Как производится сварка взрывом, особенности оригинальной технологии

Сварочные работы – самый распространенный способ соединения металлических заготовок. Однако применение классических методов возможно не всегда. Трудности возникают при работе с изделиями, имеющими разные физические и химические свойства. Решением проблемы становится сварка взрывом. Она используется для создания многослойных металлоконструкций.

Взрывная сварка – метод сварки на основе использования энергии взрыва.

Режимы и процесс сварки

На сегодняшний день сварка взрывом проводится без применения точных режимов и расчетов. Это связано с тем, что технология пока до конца не разработана. Именно поэтому сварку взрывом можно считать скорее экспериментальным методом обработки, нежели точным, подходящим для массового производства. Рассматривая процесс сварки взрывом следует уделить внимание следующим моментам:

1. Не был разработан процесс, который позволяет получить точный результат. Сварка методом взрыва считается экспериментальным.
2. После проведения рассматриваемой процедуры сложно предугадать конечный результат. Это связано с тем, что взрывную волну контролировать практически не возможно.
3. Схема сварки взрывом разрабатывается исходя из особенностей применяемых материалов. Основные параметры выбираются в зависимости от конкретного случая.

Процесс сварки взрывом

Следует учитывать, что есть заранее разработанные параметры процесса. Они могут применяться для получения определенных результатов.

Требования к материалам

При сварке металлов, обладающих низкой пластичностью, могут возникать затруднения. Для соединения деталей из легкоплавких материалов требуется меньшее количество энергии. Поверхности нужно защищать от негативного влияния взрывной волны. Достаточно сложно методом взрыва получать композиции из стали с титаном или алюминием. Процесс протекает при средних параметрах. При соединении толстых листов используют прослойки, не образующие хрупкие композиции со свариваемыми металлами. Прочность шва зависит и от твердости деталей.

Рекомендуем к прочтению Классификация основных видов сварки плавлением

Сварка взрывом позволяет получать качественные сварные соединения.

Способы сварки взрывом

На сегодняшний день выделяют две основные схемы сварки взрывом. Подобная технология может применяться для различных сплавов и металлов. Изготовление биметаллических заготовок проводится следующим образом:

1. Основная заготовка располагается на опорном фундаменте. Он может изготавливаться при изготовлении бетона, который упрочняется металлическими прутьями. Кроме этого, для гашения взрывной волны создается песчаная подушка.
2. Технология предусматривает перемещение второго листа металла, который располагается под углом 3-10 процентов относительно первой.
3. По длине второго листа равномерно распределяется взрывчатка. Для взрыва требуется детонатор.
4. После контролируемого взрыва второй лист перемещается в течение нескольких долей секунд. За счет сильного удара происходит соединение отдельных металлических листов.

Подобная технология применяется в случае, когда требуется провести сопряжение листовых материалов.

Вторая технология касается плавки труб по стыку. В этом случае также применяется сварка с взрывом. К особенностям подобного метода можно отнести следующие моменты:

1. На место стыка закладывается взрывчатое вещество. Стоит учитывать, что она должна располагаться в виде кольцеобразной полосы.
2. Для того чтобы исключить вероятность деформации самой трубы внутрь вставляется металлический сердечник. Если этого не сделать, то труба может сплюснуться.

Схема сварки на стадии взрыва

Обе технологии могут привести к повреждению заготовки если неправильно выбрать количество и тип взрывчатки. Именно поэтому нужно проводить точные расчеты.

Какое оборудование необходимо?

Для целенаправленного взрыва требуется специальное оборудование. Для проведения подобной работы потребуется:

1. Взрывчатое вещество. Существует достаточно большое количество подобных веществ, которые могут использоваться для взрыва. Выбрать наиболее подходящий сможет исключительно специалист
2. Две заготовки, которые нужно соединить. Они могут быть представлены листовым металлом или цилиндрическими заготовками.
3. Детонатор, подающий ток для взрыва.
4. Если проводится соединение небольших изделий, то можно использовать специальную камеру для проведения взрыва. Размещается она, как правило, на производственной площадке. При изготовлении применяются высокопрочные материалы, которые также выдерживаются воздействие высокой температуры.

