Сварка труб взрывом: Сварка взрывом различных металлов: технология, схема

Содержание

что это такое, технология соединения металлов


На чтение 5 мин. Просмотров 131 Опубликовано
Обновлено

Взрывать в промышленности в мирных целях начали давно – еще в 18-ом веке. Но в сварке первые взрывники появились лишь в середине 20-го века. Технология развивалась ни шатко ни валко и получила свое законное уникальное место среди современных сварочных методов только за последнее десятилетие.

Понятное дело, что взрывать сварщики начали не от хорошей жизни. Этим методом варятся те металлы и конструкции, которые не поддаются ни одному другому способу. В данной технологии сам взрыв – не главное.

Главное – смещение металлических заготовок резко и с огромной скоростью, благодаря которой происходит пластическая деформация металлов – то, что и требуется. Иными словами, взрывом – одна из технологий сварки давлением. Скорость, нужная для ускорения детали, достигает несколько сот метров в секунду.

Применение взрывов в сварке

Взрывное дело – не детский сад, и применяется оно в недетских сферах. Это, прежде всего, сложные многокомпонентные металлические конструкции с большими площадями, где необходимы соединения повышенной прочности, где варятся металлы разных типов и т.д.

[box type=”fact”]Сварка взрывом применяется в прокатной обработке листовых металлов, облицовочного материала, в производстве сложных композиционных заготовок.[/box]

Как это происходит

По своей сути сварка взрывом относится к механическим видам соединения металлов. Превращения происходят следующие: как только срабатывает детонатор, образуется газ, в результате формируется химическая энергия.

сварка взрывомПринцип работы сварки взрывом.

Она превращается в кинетическую энергию, которая придает скорость металлической заготовке при ее контакте с другой неподвижной заготовкой. Особенность контакта заготовок в том, что он происходит не по площади заготовок, а по линии с последующим увеличением общей поверхности контакта.

Деформация металлов с формированием сварочного шва происходит вследствие воздействия кинетической энергии. Ключевым фактором метода является скорость, которая передается движущейся детали. Если эта скорость не достигает нужного уровня, сварочный шов попросту не получится.

Подготовка к работе

Перед процессом необходимо запастись следующим:

  • взрывчатое вещество;
  • детонатор;
  • металлические детали для соединения;
  • крепкая опора или фундамент для фиксации неподвижной детали.

Конечно, подготовка будет зависеть от конкретной сварочной задачи. Обычно задачи следующие:

  • соединение деталей цилиндрической формы;
  • соединение деталей с крупными габаритами;
  • соединение сложных заготовок со сложной композицией металлов.

схема сваркиСварка металлов взрывом.

Выполнение работ практически одинаковое при соединении любых видов металлических форм:

  • Прежде всего готовится основание для фиксации неподвижной делали. Обычно это плита массивных размеров из металла, железобетона или даже песка. После процесса она часто деформируется и приходит в негодность, эта проблема не относится только к металлическому основанию.
  • Вторая свариваемая деталь, которая должна быть подвижной, должна находится по отношению к первой под острым углом в 3 – 10°. Расстояние между деталями не должно превышать 2 – 5 мм.
  • Взрывчатое вещество размещается на поверхности подвижной заготовки. На данном этапе главное – расположить взрывчатку равномерно, это ключевой фактор качества соединения, который уменьшает риск смещений или деформации самой взрываемой заготовки.
  • Гексоген, аммонал и многие другие виды взрывчатых веществ можно применять для такого рода сварочных работ, марок и разновидностей очень много.
  • Размещение взрывчатки на поверхности проводят с помощью специального контейнера, который является картонной коробкой без крышки и с отверстиями на дне. Отверстия нужны для максимально плотного контакта взрывчатки с поверхностью заготовки.
  • Последним размещается детонатор, после чего можно начинать взрыв. Он происходит после активации взрывчатки с формированием взрывной волны с огромной скоростью. Скорость зависит от сорта взрывчатки и ее состояния: плотности, влажности, времени хранения и т.д.

Технологические трудности

Главная проблема – это обращение со взрывчатыми веществами. Речь об их и хранении.

Не менее серьезный вопрос – вред, наносимый окружающей среде взрывными волнами. Именно поэтому сварка взрывом производится только на полигонах в удалении от промышленных объектов и, конечно, от жилых помещений. Местность должна быть сейсмически стабильной.

Если дело касается мелких деталей, то сварку взрывом можно делать в специальных камерах из , но безопаснее всего это делать в подземных помещениях со специальным укреплением.

Несмотря на то, что данный вид соединения деталей уникален и совершенно не похож на все остальные методы, не нужно забывать об обязательном для всех видов сварки действии – предварительной и тщательной зачистке поверхностей соединения заготовок, включающей в себя обработку растворителем для обезжиривания.

Точное следование все технологическим требованиям и соблюдение необходимых величин – еще одна трудность, с которой придется столкнуться в работе. Здесь нет никакой автоматизации, дозы и пробы подбираются экспериментальным путем.

Моментальность взрыва не позволяет изучить его физические и химические составляющие как следует. Все делается с подбором на месте.

чертежЧертеж сварки поверхностей взрывом.

Если одна из деталей сделана из мягкого металла, его структура может измениться под воздействием высокой тепловой энергии. Чаще всего происходит диффузия, а это приводит к снижению качества .

Если подобная конструкция по ходу использования будет испытывать на себе высокие температуры, соединение в итоге может разрушиться.

[box type=”info”]Прогресс не стоит на месте, и сварка взрывом совершенствуется по всем параметрам. В последнее время между свариваемыми поверхностями располагают специальную металлическую пластину, которая химически нейтральна и не вступает в реакцию с металлом заготовок.[/box]

К примеру, между деталями из стали и титана располагают прокладку из ванадия, чтобы не было никакого взаимодействия.

