Сварка взрывом

 

 

 

 

Рисунок 5  Технологические  схемы сварки взрывом: а – параллельная для плоских изделий (многослойная); б – плакирование наружной поверхности  труб; в – эквидистантная; г – плакирование внутренней поверхности труб; д – плакирование крупногабаритных обечаек с противозарядом; 1- детонатор; 2 – заряд взрывчатого вещества; 3, 4, 6 – соответственно метаемый, неподвижный и установочный элементы; 5 – опора; 7 – стержень; 8 – конус; 9 – матрица.

Плакирование  взрывом плит. Существуют три промышленных технологии изготовления плакированных плит – соединение металлов горячей прокаткой, нанесение наплавленного слоя и плакирование взрывом. Во многих случаях сварка взрывом является универсальным процессом.

Плакирование  взрывом - наиболее универсальный способ изготовления плакированных плит. Будучи технологией холодной сварки, она  позволяет получать изделие с  высокой прочностью соединения в  сочетании с устойчивостью к  коррозии исходных компонентов, которая не изменяется при изготовлении биметалла. Процесс плакирования взрывом пригоден для соединения почти любых сочетаний обычных технических металлов. Он нашел применение при нанесении на стали алюминия, титана, циркония, никелевых сплавов и нержавеющих сталей Альтернативные технологии изготовления плакированного металла ограничиваются последними двумя материалами. Плакирование взрывом является основной промышленной технологией при изготовлении биметаллов, когда плакирующий сплав и основной металл не совместимы с металлургической точки зрения. Плакирование взрывом обычно ограничивается производством плоских плит или концентрических цилиндров. Затем плакированные плиты при необходимости подвергаются формовке и служат для изготовления различных изделий. Если обработка выполнена правильно, то расслоение биметалла обычно не происходит.

Плакирование  широко используется при изготовлении сосудов под давлением и теплообменников, работающих в условиях коррозие– устойчивых процессов при высоком давлении и/или высокой температуре. Оно главным образом применяется в химической, нефтехимической, гидрометаллургической, нефтяной и газовой промышленности, а также для рафинирования химических продуктов.

Плакирование  торцовых поверхностей металлических заготовок взрывом. В настоящее время в мире разработаны более1250 схем сварки взрывом. Расширена номенклатура плакируемых изделий за счет разработки технологической схемы конструкционной сварки взрывом на основе плакирования торцовой поверхности металлических заготовок типа цилиндров, которая может быть использована при изготовлении цилиндрических биметаллических переходников, электродов для контактной сварки [6 стр 32].

В большинстве  случаев при использовании традиционных схем сварки взрывом в начале сварки образуется участок не провара. С целью получения качественного сварного соединения на торцевой поверхности цилиндрических заготовок необходимо исключить образование начального участка не провара. 

Поставленную  задачу решили с учетом плакирования торцевой поверхности проведено путем приварки к ней взрывом плакирующего листа, устанавливая под углом к плакируемой поверхности, и инициирования заряда взрывчатого вещества из более удаленной от плакируемой поверхности точки. Плакируемый лист устанавливают под углом к горизонтальной плоскости, проходящей через вершину плакируемой поверхности, равным углу поворота плакируемого листа в процессе полета (рис 6).

Рисунок 6 –  Положение плакирующего листа и  плакируемой торцевой поверхности  перед (а) и процессе сварки (б,в).

При сварке взрывом  метаемый стальной лист устанавливают с зазором относительно поверхности плакируемой медной заготовки и под углом приблизительно равным 11° к горизонтальной плоскости, проходящей через вершину торцевой конической поверхности медной заготовки. Заряд взрывчатого вещества размещается на метаемом стальном листе и инициировался из более удаленной от медной заготовки точки. В результате получается качественное сварное соединение меди со сталью.

Эта техника  используется при плакировании торцев цилиндрических переходников сталь-алюминий. Кроме того по рисунку 7, несколько медных цилиндрических заготовок по торцам плакировали одновременно одним листом из окисленной меди с целью получения биметаллических заготовок для электродов электроконтактной сварке.

Рисунок 7 –  Схема одновременного плакирования взрывом торцевых поверхностей нескольких металлических заготовок: а,б –  положение плакирующего листа и  плакируемых поверхностей перед  и в процессе сварки.

Восстановительное плакирование взрывом. Этот метод имеет ряд преимуществ: низкую стоимость сборочной оснастки и расходуемых материалов; прочность сварного соединения, прочность сварного соединения соответствует заданным механическим характеристикам; отсутствует термическое воздействие, следовательно, трещинообразование; исключены такие дефекты как поры, непровары, подрезы и шлаковые включения [8 стр 43].   Например при восстановлении  резьбовых каналов вагонных осей нанесение восстановительных покрытий с помощью сварки взрывом непосредственно на остатки поврежденной резьбы не представляется возможным, поэтому резьбовой канал растачивают, а затем шлифуют. Для плакирования взрывом каналов диаметром 10…25 мм используют схему внутреннего плакирования со стержневым зарядом (рис 8). Взрывчатым веществом служит смесь из тротила и аммиачной селитры.

Рисунок 8 –  Схема внутреннего плакирования взравом со стержневым зарядом: 1-2-плакируемая  труба; 3 – заряд взрывчатого вещества.

Штамповка взрывом. В последние годы технология штамповки взрывом переживает свое второе рождение. Она довольно широко применялась в 1960 – 1970-х годах, но в 1980-х ее использование почти прекратилось. Нынешнее возрождение можно объяснить состоянием рынка. Повысились требования к выполнению заказов и появился спрос на изделия сложных форм из малораспространённых металлов. Еще одной причиной возрождения технологий штамповки взрывом является применение современных методов анализа. Численное моделирование обеспечивает лучшее понимание влияния большого количества параметров процесса [7 стр 61].