Результат сварки — биметалл

Стоит учитывать, что для проведения работы нужно подготовить полигон и площадку для взрыва или специальную камеру. Некоторые элементы предназначены для перенаправления взрывной волны, за счет чего повышается эффективность применяемой технологии.

Технология сварки взрывом

Стоит учитывать, что рассматриваемая технология характеризуется довольно большим количеством особенностей. Примером назовем следующие моменты:

1. Для совершения соединения требуется всего несколько мгновений. За счет сильного механического воздействия создается прочное соединение, которое сможет выдержать серьезное механическое воздействие.
2. Рассматриваемая технология не ограничивает размеры соединяемых заготовок. Если нужно провести плавку больших изделий, то обычная технология, связанная с использованием обычного инвертора, не подходит. Большей производительностью характеризуется именно рассматриваемый метод.
3. Особенностью технологии также можно назвать то, что она применяется для соединения различных по химическому составу материалы.
4. После применения сварки методом взрыва необходимо помнить о том, что при повторном подогреве зоны соединения может появится интенсивная диффузия.
5. При воздействии высокой температуры свойства шва могут со временем пропасть. При этом показатель прочности и надежности существенно снизиться.

Виды сварки

При соединении стали и титана может применяться ванадий и ниобий в качестве прослойки. В противном случае со временем место соединения не выдержит сильное механическое воздействие.

Не стоит забывать о технике безопасности. Взрывная волна несет с собой опасность для самого исполнителя и окружающих. При разработке рассматриваемого метода уделили довольно много внимания технике безопасности. Ее особенностями назовем следующие моменты:

1. Полигоны должны быть расположены вдали от жилых объектов и населенных пунктов. Это связано с тем, что взрывная волна может привести к повреждению построек.
2. Рабочая площадка зачастую создается при применении песка. Рекомендуемая толщина песчаной подушки составляет 1 метр. Если расчетная сила воздействия составляет 200 килограмм, то проводится особая подготовка площадки.
3. При обработке небольших изделий и применении заряда с воздействием 20 килограмм применяется взрывная камера. Подобная конструкция может быть расположена на заводе или в специальном помещении. Рекомендуемая толщина стенок составляет 25 см. При изготовлении подобной конструкции применяются материалы, которые могут выдерживать подобного рода воздействие.
4. Оператор должен использовать специальную одежду и средства индивидуальной защиты. Особое внимание уделяется противопожарной безопасности, так как взрыв может привести к появлению очага возгорания.

Стоит учитывать, что технология может проводится исключительно лицами, которые получили соответствующее разрешение.

Подготовка к работе

Повысить качество сваренных металлов можно при тщательной подготовке к проводимому процессу. Для проведения сварки методом взрыва требуется:

1. Более подходящее взрывчатое вещество к рассматриваемому случаю.
2. Опорный фундамент, который должен выдержать сильное воздействие. Перед непосредственным проведением работы нужно проверить состояние опорного фундамента. Различные дефекты могут привести к тому, что основание не выдержит оказываемое воздействие.
3. Детали, подвергаемые соединению. Они предварительно подготавливаются. Для этого поверхностный слой может сниматься абразивным материалом.
4. Детонатор требуется для взрыва.

Стоит учитывать, что особенности подготовительного процесса во многом зависят от типа соединяемых материалов. Примером можно назвать нижеприведенные примеры:

1. Крупногабаритные детали.
2. Детали цилиндрической формы.
3. Многослойные и волокнистые армированные детали.

Полигон для сварки

Не стоит забывать о том, что фундаментная плита может выдерживать всего несколько взрывов. После этого она разрушается и приходится проводить подготовку полигона повторно.

Преимущества и недостатки сварки взрывом

Как и у многих других технологий, у сварки методом взрыва есть довольно большое количество положительных и отрицательных сторон. Плюсами можно назвать:

1. Высокая скорость обработки соединяемых элементов. Как ранее было отмечено, на соединение металла требуется всего несколько долей секунды. Однако, на подготовку полигона и самих материалов требуется довольно большое количество времени.
2. Возможно получить качественные соединения биметалла. Стоит учитывать, что другие технологии не позволяют соединить материалы с различными физико-механическими параметрами.
3. Технология позволяет проводить соединение материалов, которые характеризуются низкой степенью обрабатываемости.
4. Можно создать изделие для дальнейшей ковки и штамповки. В последнее время для упрочнения поверхности проводится ковка и штамповка. Обычный шов характеризуется тем, что не может выдерживать воздействие переменной нагрузки.
5. Можно получить изделие со сложной формой углов. Примером можно назвать изделия с изгибами.