Сварка взрывом быстро развивается, становится более безопасным и эффективным. Его уникальность и необходимость при некоторых видах сварочных работ не вызывает никаких сомнений.

Сварка взрывом: преимущества и недостатки

Существуют разные методы сварочных работ, которые могут быть неизвестны даже профессионалам. К одним из таких относится сварка взрывом. Она появилась не так давно, в конце пятидесятых годов прошлого века, но за несколько десятилетий успела получить распространение. Этот уникальный способ подходит для определенных видов металлов, которые невозможно соединить при помощи других видов сварок.

Фото: металл после сварки взрывом

Общая характеристика

Взрывная сварка — это один из вариантов сварочных технологий, при которых используется давление. С помощью кинетической энергии разогнанной до высокой скорости детали выполняется пластическая деформация контактирующих слоев металла на требуемых деталях.

Чтобы разогнать деталь до необходимого показателя скорости в несколько сотен метров в секунду применяется энергия взрыва. Для максимального эффекта одна деталь разгоняется, а вторая закрепляется в неподвижном состоянии. А в момент их соприкосновения выполняется требуемая деформация.

Стоит отметить! Чтобы произошло необходимое движение, на поверхность подвижной детали помещается взрывчатое вещество и детонатор. Взрывчатое вещество инициируется и происходит взрыв, который вызывает движение подвижной части.

Фото: схема взрывной сварки

Сварка взрывом позволяет получить композитные изделия, также при помощи нее можно изготовить элементы с многоуровневой и биметаллической структурой. Готовое изделие будет обладать высокой стойкостью к коррозийному поражению, механическим нагрузкам. Эту сварочную технологию используют в разных сферах производства — в нефтяной, машиностроительной и многих других.

Преимущества и недостатки

Сварка взрывом имеет определенные преимущества и недостатки также как и другие виды сварочных процессов. Для начала стоит рассмотреть ее положительные особенности:

  • она обладает высокой скоростью сварного процесса. Чтобы получить прочный шов достаточно всего несколько микросекунд;
  • этот метод имеет высокие показатели производительности, это связано с тем, что он обладает моментальной скоростью выполнения сварного соединения;
  • позволяет соединить изделия из разных видов металла, в результате получаются биметаллические элементы;
  • с помощью этого сваривания можно производить плакирование стали с особыми физико-химическими свойствами. Плакирование считается процесс, при котором производится покрытие одного металла слоем другого металла;
  • данный способ позволяет изготавливать заготовки с неограниченным размером, также можно делать элементы для ковки;
  • простое проведение и невысокая стоимость. Траты уходят на приобретение взрывного вещества и детонатора, на детали, которые требуется сварить.

Но взрывная сварка имеет некоторые недостатки, которые обязательно стоит учитывать при проведении сварочных работ:

  1. Может наблюдаться вред от волн, которые образуются во время взрыва. Если производится соединение небольших элементов, то особого вреда не будет. Но вот при крупном производстве требуется защищать персонал от вредного воздействия. А это потребует дополнительные затраты на защитные средства и экипировку.
  2. К работам допускаются только высококвалифицированные сварщики. Если на предприятии их нет, то придется обучать персонал азам данной технологии. Дополнительно необходимо будет преподавать технику безопасности при работе с взрывоопасными веществами.
  3. Нет возможности произвести полную автоматизацию всего процесса. При взрывной технологии обязательно должен присутствовать сварщик и контролировать ее процесс.

Взрывная сварочная технология считается новым направлением в области сварки, но она успела получить широкое распространение. Ее используют во многих сферах производства. Ее востребованность связана с тем, что она позволяет работать с разнородными металлами, а также процесс обладает высокой скоростью и производительностью, а это имеет огромное значение при изготовлении многих металлических конструкций.

Интересное видео

Что собой представляет сварка взрывом?

Несмотря на то, что применять взрывную энергию в промышленности начали еще в позапрошлом веке, первая сварка взрывом появилась лишь в конце пятидесятых годов прошлого века, но за десятилетие этот способ получил свое распространение. Сварка взрывом стала уникальным способом для соединения некоторых металлов, не поддающихся сварке иными способами.

Схема взрывной сварки

Схема взрывной сварки: 1 — неподвижная деталь (мишень), 2 — подвижная (метаемая) деталь, 3 — опорная плита, 4 — заряд, 5 — детонатор.

Сварка взрывом – это один из способов сварки давлением. При помощи кинетической энергии разогнанной до большой скорости детали производится пластическая деформация контактирующих слоев металла на требуемых деталях. Для нужного ускорения детали до необходимой скорости в несколько сотен метров в секунду используется энергия взрыва. Для максимального эффекта одну деталь разгоняют, а вторую закрепляют неподвижно. В момент соприкосновения происходит необходимая деформация.

Где применяется сварка взрывом?

Благодаря возможности создания прочных сварных связей между поверхностями металлических деталей на огромных площадях без развития объемной диффузии, появляется возможность применения сварки взрывом в изготовлении сложных металлических конструкций, композиционных сутунок и слябов с идеально прочными сварными швами между изделиями из разных типов металлов.

Также возможно применение метода в изготовлении сплошных и полых цилиндрических композиционных заготовок, в изготовлении облицовок и деталей машин и в прокатке листового металла.

Вернуться к оглавлению

Технология проведения работ

Возможности сварки взрывом

Возможности сварки взрывом.

По виду вводимой энергии сварка взрывом находится в группе механических процессов соединения металлов. При использовании данного метода химическая энергия, получаемая от газообразования после взрыва, превращается в механическую энергию, придающую одной из сварных частей огромную скорость движения в момент контакта движущейся детали с закрепленной неподвижно деталью под углом друг к другу. При этом контакт возникает по линии, а не по площади деталей, после чего поверхность контакта увеличивается.

