Screenshot_11

Кратко о сварке взрывом

explosive welding animation (3)
Сварка взрывом анимация

Физическая сущность

Ранее мы писали про сварку взрывом здесь.

Процесс сварки взрывом основан на известной способности металлов образовывать прочные металлические связи в твердом состоянии при создании между соединяемыми поверхностями физического контакта и обеспечении в нем условий для электронного взаимодействия. Образование физического контакта, т. е. сближение поверхностей соединяемых частей на расстояния, необходимые для протекания последнего, осуществляется при сварке взрывом в процессе совместной пластической деформации поверхностных слоев соединяемых металлов.

Процесс электронного взаимодействия между контактирующими поверхностями приводит к образованию между системами атомов, образующих кристаллические решетки, прочной «металлической» связи.

Требуемая для этого процесса энергия активации обеспечивается при пластической деформации поверхностных слоев соединяемых металлов рис.

Очистка контактирующих поверхностей от окисных пленок и других загрязнений, необходимая для образования физического контакта, при сварке взрывом протекает под действием кумулятивного эффекта и совместной пластической деформации свариваемых поверхностей непосредственно перед сваркой.

Этапы сварки взрывом

Сущность процесса сварки взрывом заключается в следующем.

  1. Одну из пластин располагают на каком-либо основании (земляном грунте, дереве, металле и т. п.).
  2. Вторую устанавливают над первой с определенным зазором между подлежащими сварке поверхностями h при помощи каких-либо опор по углам.
    Screenshot_5
    Рис. 1. Схемы соударения металлических тел: п — продольный разрез профилированного кумулятивного снаряда; б — соударение двух пластин, расположенных под углом; в — соударение шара с тонкой неподвижной мишеныо; г —- соударение под углом движущейся пластины с неподвижной:  1—заряд ВВ; 2 — направление движения кумулятивной струи

     

  3. На всю внешнюю поверхность верхней части укладывают заряд взрывчатого вещества (ВВ), как правило, слоем одинаковой толщины Н. В одном из концов, а иногда углов, заряда ВВ устанавливают детонатор (рис. 2).
  4. При инициировании детонатором заряда ВВ по нему распространяется фронт детонационной волны. Скорость ее движения D для данного ВВ довольно определенна.
  5. Для различных ВВ она составляет 2000—7500 м/сек и определяется их химическим составом и физическим состоянием.
  6. Позади фронта детонационной волны образуются продукты взрыва, которые в течение очень короткого промежутка времени по инерции сохраняют прежний объем, находясь в нем под давлением 100—200 тыс. аг, а затем со скоростью 0,50—0,75 D разлетаются в стороны по нормалям к свободным поверхностям заряда.

Screenshot_12
Начало процесса

Screenshot_11
Ход процесса

Screenshot_14
Завершение сварки взріва

При этом они сообщают находящемуся за фронтом детонации участку металла импульс, под действием которого его элементарные объемы последовательно, с ускорением движутся к поверхности неподвижной части металла и со скоростью v соударяются с ней. При установившемся процессе метаемая часть на некоторой длине дважды перегибается, и, если соединяемые поверхности перед сваркой были установлены параллельно друг другу, ее наклонный участок со скоростью vK, равной D, движется за фронтом детонационной волны, а участок, на котором находится непродетонированная часть заряда ВВ, под действием сил инерции остается в исходном состоянии (рис. 3).

Screenshot_9
Рис. 2. Схема сварки взрывом плоских параллельно расположен-ных элементов: 1 — электродетонатор; 2 — плоский заряд ВВ; 3— верхняя (метаемая) пластина; 4— нижняя (неподвижная) пластина; 5 — основание (грунт)

Высокоскоростной удар метаемой части металла под углом к неподвижной поверхности развивает в зоне соударения давления в десятки, а иногда и сотни килобар.

При этом появляется тангенциальная составляющая скорости соударения в направлении движения фронта детонационной волны, что заставляет металл поверхностных слоев обеих соударяющихся частей совместно деформироваться с большей скоростью в этом же направлении.

Та деформирование имеет характер вязкого течения и способствует сближению свариваемых поверхностей по всей площади соударения практически вплотную.

Screenshot_10
Рис. 3. Схема установившегося процесса соударения свариваемых пластин: 1 — фронт детонационной волны; 2 — фронт разлета продуктов взрыва BB; 3 — фронт волны разрежения; D — скорость детонации BB; v — скорость соударения пластин; vK — скорость перемещения «динамического угла встречи» соударяющихся пластин в направлении сварки; —толщина метаемой (верхней) пластины; б„ —толщина неподвижной пластины

 Профиль деформированной зоны метала в образующемся сварном соединении обычно имеет волнообразный вид (рис. 4). Окионые пленки и другие поверхностные загрязнения дробятся и рассредоточиваются со слоями деформирующегося металла, видимо, так же, как это происходит и при известной холодной сварке пластичных металлов и частично уносятся из вершины угла встречи соударяющихся поверхностей в виде тонкой пыли под действием кумулятивного эффекта.

Так происходит образование сварного соединения. Зона шва, состоящая из смеси соединяемых металлов, при этом отсутствует.

Добавить комментарий