Suvirinimas sprogimu - kas tai yra ir kaip jis naudojamas

Labai dažnai projektuodami konstrukcijas inžinieriai susiduria su medžiagų pasirinkimo problema – tos medžiagos, kurios idealiai tinka kai kurioms konstrukcinėms funkcijoms atlikti, neturi reikiamų savybių, kad atitiktų kitus eksploatacinius reikalavimus. Pavyzdžiui, medžiaga gali turėti gerą atsparumą korozijai, elektros laidumą ir šilumos laidumą, bet nepakankamą kietumą ar atsparumą dilimui. Medžiagos, pagamintos sprogstamojo suvirinimo būdu.

Sprogstamasis suvirinimas, kaip galimas technologinis procesas, buvo atrastas Antrojo pasaulinio karo metais, kai sprogus bomboms buvo rasta sviedinių, suvirintų kitais metaliniais objektais, skeveldros. Septintojo dešimtmečio pradžioje DuPont sukūrė praktišką sprogstamojo suvirinimo procesą ir užpatentavo jį JAV.

Nuo tada sprogstamojo suvirinimo technologija sparčiai vystėsi ir taikoma daugelyje sričių – nuo ​​bimetalų gamybos naftos pramonei iki sandarių jungčių elektronikoje.Sprogstamojo suvirinimo būdu gautos dalys leido pasiekti anksčiau nepasiekiamą gaminio tarnavimo laiko ribą – iki 30 metų.

Sprogimo suvirinimo procesas iš pirmo žvilgsnio yra gana paprastas. Sujungiami metalai turi būti dedami arti vienas kito su nedideliu tarpu. Sprogstamasis sluoksnis yra tolygiai paskirstytas viršutinėje plokštėje. Susidariusi sumuštinių struktūra plyšta ir susidaro nauja konstrukcinė medžiaga.

Sprogimo suvirinimo procesas

Iš dviejų atskirų ir dažnai visiškai skirtingų medžiagų galima gauti vieną suvirintą metalo kompoziciją. Bimetalinė plokštė vėliau juos galima toliau apdoroti (pvz., valcuoti), kad būtų galima naudoti įvairiuose gaminiuose. Ant netauriojo metalo padengto sluoksnio storis gali svyruoti nuo kelių dešimtųjų milimetro iki kelių dešimčių centimetrų.

Sprogstamojo suvirinimo būdu gautų gaminių pavyzdžiai

Po suvirinimo, kaip taisyklė, reikia ištiesinti susidariusią jungtį, kuri atliekama ant ritinėlių arba ant preso. Toliau atliekamos kontrolės operacijos – mechaniniai bandymai ir suvirinimo siūlės ultragarsinis bandymas.

Suvirintos jungties bandymas kaltu rodo, kad lūžis neatsiranda išilgai suvirinimo siūlės.

Suvirintas nerūdijančio plieno ir aliuminio pavyzdys yra lenkiamas. Lūžis įvyko aliuminio, o ne suvirinimo siūlėje

Tačiau iš tikrųjų procesas yra daug sudėtingesnis. Norint gauti kokybišką jungtį be delaminacijos, būtina atidžiai kontroliuoti daugybę technologinių parametrų, o kokybiškų kompozitų gamyba reikalauja nemažos patirties šiuo klausimu.

Labiausiai paplitęs suvirinimo sprogmuo yra igdanitas (amonio nitrato ir angliavandenilių mišinys, dažniausiai dyzelinas).

Sprogmenų kiekis gali būti labai įvairus, tačiau dauguma suvirinimo operacijų atliekamos naudojant 10 ... 1000 kg sveriančius sprogmenis. Akivaizdu, kad tokio pavojingo darbo įprastoje gamybos suvirinimo ceche atlikti negalima. Srautinį suvirinimą turi atlikti licencijuoti ir patyrę inžinieriai toliau nuo žmonių.

Suvirinimo metu sprogmens poveikio zonoje susidaro labai didelė jėga, kuri gali siekti kelis šimtus tūkstančių tonų. Kiekvienos sujungiamos medžiagos paviršiniai atominiai sluoksniai yra veikiami plazmos srove. Plazma sukelia metalinio ryšio susidarymą, kurio metu metalai yra atskirti vienas nuo kito valentiniais elektronais.

Makroskopiškesniame lygyje suvirintoji jungtis atrodo kaip banguota linija išilgai sprogimo krypties. Bangos susidarymo „amplitudė“ priklauso nuo detonacijos kampo ir greičio. Ypatingais atvejais jis gali būti toks didelis, kad po bangos keteromis susidaro nepageidaujamos tuštumos. Detonacijos kampas paprastai yra mažesnis nei 30 laipsnių.

Šioje nuotraukoje aiškiai matomas banguotas ryšys tarp dviejų metalų.

Sprogimo suvirinimas turi daugybę medžiagų, kurias reikia sujungti. Kai kuriais atvejais kompozitinės suvirintos jungties kokybę galima pagerinti tarp dviejų skirtingų sluoksnių dedant ploną tarpsluoksnį. Keturių ir daugiau metalo sluoksnių sumuštiniai taip pat nėra neįprasti.Bendras galimų bimetalų derinių skaičius, ekspertų teigimu, yra daugiau nei 260 variantų.

Sprogstamojo suvirinimo būdu gautų bimetalų naudojimas gali žymiai pailginti chemijos pramonės šiluminės, liejyklos, naftos įrangos, šilumokaičių ir konteinerių tarnavimo laiką bei patikimumą. Plieno-aliuminio kompozitai naudojami elektrodų gamyboje.

Suvirinti bimetaliniai lakštai gali būti naudojami kaip pereinamieji elementai montuojant konstrukcijas iš skirtingų metalų. Brangiųjų metalų pamušalų dangos gali žymiai sumažinti dalių, anksčiau pagamintų tik iš brangių medžiagų, kainą, tuo pačiu nepablogindamos, o kartais net gaudamos daug aukštesnes technines charakteristikas.

Sprogiosios suvirintos konstrukcijos sėkmingai naudojamos jūrinių konstrukcijų statyboje, nes gali žymiai sumažinti arba visiškai panaikinti elektrocheminę koroziją jūrinėje aplinkoje. Šiuo suvirinimo metodu naudojami ploni ekranavimo medžiagų sluoksniai apsaugo erdvėlaivį nuo radiacijos.