Как следствие возникает кинетическая энергия, которая затрачивается на совместную деформацию слоев металла на обеих деталях и образование сварного шва между ними. Одним из главных условий для получения максимально прочного соединения является скорость, придаваемая движущейся детали. При недостаточном ускорении сварной шов может не получиться, так же как он получается при чрезмерном ускорении. Для конкретных целей необходимо свое значение скоростных параметров для метания изделия.

Вернуться к оглавлению

Подготовка к работе

Способы сварки взрывом

Способы сварки взрывом.

Для проведения работ потребуется:

  • опорный фундамент для закрепления неподвижной детали;
  • детали, которые требуют сварки;
  • взрывчатое вещество;
  • детонатор;
  • соблюдение определенного расстояния относительно свариваемых деталей;
  • соблюдение определенного угла установки относительно свариваемых деталей.

В зависимости от требуемой задачи, отличается и процесс подготовки к нему. Это может быть сварка:

  • крупногабаритных деталей;
  • многослойных соединений и волокнистых армированных материалов;
  • цилиндрических деталей.

Относительно требуемых целей отличается технологический процесс, прочность и некоторые физические характеристики полученных соединений. Но для использования какого-либо процесса нужно изучать конкретный способ и его особенности более детально.

Cхемы взрывной сварки металлов

Cхемы взрывной сварки металлов при установке деталей: а – под углом, б – параллельно, 1 – неподвижная пластина, 2 – детонатор, 3 – метаемая пластинка, 4 – заряд BB, 5 – промежуточная прокладка.

Основной принцип одинаков для любого из перечисленных воздействий – отличаются только величины, используемые в процессе.

Зафиксированную деталь устанавливают на массивную плиту. После подрыва плита всегда разрушается. Металлическая плита выносит несколько подрывов, но все равно ее приходится восстанавливать после каждого применения.

Наиболее рациональны опоры из легко восстанавливаемых материалов, таковыми себя хорошо зарекомендовал песок и дробь.

Ударяемую деталь устанавливают под углом от 3 до 10 градусов к закрепленной детали и с определенным зазором, составляющим от 2 до 10 миллиметров. На поверхность ускоряемой детали равномерно укладывается взрывчатое вещество.

Важно, чтобы взрывчатое вещество нанесено было именно равномерно по всей поверхности детали, чтобы избежать возможных изгибов или смещений.

Использовать в качестве взрывчатого вещества можно гексоген, аммонал, тол, ил другие доступные вещества.

Устанавливаем детонатор. Очень важно правильно установить и использовать детонирующие вещества. Для более точной установки заряда используются специальные контейнеры для взрывчатых веществ. Чаще всего они изготавливаются из плотного картона. Выглядит контейнер как открытая сверху коробка с дном, в котором делают отверстие для плотного прилегания к необходимой детали.

Процесс образования соединений при сварке взрывом

Процесс образования соединений при сварке взрывом.

Для получения желаемого результата требуется максимально эффективно инициировать заряд. К главному заряду, которому придаются формы изделия, прикрепляется детонирующий. В зависимости от необходимых объемов работ изменяется форма и размеры вспомогательного взрывателя.

После активации взрывчатого вещества образующаяся взрывная волна растекается со скоростью от 2000 до 8000 метров в секунду. Темпы распространения зависят от химического состава и физического состояния используемого материала.

Взрывная волна воздействует на изделие, расположенное под зарядом, и передает ему львиную долю своей энергии и тем самым ускоряет его до необходимой скорости. Высокоскоростное приближение движущейся детали к неподвижной развивает в месте контакта сильное давление. Под его воздействием происходит неравномерное сжатие с наиболее подходящими условиями для процесса сварки.

Вернуться к оглавлению

Возможные трудности

Главная трудность связана с обязательным применением и хранением взрывчатых веществ. При этом неизбежно влияние взрывных волн на окружающую среду. Дабы избежать негативных последствий на природу, производить сварные работы с помощью взрывов разрешается лишь на полигонах. Расположение таких полигонов возможно только в сейсмически безопасных районах, на большом расстоянии от промышленных или жилых зон. Если сварка взрывом применяется на небольших по размеру изделиях, возможно проведение сварочных работ в металлических камерах или в подземных полигонах.

Основные технологические схемы изготовления сваркой взрывом плоских биметаллических и многослойных СКМ

Основные технологические схемы изготовления сваркой взрывом плоских биметаллических и многослойных СКМ.

При использовании метода сварки взрывом могут возникнуть сложности при воздействии на разнородные металлы. Из-за разности металлов может уменьшиться длина и амплитуда волн на разделе металлов и произойти увеличение относительной длины оплавленных мест. Как итог при сварке разнородных металлов уменьшается прочность шва, чего не происходит при соединении однородных металлов.

Для достижения максимальной эффективности в ходе сваривания требуется тщательное обрабатывание деталей в местах предположительного воздействия, необходима очистка до металлического блеска и максимальное обезжиривание.

Зачистка в большинстве случаев производится металлическими щетками, состоящими из множества стальных жил. А для обезжиривания используют растворители двух групп: горючие (бензол, уайт-спирит, керосин) и негорючие (трихлорэтилен, четыреххлористый углерод). Перед использованием какого-либо растворителя нужно изучить его поведение под воздействием высоких температур.

Еще одной серьезной трудностью является невозможность абсолютно точно рассчитать все величины, используемые в процессе. В большинстве случаев используются экспериментальные методы подбора. Вызвано это сложностью изучения этого процесса по причине быстротечности, невозможности остановить процесс в определенный момент и изучить его в нужном этапе.

Процесс изучается уже по конечным результатам. Именно поэтому до сегодняшнего дня еще нет общепринятой схемы расчетов величин для разных режимов сварки. По этим же причинам крайне сложно добиться автоматизации процесса.

