Сварка взрывом и ее область применения. Преимущества и недостатки. Какое оборудование необходимо для сварки взрывом алюминия и других металлов по ГОСТу?
Область применения 
Наибольшее распространение данный способ получил на предприятиях промышленного назначения. Сварка взрывом эффективна:
- При производстве монолитных деталей разной формы.
- Для соединения стыков труб.
- Для надёжного соединения металлов с разными свойствами.
- Для прочного соединения металлических конструкций повышенной сложности.
- При производстве сплошных полых композиционных заготовок цилиндрической формы.
Это неполный перечень возможностей метода. Его с успехом используют для производства различных облицовок. Она подходит для изготовления деталей машин, а также в производстве листового проката.
Источник: http://svarkaipayka.ru/tehnologia/termomehanicheskaya/svarka-vzryivom.html
Параметры режима сварки
Динамическими параметрами процесса сварки взрывом являются скорость соударения контактирующих поверхностей ϑc; скорость движения вершины угла встречи контактирующих поверхностей вдоль соединения ϑk; кинетическая энергия соударения свариваемых частей W (отнесенная для удобства к единице площади соединения).
При соударении свариваемых частей по ним распространяется система ударных волн — упругой и следующей за ней пластической, последняя из которых возникает при развитии в окрестностях вершины угла γ определенного динамического давления р и приводит к совместной пластической деформации контактирующих слоев металла.
Источник: http://autowelding.ru/index/0-35
Технология процесса
Сваривание двух деталей происходит за счет высокой скорости взрывной волны (до 3000 м/с), распространяющейся равномерно по свариваемой поверхности. При этом одна деталь должна располагаться неподвижно, другая деталь размещается над первой деталью и покрывается равномерным слоем взрывчатого вещества (пирозаряда).
В качестве пирозаряда могут использоваться:
- аммонал;
- аммонит;
- игдонит;
- аммиачная селитра.
Максимальная скорость соударения деталей достигается при использовании аммонита (ГОСТ 21984-76). Детонация осуществляется посредством удара, контролируемого поджига или электроимпульса.
После детонации пирозаряда поверхность плакирующей детали приваривается к неподвижной детали от края вдоль линии взрыва заряда, кратковременно изгибаясь при этом на угол в 3-10 градусов.
Источник: http://elsvarkin.ru/texnologiya/vidy/svarka-vzryvom/
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:
- Не был разработан процесс, который позволяет получить точный результат. Сварка методом взрыва считается экспериментальным.
- После проведения рассматриваемой процедуры сложно предугадать конечный результат. Это связано с тем, что взрывную волну контролировать практически не возможно.
- 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.
Источник: http://stankiexpert.ru/spravochnik/svarka/svarka-vzryvom.html
Особенности микронеоднородности сварных соединений
Физическая и химическая микронеоднородность, являющаяся общей чертой всех сварных соединений из-за местного приложения энергии при сварке взрывом разделяется на 10 основных видов, обусловленных характером и параметрами этого процесса, свойствами и сочетаниями соединяемых материалов.
Физическая микронеоднородность:
не обнаруживающиеся средствами оптической металлографии участки границы раздела металлов с низкой, доходящей до 0 прочностью, образующиеся при недостаточных величинах ϑc и W, видимо, вследствие недостаточного развития пластической деформации, обеспечивающей создание только физического контакта;
участки мартенситнои структуры на границе раздела углеродистой и легированной стали, иногда образующиеся из-за чрезмерного локального выделения тепла пластической деформации при развитии се неравномерности по профилю волн и быстрого отвода тепла в прилежащий холодный металл (рис. 12);
повышающие прочность соединений слои металла у границы раздела, упрочненные пластической деформацией, ширина и твердость которых растет с увеличением W (рис. 13);
участки рекристаллизованной структуры вблизи границы раздела металлов или оплавленных участков, образующиеся под действием тепла пластическойдеформации или тепла, выделяющегося при кристаллизации оплавленного металла (рис. 15).
Химическая микронеоднородность:
локальные участки оплавленного металла трех видов, образующиеся в соединениях разнородных металлов со свойствами, обусловленными их сочетаниями:состоящие из твердых растворов, обладающих непрерывной взаимной растворимостью, практически не влияющие (а иногда и повышающие) на прочность соединений, если они не содержат кристаллизационных дефектов; состоящие из интерметаллических соединений и эвтектик в композициях с ограниченной растворимостью (например, титан — сталь), практически не участвующие в работе соединений и линейно снижающие их прочность с ростом относительной протяженности (рис. 16);
состоящие из мелкодиспергированных частиц обоих сваренных металлов в композициях, не взаимодействующих в равновесном состоянии (например, серебро — сталь), (см. рис. 15); примыкающие к границе раздела металлов слои с однофазной структурой в соединениях двухфазных сплавов с второй фазой, упрочняющей границы твердого раствора; при этом вторая фаза скапливается на внешних границах однофазных слоев. Механизм образования этой неоднородности требует специального изучения.