Сварка взрывом считается сложным технологическим процессом, однако она может применяться для получения самых сложных изделий. Есть и несколько серьезных недостатков:

1. Низкая степень безопасности при проведении взрыва. Это связано с тем, что контролировать взрывную волну достаточно сложно.
2. Для того чтобы предоставлять рассматриваемые услуги нужно пройти специальное обучение и получить на это допуск. Несоблюдение технологии приводит к тому, что заготовка может быть повреждена.
3. Работа может проводится только при условии наличия специальной защитной камеры или полигона.
4. Автоматизировать рассматриваемый процесс практически невозможно. Именно поэтому к каждому процессу соединения изделий приходится тщательно подготавливаться.

Вышеприведенная информация определяет то, что положительных сторон у сварки взрывом намного больше, чем отрицательных.

Как это происходит

По своей сути сварка взрывом относится к механическим видам соединения металлов. Превращения происходят следующие: как только срабатывает детонатор, образуется газ, в результате формируется химическая энергия.

Принцип работы сварки взрывом.

Она превращается в кинетическую энергию, которая придает скорость металлической заготовке при ее контакте с другой неподвижной заготовкой. Особенность контакта заготовок в том, что он происходит не по площади заготовок, а по линии с последующим увеличением общей поверхности контакта.

Деформация металлов с формированием сварочного шва происходит вследствие воздействия кинетической энергии. Ключевым фактором метода является скорость, которая передается движущейся детали. Если эта скорость не достигает нужного уровня, сварочный шов попросту не получится.

Особенности микронеоднородности сварных соединений

Химическая и физическая микронеоднородность сварных соединений проявляется при применении практически всех разновидностей сварки. К особенностям можно отнести несколько моментов:

1. Физическая неоднородность обнаруживается при применении металлографии. За счет этого прочность получаемой конструкции существенно снижается.
2. Химическая неоднородность также может существенно снизить качество соединения.

Именно поэтому при воздействии высокой температуры на зону соединения коэффициент прочности и надежности может существенно снизится.

Соблюдение стандартов качества и проверка на соответствие

Для оценки прочности и однородности полученного способом взрыва сварного соединения применяют следующие методы:

1. Ультразвуковую дефектоскопию. Способ используется для оценки прочности швов. Для проверки важных соединений применяют рентгеноскопический метод.
2. Срез шва или его разрыв. Также используется для оценки прочности.
3. Прогибы и кручение соединения. Помогают оценить пластичность полученной конструкции.

При возникновении сомнений требуется проверка на деформацию. Для этого в нескольких местах замеряют толщину материала.

Влияние исходного состояния свариваемых материалов

Исходное состояние изделий во многом отражается на качестве соединения. На состояние шва может отражаться:

1. Наличие или отсутствие загрязнений. Кроме этого, коррозия на поверхности может существенно снизить качество соединения.
2. Степень проявления микронеровностей. Если поверхность характеризуется сильной волнистостью, то нужно провести ее предварительное выравнивание.
3. Тип соединяемых металлов. При необходимости можно провести соединение легированных сплавов и углеродистых сталей, цветных металлов.

Сварочный шов при сварке взрывом

Рассматриваемый способ сварки характеризуется тем, что подготавливать поверхность к обработке не нужно. За счет этого существенно упрощается процесс и снижаются расходы.

Для общей осведомленности

На самом деле, невзирая на замысловатое название, сварка взрывом достаточна легкая. Она входит в подвид сварки под давлением. Читайте дальше и узнаете технологию такого способа сварки.

Обычно нужно соединить две металлические поверхности. Першая несет название-неподвижная, а другая остаётся подвижной, находиться сверху, размещена под уклоном. Также неподвижную деталь именуют основной, а вторую-плакирующей.

На верх, то есть на нашу движущуюся деталь наноситься взрывчатое соединение и детонатор который заставляет верхнюю часть двигаться. Далее подвижная часть развивает приличную скорость и сталкивается с нижней частью.