Особенности процесса сварки металла взрывом

1. Сварное соединение образуется в течение миллионных долей секунды, т. е. практически мгновенно. Сварное соединение возникает вследствие образования металлических связей при совместном пластическом деформировании свариваемых поверхностей металла. Малая продолжительность сварки предотвращает возникновение диффузионных процессов. Эта особенность процесса позволяет сваривать металлы, которые при обычных процессах сварки с расплавлением металлов образуют хрупкие интерметаллические соединения, делающими непригодными швы к эксплуатации.

2. При сварке взрывом можно получать соединения неограниченной площади. При этом процесс сварки осуществляется тем легче, чем больше отношение площади соединения к толщине метаемой части металла. Осуществлены соединения площадью 15—20 м2.

На рис. 30, а—д представлены технологические схемы сварки взрывом: а — сварка трех- и многослойных плоских соединений одновременно одним зарядом ВВ; б — приварка двух наружных слоев к листу взрывом из одной точки двух зарядов ВВ; в — наружная облицовка цилиндрических тел кольцевым зарядом ВВ; г — сварка биметаллических цилиндрических заготовок переменного диаметра для изготовления из разнородных металлов бесступенчатых трубных переходников; д — приварка труб к трубным решеткам теплообменников.

Сварка взрывом начинает применяться для стыковых нахлесточных соединений некоторых готовых элементов конструкций. Перспективно применение сварки взрывом для соединения армированных металлов и получение из порошков монолитных металлов и сплавов.

Рис.30. Технологические схемы сварки взрывом соединений различного типа:1 — детонатор; 2 — заряд BB; 3 — метаемые пластины; 4 — неподвижная пластина; 5 — подложка; 6 — грунт; 7 — металлическая призма или конус для центрирования заготовок и направления фронта детонационной волны; 8 — облицовываемый цилиндр; 9 — метаемая труба; 10 — центрирующая шайба; 11 — трубная решетка; 12 — трубка; 13 — буферная пластмассовая цилиндрическая вставка

Затруднение вызывает сварка малопластичных, хрупких металлов (чугун, высокопрочные титановые сплавы), разрушающихся при взрывном нагружении.

особенности, применение аргонодуговой сварки, использование биметаллических вставок

Сварку алюминия со сталью часто применяют в радиоэлектронике, авиации и производстве бытовой техники.

Особенности сварки алюминия со сталью

Соединение этих металлов позволяет изделиям из них совмещать их преимущества. Если нужно получить качественный сварной шов, обязательна подготовка металлов перед сварочным процессом и соблюдение технологии сварки.

Сварка алюминия и его сплавов со сталью имеет свои нюансы:

  • у этих двух металлов большая разница в температурах: пока сталь только прогревается, алюминий уже становится жидким;
  • коэффициент линейного расширения обоих металлов так же сильно различается, поскольку возникают значительные термонапряжения по линии перехода от стали к алюминию;
  • разные теплопроводность и теплоёмкость металлов приводят к термическим напряжениям;
  • в сварном шве может образоваться тугоплавкая окисная плёнка. Чтобы её устранить, рекомендуют использовать специальный флюс.

Качественное сварное соединение должно обладать пластичностью не ниже, чем у стали, и прочностью не ниже, чем у алюминия.

Для соединения алюминия и стали чаще всего используются аргонодуговая сварка с неплавящимся электродом или сварка через биметаллические вставки. В промышленности также используют сварку взрывом, диффузионную, лазерную, электронно-лучевую и точечную сварки.

Сварка алюминия со сталью аргонодуговым способом

Перед началом сварочного процесса кромки металлов рекомендуется очистить и нанести на них защитное покрытие. Самое доступное по цене из них — цинковое.

Присадочный материал в этом случае — проволока марки АД1 из алюминия с присадкой кремния (он хорошо влияет на формирование диффузионной прослойки стабильного качества) или проволока из сплава АК-5.

Важно! АМг-6 не рекомендуют применять, поскольку эта присадка дает низкую прочность сварного шва.

Чтобы подготовить стальную деталь к сварке, для стыкового соединения нужно скосить кромки под углом 70° для максимальной прочности соединения.

Кромки нужно тщательно очистить пескоструем или механически обработать, затем нанести поверхностный слой.

Аргонодуговую сварку алюминия и стали отличает расположение дуги: в начале сварки первого прохода оно удерживается на присадочном прутке, а в процессе сварки последующих проходов — на присадочном прутке и образующемся валике. Это обезопасит покрытие от преждевременного выгорания.

Во время сварочного процесса важно последовательно накладывать валики шва (зависит от вида соединения).

Выбор тока:

  • сварка МИГ — происходит на постоянном сварочном токе обратной полярности;
  • сварка ВИГ — бывает и на переменном сварочном токе, и на постоянном токе прямой полярности.

Величина сварочного тока должна зависеть от толщины свариваемого металла:

  • до 3 мм: 110-130 А;
  • 6-8 мм: 130-160 А;
  • 9-10 мм: 180-250 А.

Техника выполнения сварных швов

Для соединения алюминия и стали нужно выбирать способ техники сварки углом вперёд, с углом наклона электрода от вертикали вдоль оси сварного шва 40-45 градусов.

Важно правильно выбрать скорость сварки, поскольку от неё зависит, сколько между собой будут взаимодействовать жидкий алюминий и сталь. Это напрямую влияет на толщину и стабильность соединительного слоя.

Скорость сварки необходимо выбирать максимально возможной: не менее 7 м/ч для сварки первых проходов многопроходных сварных швов и не менее 12 м/ч для однопроходных и последующих проходов многопроходных сварных швов. На это есть причины:

  • интенсивное образование интерметаллидов во время длительного контакта стали и алюминия на высоких температурах;
  • интенсивное образование корунда и рост зоны слабины;
  • интенсивное выгорание цинка.

Сварочные и наплавочные швы нужно выполнять без поперечных и возвратно-поступательных колебательных движений. Присадку в сварочную ванну нужно подавать со стороны оцинкованной стали для уменьшения выгорания цинка.