В заключение необходимо отметить отсутствие на границах раздела разнородных металлов диффузионных зон или перемешивания (в соединениях без оплавленных участков), не обнаруживаемых электронной микроскопией и локальным рентгеноспектральным анализом, что позволяет с помощью сварки взрывом получать прочные соединения между разнородными металлами и сплавами.
Источник: http://autowelding.ru/index/0-35
Технология сварки взрывом
Требования к свариваемым материалам
Ка уже отмечалось, сварка взрывом позволяет сваривать почти любые разнородные материалы и сплавы. Количество возможных композиций исчисляется несколькими сотнями. Но при сварке материалов с пониженной пластичностью, таких как молибден, вольфрам, закалённые стали, при сварке чугуна и сварке высокопрочных сталей могут возникать определённые трудности.
Для легкоплавких и пластичных металлов, например, для сварки свинца, олова или сварке алюминия требуется минимальное количество энергии и необходима защита поверхности от воздействия взрывчатого вещества.
Достаточно сложно получить сваркой взрывом такие композиции, как сталь-алюминий и сталь-титан. Сваривание этих металлов происходит на умеренных режимах и при сварке толстых листов применяют специальные промежуточные прослойки из материалов, не образующих хрупкие соединения со сварными деталями.
Твёрдость свариваемых материалов оказывает сильно влияние на прочность соединения структуру шва. Для успешной сварки закалённых сталей с алюминием и титаном необходим специальный технологический приём, суть которого состоит в том, чтобы месте контакта создать давление, намного превышающее прочность соединяемых материалов.
Подготовка к сварке
Перед сваркой взрывом поверхности соединяемых изделий должны быть очищены от загрязнений (масляных плёнок, краски, ржавчины и других), потому что при скоростях детонации 2000-2500м/с с поверхностей удаляются только плёнки, толщиной доя 12мкм. Результаты, полученные на практике, показали, что поверхности необходимо зачистить до зеркально блеска, или же протравить и обезжирить.
Кроме того, свариваемые поверхности не должны иметь дефектов (пор, раковин, различных инородных включений), иначе, при сварке возможно разрушение. Также практические данные говорят о том, что прогиб исходных заготовок не должен быть более 5-10мм на погонный метр. Несоблюдение этого требования может повлечь такой дефект, как непровар сварного соединения.
Выбор режимов сварки
Так как процесс сварки взрывом довольно специфичен, универсального режима для данного вида сварки не существует. Исходя из этого, параметры режимы сварки выбирают экспериментально, исходя из каждого конкретного случая.
Минимальную скорость метания можно определить по формуле:
Vmin=1,14*(НV/р)0,5, где НV – твердость по Виккерсу, а р – плотность материала.
Скорость точки контакта влияет на продолжительность протекания процессов деформации в области соударения, поэтому, для получения качественного сварного соединения необходимо выдерживать её в определённом диапазоне. На практике наилучшие результаты получаются при vк=0,4-0,6м/с. Скорость точки контакта зависит от скорости детонации, которую можно регулировать, применяя различные взрывчатые вещества.
Наибольшая скорость метаемой пластины получается на расстоянии L=g, где g – относительное удлинение, в %. На практике сварочный зазор выдерживают в интервале L=(1-2) g.
Минимальную энергию пластической деформации, необходимую для образования сварного соединения, можно рассчитать по формуле:
W=0,606+0,184 ln (НВ/ g), где НВ – твёрдость по Бринеллю, g – относительное удлинение, %.
Характеристика взрывчатых веществ для сварки взрывом
Наиболее распространённые взрывчатые вещества, применяемые для сварки взрывом и их характеристики, представлены в таблице:
.jpg)
Источник: http://taina-svarki.ru/sposoby-svarki/svarka-davleniem/svarka-vzryvom-sushchnost-tehnologiya-i-primenenie.php
Необходимое оборудование
Для выполнения сварки методом взрыва потребуются:
- крепление для неподвижной детали;
- взрывчатое вещество и детонатор;
- прокладка для установки между деталями;
- органический растворитель;
- шлифующий элемент.
Массивные детали (прокатные листы, металлические основания композитов) располагают на уплотненном гравии или песке без дополнительной фиксации, а небольшие детали, требующие высокой точности соединения, закрепляются на толстом бетонном или металлическом основании специальными монтажными болтами. Болты вставляются в наружные ушки детали, которые отрезаются после завершения процесса сварки.
Прокладка между плоскими деталями, которые нужно сварить, поддерживает между ними расстояние в 2-8 мм, необходимое для разгона плакирующей детали. Прокладка изготавливается из обеззоленного картона или углеродного клатрата (для высокоточной сварки) – данные материалы сгорают в момент сваривания с выделением углекислого газа практически без образования копоти и золы, которые могут уменьшить прочность соединения.
Источник: http://elsvarkin.ru/texnologiya/vidy/svarka-vzryvom/
Влияние исходного состояния свариваемых материалов
Повышение исходной твердости обоих или одного из свариваемых металлов при неизменных параметрах процесса вызывает уменьшение длины и амплитуды волн на границе раздела металлов и увеличение относительной протяженности оплавленных участков. При сварке однородных материалов это почти не отражается на прочности сварных соединений, при сварке разнородных — является условием, ограничивающим получение равнопрочных соединений.
К чистоте механической обработки контактирующих поверхностей предъявляется следующее требование: шаг между зубцами характерного для механической обработки пилообразного профиля не должен превышать длины волн, зафиксированных на границе раздела металлов при выбранных (оптимальных) условиях сварки данных материалов с гладкими (шлифованными или прокатанными) поверхностями. В противном случае длина волн принудительно повторяет шаг между зубцами механической обработки с образованием завихрений, а в них — соответствующих видов микронеоднородности.Обязательными являются зачистка до металлического блеска и обезжиривание.
Источник: http://autowelding.ru/index/0-35
Преимущества и недостатки сварки взрывом
Как у любой сварки данному методу присущи положительные моменты и, естественно, существуют недостатки. К достоинствам этого типа технологии относятся:
- высокая скорость процесса сварки;
- широкие возможности качественного соединения биметалла;
- способность плавить особые металлические элементы;
- возможность создания ровного участка заготовок со сложной конфигурацией углов. Например, заготовки с изгибом;
- создание изделий для ковки и штамповки;
Качественная сварка детали
Сварка взрывом хоть и сложный технологический процесс, но удобный во всех отношениях.
К отрицательным факторам относятся:
- плохая безопасность объекта при воздействии детонации взрывной волны;
- для проведения работ необходимо пройти специальное обучение и получить допуск;
- для проведения работ этого уровня наличие защитных камер обязательно. В них закладывается взрывчатое вещество;
- к недостаткам можно с большой долей вероятности отнести отсутствие автоматических и механических условий ведения процесса.
Рассматривая отрицательные факторы данного типа технологий можно констатировать, что положительных моментов гораздо больше, нежели отрицательных.
Режимы и процесс сварки
Не существует сегодня точных режимов и расчётов. Они пока не приняты. Сварка взрывом – это скорее метод экспериментальный, нежели точный.
Не спроектирован и отсутствует сегодня научно разработанный процесс. Поэтому метод, о котором идёт речь, весьма затруднительно предугадать детально поведение взрывной волны и металла.
Схема сварки взрывом определяется исходя из предполагаемых элементов. В каждом случае отдельно.
Впрочем, существуют специально рассчитанные режимы, но они носят всего лишь рекомендательный характер.
Способы сварки взрывом
Существуют два наиболее распространённых способа, когда используется сварка взрывом.
«К сведению!
Этот тип технологии используется для разнородных сплавов и металлов.»
Распространённый способ – это изготовление биметаллических заготовок. Процесс заключается в следующем.
Основная плита помещается на опорный фундамент. Металлический лист, который предполагается перемещать, устанавливают под углом 3-10 относительно поверхности плиты.
По её длине устанавливается взрывчатка и равномерно распределяется. Далее проводится монтаж детонатора. Движение листа происходит после контролируемого взрыва.
Он перемещается за доли секунды ко второму. В результате столкновения большой силы получается соединение.
Метод соединения труб по стыку. В этом случае также используется сварка взрывом. Особенность процесса заключается в использовании телескопических стыков.
По стыку закладывают ВВ (взрывчатое вещество) в виде кольцеобразной полосы.
Чтобы предупредить деформацию самой трубы при взрыве в неё вводят сердечники. Они противостоят процессу деформации.
Схема сварки взрывом
Какое оборудование необходимо?
В этом вопросе всё предельно ясно. Для проведения работ необходимы три составляющие. Это:
- Поверхности, которые необходимо соединить.
- ВВ (взрывчатое вещество).
- Детонатор, используемый для провокации взрыва.
Но это ещё не всё. Существуют другие условия, которые необходимы для взрывного метода соединения разнородных тел. Необходимо помнить, что ГОСТ сварки взрывом 260184 регламентирует термины и определения основных понятий.
Для проведения работ, кроме трёх составляющих, нужно подготовить: полигон, площадку и взрывную камеру.
Технология сварки взрывом
Современная технология сварки взрывом имеет свои особенности. К примеру, соединение этим методом образуется практически мгновенно. Для совершения процесса достаточно нескольких мгновений. Примерно миллионную долю секунды.
«На заметку!
Использование взрывной сварки не ограничивает материал размерами.»
