Как осуществляется сварка взрывом

Сварочные работы — самый распространенный способ соединения металлических заготовок. Однако применение классических методов возможно не всегда. Трудности возникают при работе с изделиями, имеющими разные физические и химические свойства. Решением проблемы становится сварка взрывом. Она используется для создания многослойных металлоконструкций.

Сварочные работы
Взрывная сварка — метод сварки на основе использования энергии взрыва.

Достоинства и недостатки метода

Способ применим не всегда, он требует соблюдения особых условий. Несмотря на это, технология имеет достоинства:

  • возможность соединения деталей из материалов, обладающих разными химическими и физическими свойствами;
  • сохранение особенностей каждого из компонентов многослойной конструкции (допускается создание композиций с нужными характеристиками);
  • возможность замены дорогостоящих деталей из цветных металлов плакированными из черных;
  • высокая прочность сварного шва (она не меняется при термическом и механическом воздействии на готовую конструкцию);
  • возможность применения метода для создания сложных металлических изделий (можно обрабатывать угловые и извилистые поверхности);
  • высокая производительность работы.
У метода есть как преимущества, так и недостатки. Главное отрицательное качество — невозможность постоянного управления процессом. Образующаяся при работе взрывная волна представляет опасность.

Сварка сопровождается резким повышением уровня шума. К другим отрицательным сторонам можно отнести:

  • необходимость работы в специализированных металлических камерах;
  • потребность в создании железобетонных подложек для сварки листовых металлов;
  • возможность снижения прочности шва при дальнейшей обработке металлоконструкции;
  • необходимость тщательного соблюдения правил безопасности при использовании взрывчатых веществ;
  • потребность в длительной предварительной обработке свариваемых элементов;
  • необходимость подготовки кадров, замена специалистов роботами невозможна.
Достоинства метода
К достоинствам сварки взрывом относится высокая скорость процесса.

Применение взрывной технологии

Таким методом создают разные виды многослойных материалов, состоящих из металлов и пластика. Взрывная сварка применяется для:

  • повышения прочности компонентов оборудования, которые должны обладать высокой износостойкостью и работать при экстремальных температурах;
  • покрытия защитным слоем литых и полых деталей;
  • создания композиционных конструкций в виде труб.

Сварные элементы выравнивают путем прессования и прокатки.

Для удаления лишнего напряжения и снижения твердости материал подвергают термическому воздействию. Многослойные изделия можно резать, шлифовать, фрезеровать, ковать.

Требования к материалам

При сварке металлов, обладающих низкой пластичностью, могут возникать затруднения. Для соединения деталей из легкоплавких материалов требуется меньшее количество энергии. Поверхности нужно защищать от негативного влияния взрывной волны. Достаточно сложно методом взрыва получать композиции из стали с титаном или алюминием. Процесс протекает при средних параметрах. При соединении толстых листов используют прослойки, не образующие хрупкие композиции со свариваемыми металлами. Прочность шва зависит и от твердости деталей.

Материалы
Сварка взрывом позволяет получать качественные сварные соединения.

Как это работает

Соединение элементов осуществляется благодаря силовому воздействию взрывной волны и высокотемпературному влиянию плазмы. Материалы взаимно деформируются на молекулярном уровне. Появляется общая кристаллическая решетка, образуются свободные электроны. Расплавления не происходит, поэтому химического воздействия не наблюдается.

Технология сварки взрывом со схемой

Сварочный процесс имеет следующие особенности:

  1. Детали соединяют путем кратковременного воздействия. Сильное давление создает прочный шов, способный выдерживать любые механические нагрузки.
  2. Размеры скрепляемых заготовок не ограничены. При необходимости соединения поверхностей габаритных изделий метод взрыва является единственно возможным. Он отличается высокой производительностью.
  3. В процессе сварки верхняя деталь вращается, нижняя — остается в исходном положении. Сохранение энергии наблюдается и после взрыва. Вращаться начинают оба элемента.
  4. От скорости движения верхней пластины зависит качество получаемого шва. Этот параметр должен быть достаточно большим, чтобы заготовки прочно скрепились друг с другом. В процессе работы нужно наблюдать за скоростью.
Технология сварки
Схемы сварки взрывом.

Применяют 2 схемы сварки — параллельную и угловую. Нижняя деталь в обоих случаях лежит горизонтально. Однако при угловом методе верхний элемент устанавливается под наклоном.

Влияние первоначального состояния металлов

Качество получаемого соединения во многом зависит от исходного состояния деталей. К материалам предъявляются такие требования:

  1. Отсутствие загрязнений. Прочность шва снижается при наличии следов ржавчины или жира на поверхностях.
  2. Отсутствие неровностей. Если поверхность имеет выраженные дефекты, перед обработкой взрывом ее необходимо выровнять.
  3. Тип материала. При необходимости методом взрыва можно соединять углеродистые и легированные стали, алюминий, медь и другие цветные металлы.

Неоднородные соединения

Эта особенность в той или иной мере проявляется при использовании любых способов. При сварке взрывом могут обнаруживаться следующие признаки:

  1. Физическая неоднородность. Определяется при использовании металлографии. Существенно ухудшает эксплуатационные характеристики готовой конструкции.
  2. Химическая неоднородность. Также негативно отражается на качестве сварного соединения.
Неоднородные соединения
Сварка взрывом позволяет получить надежное соединение неоднородных металлов.