Горелку нужно смещать относительно стыка сварного шва в сторону алюминия или алюминиевого сплава на 1-3 мм. Это связано не только с уменьшением выгорания цинка, но и с тем, что, обладая высокой теплопроводностью, алюминий нагревается и расплавляется значительно медленнее, чем сталь и цинк, который её покрывает.

Послесварочная термическая обработка сварного соединения нежелательна, температура его эксплуатации не должна превышать 270 градусов. В противном случае, толщина прослойки может увеличиться, что приведёт к снижению динамической прочности или разрушению сварного шва.

Сварка через биметаллические вставки

Биметаллические переходные материалы (вставки) — это алюминиевые элементы, к которым уже прикреплен другой материал.

Для сварки вставок чаще применяют стандартные технологии — GMAW и GTAW.

Стальную сторону вставки нужно приварить к стали, алюминиевую — к алюминию. В процессе важно не перегреть вставки, иначе образуется хрупкое интерметаллическое соединение на стыке стали и алюминия внутри вставки.

Разрушение сварного шва, содержащего интерметаллиды происходит, как правило, ещё во время горения сварочной дуги. Но даже если шов не разрушится в процессе или в конце сварки, он напомнит о себе, когда изделие будут эксплуатировать.

Сначала лучше варить алюминий с алюминием. Это позволит увеличить отвод тепла при сварке стали со сталью и не допустит перегрева на участке соединения стали с алюминием.

Этот способ часто применяют, когда хотят получить качественные сварные швы. Подобную технологию используют в судостроении.

Другие способы сварки алюминия со сталью

Лазерным способом пользуются не только для создания миниатюрных соединений, но и для того, чтобы получить длинные швы, например, в автомобильной промышленности. Этот способ позволяет тонко управлять тепломощностью импульсного лазерного излучения.

Чтобы получилось нахлёсточное соединение, нагрев лазером нужно вести со стороны стали. Она нагреется до температуры, когда алюминий уже расплавится, но останется твёрдой.

Прочность швов можно повысить с помощью присадки на основе алюминия.

Диффузионная

В этом сварочном процессе соединяемые детали не расплавляются. Но из-за их продолжительного контакта на высокой температуре образуются интерметаллидные фазы.

Электронно-лучевая

На сталь наносят буферные покрытия из титана, никеля и циркония: тогда сварочный процесс будет успешен.

Точечная контактная

Хорошее точечное соединение стали и алюминия получается не всегда, даже если варить на конденсаторных машинах с жестким режимом разряда.

Этого можно избежать, применив промежуточную биметаллическую ленту. Полученные точечные соединения по прочности можно сравнить с клепаными.

Сварка взрывом

Соединения алюминия и стали, которые получаются при взрывном сварочном процессе, применяют на верфях Японии, Польши, США, Великобритании, Франции и других стран в качестве промежуточного элемента, который потом приваривают к основным материалам изделия.

сферы применения, принципы работы, оборудование, преимущества и недостатки

Орбитальная сварка – это особый, один из самых сложных методов соединения металлов, при котором сварочная дуга движется вокруг стыка статической заготовки на 3600. Свое название она получила за счет того, что голова, двигаясь, огибает трубу по орбите.

Основной особенностью является то, что оборудование для неразъемного соединения неповоротных стыков может вращаться вокруг изделия, которое, в свою очередь, остается неподвижным. Основной сегмент процесса – сварка электродами, неплавящимися в среде инертных газов (аргон с гелием или водородом, чистый аргон).

Основные ГОСТы, применимые к данному виду работ

ГОСТа, который в полной мере мог бы описать все процессы, связанные с орбитальной сваркой, нет. Поэтому для глубокого изучения всех аспектов необходимо ознакомиться со множеством документов и государственных стандартов. Некоторые стандарты:

  • ГОСТ 16037-80 Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры;
  • ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 Сварка и родственные процессы. Словарь. Часть 1. Процессы сварки металлов. Термины и определения;
  • ГОСТ 6996-66 Сварные соединения. Методы определения механических свойств.
  • ГОСТ 10157-79 Аргон газообразный и жидкий. Технические условия.

Сферы применения

Благодаря тому, что можно получить надежный шов высокого качества, точное соединение труб разнообразного диаметра и размера, орбитальная сварка нашла применение на энергодобывающих и фармацевтических предприятиях. Помимо этого, есть возможность соединять емкости больших размеров, что необходимо в химической промышленности, так как качественные швы – это залог долгой службы в условиях контакта металла и жидкой агрессивной среды.

Основные принципы работы

Оборудование для сварки дорогостоящее, и представляет собой полностью автоматизированную систему, которая практически не требует человеческого вмешательства, следовательно, обеспечивает высокое качество соединения любых металлов.

Оборудование

Качественное оборудование играет ключевую роль в процессе. Несмотря на высокую цену, его можно встретить на всех современных крупных производствах. У аппаратов имеются:

  • инвертор (источник питания), выдающий до 400 А;
  • вольфрамовый электрод;
  • голова;
  • система крепления головы непосредственно на трубе;
  • система подачи газа;
  • блок управления.

Вольфрамовый электродПримерная стоимость вольфрамовых электродов на Яндекс.маркет

Основными узлами оборудования для орбитальной сварки являются источник тока и орбитальная голова.

Источник тока

Чаще всего это инвертор, задачей которого является подача электрического тока к месту контакта и контроль за всеми параметрами процесса соединения метала, такими, как:

  • напряжение;
  • сила тока;
  • скорость ведения электрода и подача проволоки;
  • частота вращения головки;
  • количество подачи газа и его расход;
  • диаметр и толщина стенок трубы.

Каждый аппарат соединен с принтером, благодаря которому, можно распечатать информацию о параметрах и настройках.

Её прикладывают к документам о выполненных работах, как доказательство соблюдения стандартов.

