов, и их слабое химическое взаимодействие; активация контактных поверхностей с образованием активных центров, в результате чего реализуется схватывание металлов. Решающую роль в формировании сварного соединения играет пластическая деформация металла в околошовной зоне, распределяющаяся экспоненциально по толщине свариваемых заготовок и достигающая вблизи линии соединения сотен процентов. Благодаря интенсивной пластической деформации приконтактных слоев металла линия соединения свариваемых заготовок имеет волнообразный профиль (рис.49).

Рис. 49 Общий вид линии сращивания слоев свариваемых деталей в результате взрыва (А); Б-эпюра сдвиговой пластической деформации в зоне сращивания

Благодаря малому времени образования сварного соединения, недостаточному для протекания активных диффузионных процессов на межслойных границах, способ сварки взрывом обладает    уникальными     возможностями соединения не свариваемых обычными методами сплавов и металлов: титан + сталь; алюминий + сталь; магний + алюминий; алюминий + титан; цирконий + сталь и многие другие.  Эта особенность, а также возможность изготавливать как плоские, площадью от нескольких квадратных сантиметров до десятков квадратных метров, так и криволинейные двух- и многослойные заготовки с высокими прочностными свойствами, открывает широкие перспективы перед сваркой взрывом. Основные технологические возможности сварки взрывом   представлены в  таблице ВСВ.

Таблица ВСВ. (Возможности сварки взрывом)

Изготовление при помощи сварки взрывом биметаллических и многослойных композиционных материалов открывает широкие перспективы. Сортамент биметаллических листов и плит, изготавливаемых сваркой взрывом приведен в таблице 19.

Детали, изготовленные сваркой взрывом, в отличие от аналогов, полученных другими методами, характеризуются прочноплотным соединением составляющих слоев с близким к нулю электрическим сопротивлением, отсутствием межслойной коррозии в процессе эксплуатации и высокой чистотой контактирующих поверхностей.

Таблица 19. Листы и плиты, изготавливаемые сваркой взрывом

 

Марка стали или сплава		Тошина основного слоя,мм	Толщина плакирующего слоя, м	Максимальные габариты, мм	Варианты конечных изделий
Основной слой	Стали 20, 20К, 09Г2С, 16ГС, 12XM,12X1Мф и др.	2-5	0,2-05	850x3000	Корпуса аппаратов
Плакирующий слой	Стали М08Х13, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т Никель, латунь, титан илр.	5-30 1 0-300	0,5-4,0 1,0-12,0	1600x6000 3000x3000	Тоже Тоже