Главная особенность метода взрыва – это возможность соединения разнородных металлов.
Необходимо помнить. Если готовые конструкции подвергнуть повторному нагреванию с большой долей вероятности можно утверждать, что появится интенсивная диффузия.
Это обычно происходит в самой уязвимой точке: в зоне расположения сварочного соединения.
Если изделие подвергнуть высоким t, то все свойства соединения улетучатся. Прочность и надёжность получит нулевой коэффициент.
Для предотвращения подобного казуса в процессе используются прослойки, изготовленные из металла.
Сваривая сталь и титан, прослойкой выступают ванадий или ниобий. (Как пример).
Видео процесса сварки взрывом
Техника безопасности
При проведении сварочных работ, а тем более методом взрыва существует опасность для исполнителя и окружающих. Существуют определённые правила проведения этого метода сварки, о которых пойдёт речь ниже.
Но прежде чем говорить о них, нужно акцентировать внимание на подготовительных работах, которые заключаются в организации участка.
- Полигоны.
Сварка взрывом предполагает использование полигонов, которые служат для проведения работ. Они простые в техническом исполнении. Для взрыва достаточно подготовленного участка земли вдали от жилых объектом и населённых пунктов.
- Рабочая площадка.
Это основание из песка, насыпанного на грунт. Толщина рабочей подушки должна быть до 1 метра. Если используется заряд с мощностью взрывной волны более 200 кг, работы проводятся на специально обустроенной площадке.
- Взрывные камеры.
Их используют, когда применяется заряд 15-20 кг это наиболее экономически выгодный вариант. Конструкцию располагают на заводе, в отдельном помещении, изготовленном из кирпича или бетона. Причём толщина стенки должна быть не менее 25 см.
Оболочка камеры предназначенной для работы должна выдерживать многократные действия.
На камере не должно быть деформаций и механических повреждений.
Поэтому когда рассчитывается толщина стенки на это обращается особое внимание.
Сварка металлов взрывом предполагает определённые условия для участников процесса.
«Обратите внимание!
Работы должны проводить лица не моложе 18 лет прошедшие медицинское обследование, окончившие специальные курсы и имеющие допуск.»
Использовать специальную одежду и средства индивидуальной защиты. Обязательным условием при работе считается подготовка и соблюдение мер противопожарной безопасности.
Более подробный перечень технической и личной безопасности прописан в правилах применения присущие этой технологии.
Заключение
Специалисты утверждают, что из более 70 существующих способов сварки именно этот метод является надёжным и наиболее прогрессивным на сегодняшний день.
Источник: http://svarkaipayka.ru/tehnologia/termomehanicheskaya/svarka-vzryivom.html
Характеристика взрывчатых веществ для сварки взрывом
Наиболее распространённые взрывчатые вещества, применяемые для сварки взрывом и их характеристики, представлены в таблице:
Источник: http://domvsad.ru/tehnologii/chto-soboj-predstavlyaet-svarka-vzryvom/
Взрывчатые вещества для сварки
Наиболее употребительными являются насыпные ВВ, так как они позволяют легко создавать заряды требуемых форм и размеров.
Из-за значительного разброса скоростей детонации целесообразно для каждой партии ВВ определять ее опытным путем.
Источник: http://autowelding.ru/index/0-35
Особенности микронеоднородности сварных соединений
Химическая и физическая микронеоднородность сварных соединений проявляется при применении практически всех разновидностей сварки. К особенностям можно отнести несколько моментов:
- Физическая неоднородность обнаруживается при применении металлографии. За счет этого прочность получаемой конструкции существенно снижается.
- Химическая неоднородность также может существенно снизить качество соединения.
Именно поэтому при воздействии высокой температуры на зону соединения коэффициент прочности и надежности может существенно снизится.
Источник: http://stankiexpert.ru/spravochnik/svarka/svarka-vzryvom.html
Возможные трудности
- Взрывная волна может стать причиной разброса осколков железобетонной «подушки».
- Качественное соединение возможно при соблюдении технологии.
- Заряд должен обеспечить необходимую скорость деформации, чтобы не произошли диффузные изменения в области шва.
- Одна из поверхностей должна быть плотно закреплена. При одновременном движении деталей прочность соединения значительно снижается.
- При работе на установках необходимо контролировать скорость метания разрядов.
- Нет математической модели процесса, поэтому все расчеты приблизительны. Сам процесс – экспериментальный.
Оценка статьи:
Загрузка…
Сварка взрывом. Технология Ссылка на основную публикацию
Источник: http://svarkaprosto.ru/tehnologii/svarka-vzryvom-tekhnologiya
Видео: Сварка взрывом на Новосибирском заводе
Дополнительные материалы по теме:
Источник: http://taina-svarki.ru/sposoby-svarki/svarka-davleniem/svarka-vzryvom-sushchnost-tehnologiya-i-primenenie.php