орбитальная сваркаПримерная стоимость инверторов на Яндекс.маркет

Орбитальная голова (сварочная)

Существует три основных типа сварочных голов, их использование позволяет соединять металл толщиной до 170 мм:

  1. Закрытая. Применяется в закрытых камерах, наполненных инертным газом для полной защиты всех элементов. Основное достоинство – надежность. При частичном нарушении герметизации стыка качество шва все равно останется высоким, так как кислород не сможет попасть внутрь.
  2. Открытая. Тип сварочных голов применим к толстым трубам, когда есть необходимость в многократном повторении цикла. К достоинствам можно отнести то, что во время всего процесса у оператора есть возможность контролировать длину дуги.
  3. Для трубных досок. Используется для починки теплообменников, которые состоят из большого количества элементов. При этом процесс соединения значительно упрощается, а влияние человеческого фактора снижается.

Процесс сварки

Получить качественные и надежные швы можно только в том случае, если соединяемые элементы прямолинейны и имеют равную толщину. На этапе подготовки концы свариваемых деталей очищают и при необходимости шлифуют. Центруют и укладывают на заранее установленном расстоянии друг от друга. Орбитальный аппарат крепится в месте будущего шва на стыке, разделенным на секторы.

Параметры задает оператор для каждого участка отдельно с учетом формы заготовки и марки стали. Сварка происходит в автоматическом режиме, и по ее окончании оборудование отключается самостоятельно.

Преимущества и недостатки

Технология имеет ряд преимуществ перед другими видами сварки, что объясняет ее популярность:

  1. Минимизация человеческого фактора за счет полной автоматизации процесса.
  2. Высокое качество и надежность шва.
  3. Сварку можно использовать при любом диаметре труб.
  4. Соединение деталей происходит на 3600 в любом положении.

Как и в любом процессе, помимо положительных аспектов, существует ряд отрицательных сторон:

  1. Дорогостоящая узкоспециализированная технология.
  2. Настройка оборудования занимает много времени и требует специального обучения операторов.
  3. Не подходит для мелкого ремонта.

Сварка взрывом в Новосибирске и области

Сварка взрывом (взрывная сварка) — это технологический процесс, использующий энергию взрыва для сварки металла, которую обеспечивает совместная пластическая деформация поверхностей. Технология, в основном, применяется в случае необходимости соединить изделий, изготовленных из разных металлических материалов, а также с целью плакирования. Взрывчатые вещества, используемые в данной технологии — насыпные.

Сварка взрывом

Сварка взрывом — одна из технологических операций, связанных с соединением металлов в единую конструкцию. Что это за процесс, какова его техническая сторона и требования к его проведению? Давайте поговорим об этом!

В процессе работы перед инженерами часто встает задача в применении конструкционных материалов, которых просто нет в природе. Например, материал, обладающий хорошими электропроводными качествами и идеальной устойчивостью к коррозии, оказывается недостаточно прочным. Выход в использовании сложных материалов, полученных комбинацией из двух и более металлов. Чтобы их получить, нужно обратиться в компании, оказывающие услуги сварки взрывом.

Что такое сварка взрывом?

Первые результаты таких сварок люди получили во время войны. При разборе завалов неоднократно замечались сварившиеся с другими металлическими элементами гильзы бомб. Этот процесс заинтересовал конструкторов, и в начале 60-х годов прошлого века компанией DuPont была запатентована технология и получены первые практические результаты. Технологически процесс, выглядит довольно просто:

  1. Между двумя металлами имеется небольшой воздушный зазор.
  2. На поверхности верхнего — располагается взрывчатое вещество.
  3. При детонации между листами металлов образуется кумулятивная струя, которая и образует новый конструкционный материал с необходимыми свойствами.

Однако, на практике, естественно, не все так просто.

Виды сварок, применяемых для создания соединений

При такой сварке может применяться большое количество разнообразных металлов. Материалы, сваренные из двух листов металлов, называются биметаллами, но не редкость и многослойные конструкции, имеющие по 3 или 4 слоя. Иногда, для улучшения соединения в полости между металлами располагают тонкую неметаллическую прослойку.

Применение сварки взрывом на предприятиях в Новосибирской области

При всей кажущейся простоте, данный метод достаточно сложен для применения на производстве и подчиняется жестким стандартам безопасности. В качестве взрывчатки используется, как правило, игнадит, количество которого варьируется в пределах от 10 до 1000 килограмм. При детонации возникают очень большие усилия, достигающие нескольких сотен или тысяч тонн, а значит, она не может быть проведена в условиях обычного производства. Как правило, предприятия оказывающие услуги по сварке взрывом подчиняются следующим правилам:

  1. Расположены за пределами города — в отдалении от нахождения людей.
  2. К процессу допускают только сотрудников, имеющих лицензию.
  3. Обладают квалифицированным инженерным персоналом.

Сварка взрывом — операция соединения, металлов для получения биметаллов или сложных композитов, состоящих из нескольких разнородных металлических слоев. Такие материалы очень популярны как в электротехнике, так и в других отраслях человеческой деятельности. Из них создаются сложные компоненты устройств и конструкций, с заранее заложенными свойствами, получить которые другим путем практически невозможно.

Сварка взрывом — Повторная публикация в Википедии // WIKI 2

Explosion welding 1 Flyer (cladding). 2 Resolidified zone (needs to be minimised for welding of dissimilar materials). 3 Target (substrate). 4 Explosion. 5 Explosive powder. 6 Plasma jet.

Сварка взрывом 1 Флаер (плакировка). 2 Зона уплотнения (необходимо минимизировать для сварки разнородных материалов). 3 Мишень (подложка). 4 Взрыв. 5 Взрывоопасный порошок. 6 Плазменная струя.

Полированный участок сварного шва взрывом с типичной волновой структурой

Сварка взрывом ( EXW ) — это твердотельный (твердофазный) процесс, в котором сварка осуществляется путем ускорения одного из компонентов с чрезвычайно высокой скоростью за счет использования химических взрывчатых веществ.Этот процесс чаще всего используется для плакирования листа из углеродистой стали тонким слоем коррозионно-стойкого материала (например, нержавеющей стали, никелевого сплава, титана или циркония). Из-за характера этого процесса производимая геометрия очень ограничена. Типичные геометрические формы включают пластины, трубки и трубные решетки. [1]

Энциклопедия YouTube

  • 1/3

    Просмотры:

    190 975

    4924

    10 554

  • ✪ ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ ОБОЛОЧКА 3 СЛОЯ

  • ✪ ВЗРЫВОЗАЩИТНАЯ ОБОЛОЧКА 2 СЛОЯ

Содержание

Развитие

В отличие от других видов сварки, таких как дуговая сварка (которая была разработана в конце 19 века), сварка взрывом была разработана относительно недавно, в десятилетия после Второй мировой войны.Однако его происхождение восходит к Первой мировой войне, когда было замечено, что осколки, прилипшие к броне, не только врезались сами в себя, но и фактически приваривались к металлу. Поскольку чрезмерный нагрев, связанный с другими видами сварки, не имел значения, был сделан вывод, что это явление было вызвано взрывными силами, действующими на шрапнель. Эти результаты позже были воспроизведены в лабораторных испытаниях, а вскоре после этого процесс был запатентован и начал применяться.

В 1962 году DuPont подала заявку на патент на процесс сварки взрывом, который был выдан 23 июня 1964 года в соответствии с патентом США 3,137,937 [2] и привел к использованию товарного знака Detaclad для описания процесса.22 июля 1996 года Dynamic Materials Corporation завершила сделку по приобретению подразделения DuPont Detaclad по закупочной цене в 5 321 850 долларов (или около 8,68 миллиона долларов на сегодняшний день).

Отклик неоднородных пластин при сварке взрывом был аналитически смоделирован в 2011 году. [3]

Достоинства и недостатки

Сварка взрывом может привести к соединению двух металлов, которое не обязательно сваривать обычными способами. В процессе не плавится ни один металл, а пластифицируется поверхности обоих металлов, в результате чего они вступают в тесный контакт, достаточный для создания сварного шва.Этот принцип аналогичен другим методам сварки без плавления, таким как сварка трением. Большие площади могут быть склеены очень быстро, а сам сварной шов очень чистый благодаря тому, что поверхностный материал обоих металлов сильно вытесняется во время реакции.

Сварка взрывом может соединять широкий спектр совместимых и несовместимых металлов; возможно использование более 260 металлических комбинаций. [4]

Недостатком этого метода является то, что необходимы обширные знания о взрывчатых веществах, прежде чем процедура может быть предпринята безопасно.Правила использования взрывчатых веществ могут потребовать специального лицензирования. [5]

См. Также

Список литературы

Дополнительная литература

Polished section of an explosion weld with typical wave-structure
Эта страница последний раз была отредактирована 24 июля 2020 в 20:10

.

Сварка взрывом — это … Что такое Сварка взрывом?

  • Сварка взрывом — (EXW) — это твердотельный процесс, в котором сварка осуществляется путем ускорения одного из компонентов с чрезвычайно высокой скоростью за счет использования химических взрывчатых веществ. Этот процесс чаще всего используется для плакирования листа из углеродистой стали тонким…… Wikipedia

  • сварка взрывом — существительное Сварка металлов с очень разными температурами плавления с помощью давления, создаваемого взрывом • • • Основная статья: ↑ explode… Полезный английский словарь

  • Сварка — это процесс изготовления, в ходе которого материалы, обычно металлы или термопласты, соединяются путем слияния.Часто это делается путем плавления заготовок и добавления присадочного материала для образования лужи расплавленного материала (сварочной ванны), которая охлаждается до…… Wikipedia

  • Магнитно-импульсная сварка — (MPW) — это процесс сварки, в котором магнитные силы приводят в движение две детали и сваривают их вместе. Сварочный механизм наиболее похож на сварочный механизм взрывом. [1] Процесс Пропускается очень сильный переменный ток (первичный ток)…… Wikipedia

  • сварка взрывом — сварка посредством управляемого взрыва, при котором два металлических куска быстро соединяются вместе.* * *… Универсал

  • Сварка взрывом — сварка контролируемым взрывом, который быстро соединяет два металлических куска вместе… Полезный английский словарь

  • Газовая сварка и резка — Кислородно-ацетиленовая сварка перенаправляется сюда. Для песни см Cubanate. Сторона металла, разрезанная пропановым кислородом резаком… Wikipedia

  • Дуговая сварка — использует источник сварочного тока для создания электрической дуги между электродом и основным материалом для плавления металлов в точке сварки.Они могут использовать как постоянный (DC), так и переменный (AC) ток, а также расходуемые или неплавящиеся электроды.…… Wikipedia

  • Газовая дуговая сварка — RMD перенаправляет сюда. RMD может также относиться к минимальным распределениям, требуемым IRA. Газовая дуговая сварка… Wikipedia

  • Взрыв West Pharmaceutical Services — Взрыв на Западном фармацевтическом заводе был промышленной катастрофой, произошедшей 29 января 2003 года на Западном фармацевтическом заводе в Кинстоне, Северная Каролина, США.Шесть человек погибли и тридцать шесть получили ранения, когда…… Wikipedia

  • .

    Сварка взрывом, окончательная версия | authorSTREAM

    Slide 1:

    ВЗРЫВНАЯ СВАРКА

    Определение сварки взрывом:

    Процесс сварки в твердом состоянии, при котором происходит коалесценция за счет высокоскоростного взаимодействия деталей, произведенных контролируемой детонацией. противостояние
    расстояние простое
    компонентная база
    компонент Детонатор Взрывчатое вещество Расположение компонентов
    для сварки взрывом Определение сварки взрывом

    Принципы сварки взрывом:

    Устройство сварки состоит из трех компонентов:
    Базовый компонент
    Главный компонент
    Взрывной.Базовый компонент остается неподвижным, опираясь на опору. премьер
    компонентная база
    компонент Взрывчатое вещество Расположение компонентов
    для сварки взрывом Детонатор Принципы сварки взрывом

    Принципы сварки взрывом:

    Основной компонент размещается параллельно или под углом к ​​основанию.
    Взрывчатое вещество распределяется по верхней поверхности основного компонента.
    После детонации основной компонент сталкивается с основным компонентом, завершая сварку. Действие между компонентами
    при сварке взрывом.Prime
    компонент Jet Base
    Сварка компонентов Принципы сварки взрывом

    Slide 5:

    Linnert, Сварка металлургии,
    AWS, 1994

    Переменные процесса и элементы управления:

    переменных
    Скорость столкновения
    Угол столкновения
    Скорость первичного компонента

    Они контролируются:
    Компонент Масса
    Взрывной заряд
    Начальная геометрия — расстояние или угол зазора Переменные процесса и элементы управления Давление взрывчатого вещества V = скорость заряда

    Взрывчатые вещества, используемые для сварки:

    Взрывчатые вещества, используемые для сварки, высокая скорость 14750-25000 футов / с
    Тринитротолуол (TNT)
    Циклотриметилентринитрамин (RDX)
    Тетранитрат пентаэритрита (ТЭН)
    Состав B
    Композиция C4
    Primacord Скорость от низкой до средней 4900-14750 фут / с
    Нитрат аммония
    Нитрат аммония, сенсибилизированный мазутом
    Перхлорат аммония
    Аматол
    Аматол и содатол, разбавленные каменной солью до 30-35%
    Динамиты
    Нитрогуанидин
    Разбавьте ТЭН

    Slide 8:

    Влияние скорости на геометрию сварных взрывов металлов Справочник, ASM, 1983

    Slide 9:

    В параллельном расположении
    Противостояние = 1/2 к 1.0 раз одето Предоставлено AWS handbook

    Slide 10:

    В угловом расположении
    Угол = от 1 до 8 градусов Справочник по металлам, ASM, 1983

    Slide 11:

    Высота волны Больший зазор и больший угол обычно ведет
    до Greater Wave Heights

    Slide 13:

    Предоставлено AWS handbook

    Slide 14:

    Типичные комбинации металлов, которые можно сваривать взрывом Источник AWS handbook

    Применение сварки взрывом:

    Любой металл достаточной прочности и пластичности может быть присоединился.Облицовка плоских листов является основным коммерческим применением.
    Может использоваться для облицовки цилиндров на внутренней или внешней поверхности.
    Могут быть выполнены переходные швы.
    Соединения труб с трубными решетками в теплообменниках. Применение сварки взрывом

    Slide 16:

    Готовый сосуд, изготовленный путем взрыва
    плакированная плита. Сварные взрывом диаметром 12 дюймов
    Алюминий 3003 по A106 класс B
    стальной трубчатый переходник. С любезного разрешения AWS handbook

    Slide 17:

    Сварка пробкой трубы внутри сосуда высокого давления. ASM, 1983

    Slide 20:

    Предоставлено AWS handbook Сварка труб взрывчатым веществом

    Slide 21:

    Тонкая сталь
    Толстая алюминиевая сварная сварка взрывом нарезанная полоса / ширина башмака Вставка для гвоздя, канавка и форма отверстия Башмак Backman, C «Метод и заготовка для производства подков», Патент 5,727,376, 17 марта 1998 г. Склеивание подковы взрывом Сталь Алюминий

    Слайд 22:

    Сварка алюминия снарядом Джозеф, А., «Сварка снарядами», патент США 5,474,226, 12 декабря 1995 г. Поверхность многомолекулярного зародыша между снарядом из того же материала и листами

    Слайд 23:

    Вопросы

    Слайд 24:

    Домашнее задание Сварка взрывом

    Слайд 25:

    ВЫБОР ПРОЦЕССА

    Выбор процесса:

    Выбор процесса Выбор процессов сварки в твердом состоянии
    зависит от следующих факторов:
    Выполнение сварочных процессов в существующих условиях
    Преимущества задействованных процессов
    Прочность сварных швов
    Свариваемые материалы
    Экономическая целесообразность процесса

    Преимущества сварки в твердом состоянии:

    Преимущества сварки в твердом состоянии Устранение жидких фаз
    Делает возможным соединение множества разнородных металлических комбинаций
    В некоторых случаях может выполняться с небольшой деформацией или без нее.
    В некоторых случаях может выполняться при очень низких температурах.
    Некоторые твердотельные процессы позволяют сваривать большие площади за одну сварку.
    Некоторые процессы относительно быстрые

    Преимущества сварки в твердом состоянии:

    Устраняет жидкие фазы
    Пример: холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая сварка, диффузионная сварка и сварка взрывом Преимущества сварки в твердом состоянии

    Преимущества сварки в твердом состоянии:

    Делает возможным соединение множества разнородных комбинаций металлов
    Пример: сварка трением, сварка взрывом, диффузионная сварка.Преимущества сварки в твердом состоянии

    Преимущества сварки в твердом состоянии:

    В некоторых случаях может выполняться с небольшой деформацией или без нее
    Пример: диффузионная сварка Преимущества сварки в твердом состоянии

    Преимущества сварки в твердом состоянии:

    Некоторые процессы в твердом состоянии позволяют сваривать большие площади за одну сварку.
    Примеры: диффузионная сварка и сварка взрывом. Преимущества сварки в твердом состоянии

    Преимущества сварки в твердом состоянии:

    Некоторые процессы сварки в твердом состоянии являются относительно быстрыми.
    Пример: ультразвуковая сварка, холодная сварка и сварка трением Преимущества твердотельной сварки

    Slide 33:

    Домашнее задание Поиск патентной литературы

    .