Эти факторы наиболее сильно проявляются при соединении элементов из разных материалов.

Режимы сварки

Взрывной метод применяют без четких режимов и параметров, что объясняется недоработанностью технологии, невозможностью полного контроля процесса. Сварка взрывом считается экспериментальным способом, не подходящим для конвейерного производства. При планировании процесса учитывают следующие моменты:

  1. Предугадать конечный результат невозможно, однако установка разработанных заранее параметров поможет приблизить его к желаемому.
  2. Управлять взрывной волной не получится.
  3. Схему работ выбирают с учетом особенностей соединяемых материалов. Для каждого случая предназначены свои параметры.

Перечень оборудования и расходников

Для выполнения сварки методом взрыва потребуются:

  1. 2 детали, которые будут соединяться. Они могут иметь вид листов или труб.
  2. Детонатор, выдающий ток, необходимый для взрыва.
  3. Камера для проведения процесса. Ее устанавливают на строительной или производственной площадке. Для изготовления камеры применяют ударопрочные материалы, нечувствительные к воздействию высокой температуры.

Для проведения масштабных работ потребуется полигон. Он снабжается элементами, перенаправляющими взрывную волну. Это повышает эффективность сварочных работ.

Выбор взрывчатки

Существует множество веществ, предназначенных для взрыва. Их выбирают с учетом физических свойств соединяемых металлов, условий использования. Применяют такие средства:

  1. Насыпную взрывчатку. С ее помощью можно создавать заряд любых объемов и форм.
  2. Твердую взрывчатку. Из-за некоторых особенностей применяется реже.
Выбор взрывчатки
В большинстве своем взрывчатые вещества состоят из химических соединений.

Техника безопасности сварщика

При сварке взрывом соблюдают следующие правила:

  1. Полигоны размещают вдали от жилых зданий, производственных объектов, общественных заведений. Распространяющаяся взрывная волна может разрушить постройки.
  2. Рабочую площадку засыпают песком. Рекомендованная толщина защитной подушки — 1 м. Если сила взрывного воздействия составляет более 200 кг, полигон подготавливают особым способом.
  3. При обработке небольших деталей и использовании слабого заряда взрывчатого вещества применяют специальную камеру. Толщина стенок конструкции должна составлять не менее 25 см. Камера защитит находящихся на объекте сотрудников от поражения взрывной волной.
  4. Сварщик должен применять специальную одежду, средства защиты органов дыхания и кожи.
  5. Особое внимание уделяют правилам пожаробезопасности. Взрыв нередко способствует появлению очага возгорания.
  6. Приступать к работе могут только сотрудники, имеющие соответствующий допуск.

Как подготовиться

Перед началом работы выполняют следующие действия:

  1. Подготавливают соединяемые поверхности. С них удаляют окалину, следы масел, оксидную пленку или защитные напыления.
  2. Выпрямляют заготовки. Допускается кривизна в 2 мм/м².
  3. Создают незначительную шероховатость.
  4. Сопоставляют детали. При работе с листовыми изделиями нижнюю часть укладывают на подложку, верхнюю размещают параллельно или под углом. Наклон не должен превышать 30°. Полые детали закрепляют с помощью специальных приспособлений. В трубу вставляют сердечник, предотвращающий деформацию.
  5. Вычисляют требуемый объем заряда взрывчатки.
Подготовиться
Сварку взрывом используют при изготовлении заготовок для проката биметалла.

Пошаговая инструкция

Соединение деталей методом взрыва выполняют так:

  1. Сопоставленные детали укладывают на опорный фундамент. Его можно залить из бетона, укрепленного арматурным каркасом.
  2. Рассыпают по верхнему слою селитру или аммонал. Обкладывают место соединения взрывчатым веществом, равномерно распределяя его. После этого устанавливают детонатор.
  3. Запускают процесс взрыва. После его завершения заготовку оставляют. Вынимать ее из камеры или фиксирующего устройства можно через минуту. За счет сильного удара отдельные листы превращаются в многослойную конструкцию.

Соблюдение стандартов качества и проверка на соответствие

Для оценки прочности и однородности полученного способом взрыва сварного соединения применяют следующие методы:

  1. Ультразвуковую дефектоскопию. Способ используется для оценки прочности швов. Для проверки важных соединений применяют рентгеноскопический метод.
  2. Срез шва или его разрыв. Также используется для оценки прочности.
  3. Прогибы и кручение соединения. Помогают оценить пластичность полученной конструкции.

При возникновении сомнений требуется проверка на деформацию. Для этого в нескольких местах замеряют толщину материала.

С какими трудностями придется столкнуться

Сварка взрывом сопряжена со множеством сложностей, к которым относятся:

  1. Трудность складирования, транспортировки и использования взрывчатых веществ.
  2. Невозможность исключения опасного влияния взрыва на окружающую среду. Минимизировать вред помогает проведение процесса сварки на специальных полигонах. Их обустраивают как можно дальше от городов, сел и дачных поселков.
  3. Снижение прочности шва при работе с разнородными металлами.
  4. Необходимость тщательной подготовки изделий. Нужно зачищать поверхности листов до металлического блеска.
  5. Сложность расчета необходимого объема взрывчатки. В большинстве случаев значения выбирают опытным путем.

Создать наиболее благоприятные для взрывной сварки условия практически невозможно.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector