| Зварювання вибухом відноситься до різновиду зварювання тиском, і являє собою процес утворення з'єднання соударяющихся металевих тіл, розганяються продуктами детонації вибухової речовини.
Переваги зварювання вибухом, які характеризують її як конкурентоспроможний спосіб з'єднання різнорідних металів, полягають у наступному:
• Високопродуктивний і економічний процес, що дозволяє отримувати з'єднання різнорідних металів і сплавів з міцністю на рівні міцності основних металів (сталь + титан, сталь + алюміній, алюміній + мідь тощо).
• Зварювання вибухом може здійснюватися на великих площах, які обмежуються лише розмірами аркушів.
• Товщина плакирующего шару може змінюватися в широких межах (від 0,05 до 30 мм).
Схема зварювання вибухом. На опорі 5 розташовують основну пластину 4, над якою з певним зазором h встановлюють метаемую пластину 3. На метаемый шар укладываютзаряд вибухової речовини висотою Н ― 2 і закріплюють детонатор 1.
При ініціюванні ВВ по заряду поширюється детонаційна хвиля зі швидкістю детонації D. Під дією високого тиску розширення продуктів вибуху 6отдельные ділянки метаемой пластини послідовно набувають швидкість близько кількох сотень метрів у секунду, повертається стосовно свого первісного положення і соударяются зі швидкістю Vc з нерухомою пластиною. В результаті косого зіткнення пластин при правильно вибраних параметрах процесу в зоні контактапроисходят часткова очистка поверхонь, що з'єднуються, їх активація і освіта з'єднання зі швидкістю Vк з характерною хвилеподібною кордоном розділу шарів. |
| Розроблені технології зварювання вибухом виробів плоскій та циліндричній геометрії, а також зварювання цілих конструкцій. Методом зварювання вибухом можна отримувати разнообразныебиметаллические, багатошарові та композиційні матеріали з поліпшеними міцнісними, корозійно-стійкими, жароміцні та іншими властивостями для потреб химическогомашиностроения, нафтогазової, алюмінієвої, електротехнічної та інших галузей промисловості.
Особливості структури і властивостей біметалу,
отриманого зварюванням вибухом
1. Фізичні явища визначають можливість отримання зварного з'єднання при зварюванні вибухом
Кінетика утворення з'єднання визначається процесами виникнення металевих зв'язків.
При зварюванні вибухом з'єднання утворюється навіть при наявності окисних і масляних плівок, що свідчить про існування ефективного механізму очищення поверхневих шарів, струменем стисненого повітря, що знаходиться в зазорі між зварюваними елементами.
Істотну роль грають і процеси деформації, в результаті яких одночасно з активацією поверхневих атомів і виходу на поверхню розділу дислокацій та інших дефектів кристалічної решітки відбувається також руйнування і видалення окисних плівок.
2. Вплив режимів зварювання вибухом на структуру і властивості біметалу
Відмінною особливістю зварювання вибухом є "волнообразованіе" на кордоні з'єднання (Фото1), що пояснюється протіканням інтенсивної пластичної деформації, при високих тисках, що перевищують динамічний межа плинності з'єднуються матеріалів. Хвилі, в залежності від режимів зварювання і властивостей вихідних металів, можуть бути синусоїдальні, не симетричні і з завихреннями, проте їх утворення не є обов'язковою умовою досягнення високої міцності з'єднання.
По мікроструктурі можна опосередковано оцінювати міцність з'єднання.
Максимальна міцність з'єднання, як правило, вища міцності з'єднуваних металів (за рахунок наклепу при зіткненні), відповідає "чистої" кордоні: без окисних включень і ділянок з оплавленою структурою; але обов'язково зі слідами пластичної деформації (добре видно на Фото 1 в низьколегованої сталі у вигляді деформованих перлітних зерен (темного кольору)).
Незначне зниження міцності може відбуватися із-за появи на кордоні з'єднання ділянок, що містять структуру оплавленого металу (на Фото 1 ― це завихрення на гребені і западини хвилі), а також різних включень: окисних і жирових плівок, частинок пилу та інших забруднень. Руйнування такого біметалу при випробуваннях на відрив шарів відбувається частково по лінії з'єднання, оскільки зазначені дефекти є концентраторами напруги, і чим більше їх протяжність, тим нижче міцність.
Знижена міцність з'єднання (шлюб) може виходити при зварюванні на перехідних режимах, які не забезпечують необхідного рівня пластичних деформацій, а також повного очищення поверхні металів потоком стисненого повітря, що рухається перед точкою контакту. З допомогою ультразвукового контролю в діапазоні частот 2,5-10 МГц зазвичай такі ділянки зниженої міцності виявити не вдається (необхідне проведення механічних випробувань та аналізу мікроструктури).
При наступних технологічних операціях: правки, вальцювання, штампування возможнорасслоение біметалу в цих зонах.
Дефекты типа "ёлочка" ― трещины, которые могут возникать в основном и плакирующем слое и распространяющиеся под углом 60° к линии соединения. Образование таких дефектов связано с существованием в свариваемых пластинах растягивающих и сдвиговых напряжений. Склонность к их образованию возрастает с уменьшением пластичности материала.
Последующие нагревы в интервале температур 500-800 °С могут приводить к выделению в упрочненных зонах высоколегированной стали карбидов, что приводит к еще большему снижению прочности соединения (Фото 2). |
| 1. Сталь листовая двухслойная коррозионно-стойкая ГОСТ 10885-85
Марок 12ХМ+08Х18Н10Т, 09Г2С+08Х13, 09Г2С+06ХН28МДТ (904L) и др.
Габаритные размеры ― по согласованию с заказчиком:
• ширина до 2000 мм,
• длина до 8000 мм,
• толщина от 10 до 200 мм (плакирующего слоя 0,5 ― 30 мм). 2. Биметаллические заготовки трубных решеток ОСТ 5.9311-78
Марок 09Г2С+08Х13, 09Г2С+Л63 и др.
Любых габаритных размеров.
3. Биметаллические медно-алюминиевые и медно-стальные композиты 4. Биметалл Сталь+Алюминиевые сплавы
Марок:
Ст.3+АМг5;
12Х18Н10Т+АМг6 ТУ-1888-001-64665760-2011, (ТУ 1-9-1-2006);
10ХСНД+1561 и др. |