Известно много  вариантов осуществления штамповки  взрывом. Однако принцип их действия одинаков и заключается в следующем. Металлический лист укладывается на матрицу, полость в матрице вакуумируется, всю сборку помещают в водяной  бассейн. Над листом размещают заряд взрывчатого вещества определенной конфигурации (рис 6). Взрыв с высокой скоростью метает лист на матрицу.

Рисунок 6 Схема  штамповки взрывом 

Параметры процесса могут быть адаптированы к различным  исходным формам обрабатываемого изделия, материалам и толщинам. Вариантами общей схемы могут быть, например, штамповка взрывом труб или конусов вместо листов.

Современные возможности  штамповки взрывом позволяют  изготавливать изделия из нержавеющей  стали толщиной 60мм, размером 10×2 м. Никель, титан и кобальтовые сплавы штампуются взрывом, например, для газовых турбин. Еще большие размеры и усложненные формы возможны при штамповки конструкций из сварных заготовок. Штамповка взрывом успешно совмещается с такими способами сварки, как сварка металлическим электродом и неплавящимся (вольфрамовым) электродом в инертных газах, лазерная, электронно-лучевая сварка, сварка трением с перемешиванием и сварка взрывом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

50 лет назад  человечество, может быть, впервые в своей истории увидело во взрыве не всеразрушающую силу, а источник энергии, способный созидать – соединять не соединяемые другими способами сварки металлы и сплавы, создавая таким образом композиционные материалы.

Методом плакирования взрывом восстанавливают резьбовые каналы, причем минимальное значение циклической долговечности осей с резьбовыми отверстиями выполненные этим методом всего на 4% ниже базового значения для новых.

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1 Справочник  Сварка, резка, контроль Том 1 под  редакцией Н.П. Алешина, Г.Г. Чернышева.

2 Сварочное  производство №10 В.М. Оголихин, С.Д. Шемелин, «Столистый металлопорошковый композиционный материал получаемый сваркой взрывом».

3 Г. Бэнкер, Промышленное применение сварки взрывом // Автоматическая сварка №11 2009г.

4 Сварка диагностика № 1 2008г. С.В. Кузьмин, В.И. Лысак, «Деформационно-временные условия формирования соединений при сварке взрывом».

5 Л.Б Первухин, О.Л. Первухина Очистка и активация свариваемых поверхностей в процессе сварки взрывом // Автоматическая сварка № 6 2010г. С 14-16.

6 Сварочное производство № 3 2010г.  В.М. Оголихин, С.Д. Шемелихин «Плакирование  торцовых поверхностей металлических  заготовок сваркой взрывом».

7 Автоматическая сварка № 11 2009г.  Х.Д. Греневельд «Применение фотограмметрии в технологии штамповки взрывом».

8 Автоматическая сварка № 2 2012 Л.М.Лобанов, С.Ю. Иларионов,  «Восстановительное  плакирование взрывом резьбового  канала вагонных осей».

9 Автоматическая сварка №11 2009г.  М.П. Бондарь «Влияние механизма  деформации в зоне соударения пар материалов на выбор оптимальных параметров сварки взрывом».

10 Автоматическая сварка №11 2009г. В.И. Лысак, Л.Д. Добрушин, «50 лет сварке взрывом».

11 Автоматическая сварка №11 2009г. Л.Д Добрушин, Ю.И. Фадеенко, «Канальный эффект при сварке взрывом».

12 Автоматическая сварка №11 2009г. Ю.П. Бесшапошников, В.Е. Кожевников, В.И. Чернухин, «О влиянии ударной волны на увеличение сварочного зазора при получении крупногабаритных листовых композитов сваркой взрывом».

13 Автоматическая сварка №11 2009г. В.В. Сильвестров, А.В. Пластинин «Применении эмульсионных взрывчатых веществ для сварки взрывом».

14 Автоматическая сварка №11 2009г. Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич «Комплексные технологии получения слоистых композиционных материалов многоцелевого назначения».

15 «Сварка взрывом армированных композиционных материалов» И.В. Яковлев, Л.Д. Сиротенко. А.М. Ханов.

16 «Машиностроение – традиции и инновации», сборник трудов Всероссийской молодежной конференции  30 августа-1 сентября 2011г. Юрга.

17 Реферативный журнал Сварка №4 2012г. «Ударная вязкость стальных слоистых композиционных материалов, полученных методом сварки взрывом».

18  Реферативный журнал Сварка №4 2012г. «Исследование влияния сварки взрывом на механические свойства материала цилиндра и кольцевой заготовки ».

19  Реферативный журнал Сварка №10 2011г. «Способ получения изделия с внутренними  полостям сваркой взрывом ».

20  Реферативный журнал Сварка №10 2011г. «Способ получения цилиндрических композиционных  изделий с внутренними  полостям сваркой взрывом»

21 Реферативный журнал Сварка №10 2011г. «Расчетно-экспериментальное исследование процесса высокоскоростного соударения металлических пластин при сварке взрывом многослойных пакетов».

22  Реферативный журнал Сварка  №3 2012г. «Образование вихрей при сварке взрывом металла с интерметаллидом».

23 Реферативный журнал Сварка №3 2012г. «Исследование тепловых процессов при сварке взрывом одно- и разнородных материалов».

24 Реферативный журнал Сварка №3 2012г. «Изготовление электродержателя и биметаллической щетки сваркой взрывом».

25  Реферативный журнал Сварка №3 2012г. «Сварка взрывом: расплавление, вихреобразование, фрагментация».

26 Реферативный журнал Сварка №3 2012 г. «Увеличение ударной вязкости слоистых композитов полученных методом сварки взрывом стальных пластин».