Сварка взрывом. 
Материаловедение и технология материалов

Взрывчатое вещество (ВВ) обычно укладывают равномерным слоем непосредственно на деталь (рис. 25.2, а, в), иногда для некоторого смягчения удара между зарядом и деталью помещается прокладка из резины или пластика (рис. 25.2, г). Образование соединения происходит в результате соударения верхней (метаемой) пластины с нижней. Ударной волной взрыва осуществляется и необходимая для сварки очистка от загрязнений свариваемых поверхностей.

Более подробно процесс сварки взрывом и некоторые его закономерности можно представить следующим образом. После инициирования детонатором взрыва заряда ВВ с огромной скоростью по заряду распространяется плоская детонационная волна. Позади движущейся волны остаются продукты взрыва, давление в их объеме составляет 10—20 ГПа. За счет этого давления части верхней детали, расположенной в зоне действия продуктов взрыва, сообщается ускорение в направлении к неподвижной детали. Силовое воздействие на участки верхней пластины происходит последовательно по мере перемещения фронта детонации, и в любой промежуточный момент времени установившегося процесса сварки положение свари;

Рис. 25.2. Схема сварки взрывом:

а, в — исходное положение деталей; 6 — установившийся процесс сварки; г — сварка без начального зазора; 1 — детонатор; 2 — взрывчатое вещество; 5 — верхняя деталь; 4 — нижняя деталь; 5 — основание

ваемых деталей будет таким, как показано на рис. 25.2, б. Та часть верхней пластины, где детонация ВВ еще не произошла, находится в исходном положении параллельно нижней, а где прошел фронт детонации, пластины будут уже сварены (участок между точками А и В). В итоге верхняя пластина получит в процессе сварки двойной изгиб, причем точка В непрерывно и с большой скоростью переместится вправо. При параллельном положении пластин до сварки скорость перемещения точки В (v_c) равна скорости детонации (я_д).

При соударении свариваемых пластин в металле возникает упругая ударная волна, а затем, если величина давления достаточна и превышает некоторое критическое значение, — пластическая. Под влиянием последней увеличивается число дислокаций и, следовательно, число активных центров, что активизирует процесс взаимодействия между свариваемыми поверхностями. Именно дислокационный механизм взаимодействия наиболее часто встречается при объяснении сущности образования соединения при сварке взрывом.

Удаление оксидов происходит под воздействием кумулятивной (направленной) воздушной струи, которая образуется при сближении с огромной скоростью свариваемых деталей. Скорость самой струи достигает 6000—7000 м/с, поэтому она оказывает большое давление на металл.

Как показывает практика, поверхность лучше очищается при сварке деталей, предварительно наклоненных на некоторый угол, а (см. рис. 25.2, в).

Обычно детали располагают друг относительно друга под углом, а = 2+15° и с первоначальным зазором h₍₎ = 2+3 мм. Однако возможна сварка взрывом деталей и без зазора (см. рис. 25.2, г). В таком случае детали свариваются, очевидно, вследствие некоторого относительного сдвига, а также зазора, который образуется из-за неизбежной деформации нижней пластины и основания, на котором она находится.

Благодаря энергии взрыва происходит сварка практически по неограниченной поверхности. Таким образом получают биметаллические материалы.

Кроме плоских деталей, с помощью сварки взрывом сваривают детали и более сложной формы (например, заготовки биметаллических переходников для бесфланцевого соединения трубопроводов из разнородных металлов), различные теплообменники, в массивные плиты которых приходится вваривать большое число тонкостенных трубок, облицовывают цилиндрические детали. Сварка плавлением из-за существенной разницы толщин свариваемых деталей достаточно трудна, поэтому сварка взрывом для подобных конструкций является одной из наиболее рациональных. Кроме того, эта сварка применяется для некоторых композиционных материалов.

В последнее время сварка взрывом (так же как и холодная) применяется в сочетании со штамповкой. Производя штамповку взрывом многослойных деталей, в ряде случаев осуществляют одновременно и сварку по поверхности их контакта.