4.6.4. Сварка взрывом

Сварку взрывом можно отнести к видам сварки с оплавлением при кратковременном нагреве на воздухе, так как на отдель­ных участках наблюдаются зоны металла, нагретые до оплавления, однако на других участках температура может быть невысока, и здесь процесс приближается к холодной сварке.

Большинство технологических схем сварки основано на исполь­зовании направленного (кумулятивного) взрыва (рис. 4.16). Соеди­няемые поверхности двух заготовок 4 и 3, в частности пластин, одна из которых неподвижна и служит основанием, располагают под углом α друг к другу на расстоянии h₀. На заготовку 3 уклады­вают взрывчатое вещество 2 толщиной Н, а со стороны, находящейся над вершиной угла, устанавливают детонатор 1.Сваривают на жесткой опоре. Давление, возникающее при взрыве, сообщает импульс рас­положенной под зарядом пластине. Детонация взрывчатого вещества с выделением газов и теплоты происходит с большой скоростью (несколько тысяч метров в секунду).

Рис. 4.16. Схема сварки взрывом

В месте соударения метаемой пластины с основанием образуется угол γ, который перемещается вдоль соединяемых поверхностей. При соударении из вершины угла выдуваются тонкие поверхностные слои, оксидные пленки и другие загрязнения. Соударение пластин вызывает течение металла в их поверхностных слоях. Поверхности сближаются до расстояния действия межатомных сил взаимодей­ствия, и происходит схватывание по всей площади соединения. Про­должительность сварки взрывом не превышает нескольких микро­секунд.

Прочность соединений, вы­полненных сваркой взрывом, выше прочности соединяемых материалов. Разрушение при испытании происходит на не­котором расстоянии от плоско­сти соединения по наименее прочному металлу. Это объяснятся упрочнением тонких слоев металла, прилегающих к соеди­ненным поверхностям, при их пластической деформации.

Сварку взрывом используют при изготовлении заготовок для про­ката биметалла, плакирования поверхностей конструкционных сталей металлами и сплавами с особыми физическими и химическими свойствами, при сварке заготовок из разнородных материалов.

4.6.5. Магнитоимпульсная сварка

Соединение образуется в результате соударения соединяемых частей, вы­званного воздействием импульсного магнитного поля. Детали уста­навливают так, чтобы свариваемые поверхности находились внахлестку под уг­лом друг к другу и с зазором между ними. Магнитная катушка образует магнитное поле. Его силовые линии пересекают одну из деталей и индуцируют в ней вихревые токи. Последние создают собственное магнитное поле вокруг детали. Взаимодействие магнитных полей катушки и детали приводит к отталкиванию детали от катушки. В результате возникает сила, которая придает ускорение этой де­тали в направлении второй. При их соударении достигается давле­ние, необходимое для сварки. Крат­ковременностью действия импульса, динамическим характером процесса магнитоимпульсная сварка напоми­нает сварку взрывом. Строение ме­талла в зоне контакта после сварки этими методами тоже имеет много общего. Так, в обоих случаях соединение получается волнистым. Очевидно, схо­жим должен быть и механизм удаления оксидной пленки и образования металлических связей. Длительность импульсов при магнитоимпульсной сварке и сварке взрывом составляет 10…100 мкс, т. е. они примерно одинаковы, однако давление при сварке взрывом на порядок выше.

Кроме сварки деталей из одинаковых металлов возможна сварка разнородных материалов, таких, как алюминий — медь, алюминий — коррозионностойкая сталь, цирконий — коррозионностойкая сталь. Кроме того, магнитоимпульсная сварка (по сравнению со сваркой взрывом) проще с точки зрения соблюдения техники безопасности.