Сварка является одним из наиболее известных способов соединения металлов. Однако, не всегда есть возможность соединить между собой абсолютно разные по характеристикам заготовки. Решение этой задачи было найдено американцами в 1960 году, им стала сварка взрывом. Благодаря такому способу обработки появилась возможность создания многослойных металлических «бутербродов», внешними слоями которых стали металлы с высокими антикоррозийными свойствами.
Общие сведения
Сварка взрывом относится к разновидности сварки под давлением. Воздействие осуществляется ударной волной, образующейся в результате инициирования взрывчатых веществ.
Технология обработки при помощи взрывной сварки не полностью изучена, но уже активно применяется в промышленных масштабах для:
- укрепления сцепления металлических поверхностей сложной конструкции;
- изготовления монолитных многоуровневых изделий;
- производства полых заготовок цилиндрической формы;
- надежной фиксации стыков труб;
- создания биметаллических заготовок.
Это лишь малый список возможностей. Подробная информация о сварке взрывом известна далеко не всем, потому как чаще всего она используется в случаях, когда другие методы не дают требуемого эффекта.
Способы
Специфика сварки взрывом достаточно проста в применении, а полученное соединение считается одним из наиболее прочных. Для качественного сплавления существуют два отличных друг от друга способа сварки: по стыку и по разнородности.
Первый, наиболее распространенный способ сварки взрывом — это создание биметаллических заготовок из листовых материалов. Процесс выглядит следующим образом:
- На опорный фундамент помещается заготовка, которая в процессе будет неподвижной и основной.
- По всей длине листа размещается взрывчатое вещество, после чего монтируется детонатор.
- Верхний (плакирующий) лист по плану должен смещаться после взрыва, поэтому его укладывают под углом 3-10° градусов к поверхности основного листа.
- Взрыв за доли секунды перемещает верхний лист к основному. В результате воздействия сильной ударной волны практически мгновенно образуется прочное соединение.
Второй способ взрывной сварки применяется для плавления труб по стыку. Вот как происходит процесс обработки:
- В большинстве случаев сплавляют полые трубы. Для предотвращения деформации внутри каждой трубы помещают металлический сердечник.
- По всему стыку располагают взрывчатое вещество, а потом и детонатор.
- За доли секунды после взрыва поверхности сплавляются.
В любом из способов необходимо точно рассчитать количество и разновидность взрывчатки. В противном случае велик риск деформации или повреждения свариваемых поверхностей.
Преимущества и недостатки
У любого метода обработки есть положительные и отрицательные моменты. Сварка взрывом не исключение. К достоинствам относят:
- Стремительность процесса. Стоит вспомнить, что соединение заготовок происходит за какие-то доли секунды. Именно скорость обработки часто становится основным фактором при выборе сварки взрывом.
- Сплавление разнородных металлов. Другие способы сварки исключают возможность качественной сварки материалов с разными физико-химическими характеристиками.
- Плакирование. Данным термином называют придание определенных свойств путем покрытия верхнего слоя слоем другого металла.
- Экономичность. Цельные детали успешно заменяют плакированными, что существенно снижает затраты на заготовки.
- Дешевизна. Технология сварки взрывом включает в себя затраты только на взрывчатое вещество и детонатор. Другого оборудования не требуется.
- Универсальность. Создание изделий сложной формы, заготовок для ковки и штамповки, деталей со множеством изгибов.
Помимо положительных моментов существуют и отрицательные. Среди основных недостатков стоит отметить:
- низкий уровень управляемости процессом, мощную взрывную волну сложно контролировать;
- необходимость соответствующей квалификации для допуска к работе;
- взрывать можно только в специальных защитных камерах или на оборудованных полигонах;
- длительная подготовка, для расчета типа взрывчатого вещества и его закладки требуется много времени;
- низкая автоматизация, сильная зависимость от человеческого фактора, увы, автоматизировать такую сварку пока не смогли.
Несмотря на преобладание положительных моментов, пренебрегать техникой безопасности нежелательно.
Техника безопасности
При работе со взрывчатыми веществами необходимо тщательно соблюдать технику безопасности, ориентируясь в основном, на меры противопожарной безопасности. Тем не менее риск вредного воздействия на работников и на окружающих очень велик, не стоит забывать о низком проценте управляемости взрывной волны. По этим (и не только) причинам рекомендуется придерживаться следующих ограничений:
- На полигоне. Это масштабный кусок земли для подобных опасных испытаний. Оборудовать полигон для сварки взрывом обязательно вдали от жилого массива.
- На площадке. Сам процесс должен осуществляться на предварительно подготовленной рабочей площадке, углубленное место с песчаной «подушкой». Чем толще «подушка», тем сильнее она гасит взрывную волну, но предел толщины 1 метр.
- В защитных камерах. На производстве чаще всего встречается небольшой заряд 15-20 кг. Для взрыва используют отдельном пустое помещение со стенами из бетона или кирпича, толщиной 25 см и более. Целостность оболочки камеры не должна быть нарушена или деформирована.
- Индивидуальная защита. Применение средств индивидуальной защиты просто неотъемлемая часть техники безопасности при сварке.
Соблюдение обозначенных рекомендаций снизит вероятность возникновения нестандартных ситуаций во время процесса, который имеет, в свою очередь, некоторые особенности.
Особенности
Процесс сварки взрывом включает в себя два этапа: кропотливую подготовку и молниеносную сварку. Рассмотрим подробнее каждый этап.
Повысить качество сварного соединения и обеспечить его прочность поможет предварительная обработка деталей. Для правильной подготовки необходимо:
- Выпрямить поверхность свариваемых изделий, максимальная кривизна должна быть 2 мм/м².
- Обезжирить места соединения, удалить с них оксидную пленку, протереть от окалины и прочих примесей.
- Достичь необходимой шероховатости. Для этого иногда допустимо использование абразивных материалов.
После подготовительных манипуляций взрывчатое вещество аккуратно и равномерно распределяют по поверхности, в зависимости от способа сварки.
По всем параметрам подготовительный этап занимает намного больше времени, чем сам процесс. Да, все происходит за несколько микросекунд: ударная волна серьезной мощности с силой ударяет движимый слой о неподвижный, формируя сварное соединение.
Собираясь проводить сварку взрывом стоит помнить, что воздействие взрывной волны на некоторые металлы ухудшает и разрушает их структуру. Вследствие этого в самом слабом по прочности месте сварного соединения возникает диффузия, которая негативно сказывается на результате.
Контроль качества швов
Для контроля сварных соединений, полученных путем сварки взрывом, проверяются три параметра:
- Плотность шва проверяют ультразвуковым методом. Для важных швов применяют проверку рентгеноскопией.
- Прочность выявляют при помощи срез части шва или его разрыва.
- Пластичность исследуют путем различных изгибов, прогибов и кручений сварного соединения.
При возникновении сомнений в ровности результата, полученное изделие проверяют на деформацию. Для этого понадобится любой измерительный прибор, например линейка.
Новые технологии обработки металлов завоевывают позиции, но остаются не полностью рассмотренными. Поэтому, несмотря на кажущуюся простоту процесса, необходимо предварительно изучить все нюансы и особенности техники безопасности.