Eksplosjonssveising - hva det er og hvordan det brukes

Svært ofte i prosessen med å designe strukturer står ingeniører overfor problemet med materialvalg - de materialene som er ideelle for å utføre noen strukturelle funksjoner har ikke de nødvendige egenskapene for å møte andre operasjonelle krav. For eksempel kan et materiale ha god korrosjonsmotstand, elektrisk ledningsevne og termisk ledningsevne, men utilstrekkelig hardhet eller slitestyrke. Materialer produsert ved eksplosjonssveising.

Eksplosiv sveising som en mulig teknologisk prosess ble oppdaget under andre verdenskrig, da fragmenter av skjell sveiset med andre metallgjenstander ble funnet etter eksplosjonen av bomber. På begynnelsen av 1960-tallet utviklet DuPont en praktisk eksplosiv sveiseprosess og patenterte den i USA.

Siden den gang har eksplosjonssveiseteknologien utviklet seg raskt og brukes på mange felt, fra produksjon av bimetaller til petroleumsindustrien til tette skjøter i elektronikk.Deler oppnådd ved eksplosjonssveising gjorde det mulig å nå den tidligere uoppnåelige grensen for produktets levetid - opptil 30 år.

Prosessen med eksplosjonssveising er ved første øyekast ganske enkel. Metallene som skal skjøtes må plasseres tett sammen med et lite gap. Det eksplosive laget er jevnt fordelt over toppplaten. Den resulterende sandwichstrukturen brister og et nytt strukturelt materiale dannes.

Eksplosjonssveiseprosess

Fra to separate og ofte helt forskjellige materialer kan en enkelt sveiset metallsammensetning oppnås. Bimetallplate de kan deretter viderebearbeides (f.eks. valsing) for bruk i ulike produkter. Tykkelsen på kledningslaget som påføres basismetallet kan variere fra flere tidels millimeter til flere titalls centimeter.

Eksempler på produkter oppnådd ved eksplosiv sveising

Etter sveising er det som regel nødvendig med retting av den resulterende skjøten, som utføres på ruller eller på en presse. Kontrolloperasjoner følger - mekaniske tester og ultralydtesting av sveisesømmen.

Meiseltesting av sveiseskjøten viser at bruddet ikke oppstår langs sveisen.

En sveiset prøve av rustfritt stål og aluminium utsettes for en bøyetest. Bruddet oppsto i aluminiumet, ikke sveisen

I virkeligheten er imidlertid prosessen mye mer komplisert. For å oppnå en høykvalitetsforbindelse uten delaminering, er nøye kontroll av en rekke teknologiske parametere nødvendig, og produksjon av høykvalitets kompositter krever betydelig erfaring i denne saken.

Det vanligste sveisesprengstoffet er igdanitt (en blanding av ammoniumnitrat og hydrokarbonbrensel, oftest diesel).

Mengden eksplosiver kan variere mye, men de fleste sveiseoperasjoner utføres ved bruk av eksplosiver som veier 10 ... 1000 kg. Åpenbart kan slikt farlig arbeid ikke utføres i et vanlig produksjonssveiseverksted. Blastsveising bør utføres av lisensierte og erfarne ingeniører borte fra stedet til personer. Forholdsregler knyttet til sprengning og lagring av eksplosiver bør iverksettes.

Under sveiseprosessen genereres en veldig stor kraft i sonen for eksponering for eksplosivet, som kan nå flere hundre tusen tonn. Overflateatomlagene til hvert av materialene som sammenføyes er utsatt for plasmastrålen. Plasmaet induserer dannelsen av en metallisk binding, der metallene er separert fra hverandre av valenselektroner.

På et mer makroskopisk nivå fremstår sveiseskjøten som en bølget linje langs eksplosjonens retning. Bølgeformasjonens "amplitude" avhenger av vinkelen og hastigheten på detonasjonen. I ekstreme tilfeller kan den være så stor at den resulterer i uønskede tomrom under bølgetoppene. Detonasjonsvinkelen er vanligvis mindre enn 30 grader.

På dette bildet er den bølgete naturen til bindingen mellom to metaller tydelig synlig.

Eksplosjonssveising har et bredt spekter av materialer som må skjøtes. I noen tilfeller kan kvaliteten på den sammensatte sveiseskjøten forbedres ved å legge et tynt mellomlag mellom to forskjellige lag. Smørbrød av fire eller flere lag metall er heller ikke uvanlig.Det totale antallet mulige kombinasjoner av bimetaller, ifølge eksperter, er mer enn 260 alternativer.

Bruken av bimetaller oppnådd ved eksplosjonssveising kan øke levetiden betydelig og øke påliteligheten til termisk utstyr, støperi, petroleumsutstyr, varmevekslere og beholdere i kjemisk industri. Stål-aluminium-kompositter brukes til fremstilling av elektroder.

Sveisede bimetallplater kan brukes som overgangselementer ved montering av strukturer av forskjellige metaller. Belegg for fôr laget av edle metaller kan betydelig redusere kostnadene for deler som tidligere er laget utelukkende av dyre materialer, mens de ikke forringes, og noen ganger til og med får mye høyere tekniske egenskaper.

Eksplosive sveisede strukturer brukes med suksess i konstruksjonen av marine strukturer fordi de kan redusere eller fullstendig eliminere elektrokjemisk korrosjon i det marine miljøet. Tynne lag med skjermingsmaterialer påført med denne sveisemetoden beskytter romfartøyer mot stråling.