Сила удара деформирует детали, и таким образом они свариваются в один элемент. Но сварка взрывом также подходит для декоративных работ, поскольку делает разноплановые соединения. Мы можем композитные изделия или дуо металлические.

Также такие изделия хорошо сохраняются не подвергаться коррозии, хорошо выдерживают нагрузки весом, силой. Думаю мало кто слышал про такую технологию сварки, но это не мешает ей быть применяемой во многих промышленных сферах.

От переработки газа, нефти до металлопроката. Сварка взрывом даже начала отсоединяться в отдельный тип со своими видами, значит на нее существует реальный спрос на сегодняшнем рынке сварки.

Взрывчатые вещества для сварки

Встречается довольно большое количество различных взрывчатых веществ, которые могут применяться при сварке. Среди особенностей их выбора отметим следующие моменты:

1. Большей популярностью пользуются насыпные вещества, так как при их применении можно создать заряд требуемой формы и размеров.
2. Уделяется внимание также выбору детонатора.

Для каждого случая выбирается вещество опытным путем. В специализированных магазинах можно встретить требуемые материалы.

Трудности взрывного процесса

Сварка взрывом характеризуется довольно большим количеством трудностей. Примером можно назвать следующую информацию:

1. Главная трудность касается хранения и применения взрывчатых веществ.
2. При взрыве нельзя исключить вероятность воздействия взрывной волны на окружающую среду.
3. Для того чтобы исключить вероятность воздействия проводимой процедуры на окружающую среду сварка должна проводится на специальных полигонах. При этом они должны быть расположены вдали от промышленных и жилых зон.
4. Если проводится соединение небольших изделий, то можно использовать специальные камеры.
5. Соединение разнородных металлов также приводит к существенным проблемам. Примером можно назвать снижение прочности.
6. Для повышения качества соединения рекомендуется провести тщательную подготовку соединяемых поверхностей. Проводится очистка до получения металлического блеска.
7. Еще одной серьезной трудностью можно назвать расчет требуемого количества взрывчатого вещества. В некоторых случаях подобные параметры проверяются экспериментальным способом.

Пример изделий, полученных с помощью сварки взрывом

Обеспечить наиболее благоприятные условия для проведения сварки методом взрыва достаточно сложно.

Общая характеристика

Взрывная сварка — это один из вариантов сварочных технологий, при которых используется давление. С помощью кинетической энергии разогнанной до высокой скорости детали выполняется пластическая деформация контактирующих слоев металла на требуемых деталях.

Чтобы разогнать деталь до необходимого показателя скорости в несколько сотен метров в секунду применяется энергия взрыва. Для максимального эффекта одна деталь разгоняется, а вторая закрепляется в неподвижном состоянии. А в момент их соприкосновения выполняется требуемая деформация.

Стоит отметить! Чтобы произошло необходимое движение, на поверхность подвижной детали помещается взрывчатое вещество и детонатор. Взрывчатое вещество инициируется и происходит взрыв, который вызывает движение подвижной части.

Сварка взрывом позволяет получить композитные изделия, также при помощи нее можно изготовить элементы с многоуровневой и биметаллической структурой. Готовое изделие будет обладать высокой стойкостью к коррозийному поражению, механическим нагрузкам. Эту сварочную технологию используют в разных сферах производства — в нефтяной, машиностроительной и многих других.

Области применения

Рассматриваемый метод применяется крайне редко. Это связано с большим количеством проблем, которые связаны с подготовкой полигона и хранением взрывчатого вещества. Сварка взрывом характеризуется эффективностью в нижеприведенных случаях:

1. При создании качественных и надежных стыков труб.
2. При объединении металлов с различными свойствами.
3. При получении монолитных изделий сложной формы.
4. При соединении металлических конструкций сложной конфигурации.
5. При получении композитных заготовок, которые имеют цилиндрическую форму.

В целом можно сказать, что технология не используется для получения обычных изделий. Это связано с высокой стоимостью применяемых материалов и сложностями с подготовкой полигона для проведения работ.

В заключение отметим, что сварка методом взрыва должна проводится исключительно при соблюдении техники безопасности. Даже мельчайшие ошибки могут привести к деформации изделий и некоторым другим проблемам.

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.