Sprengplattieren (Plattieren)

Fester Zustand: Eine Explosion schleudert eine Platte auf eine andere

Beim Sprengplattieren wird eine dünne Platte eines Metalls auf eine dicke Platte eines anderen gebunden, indem beide mit einer kontrollierten Explosion aufeinandergeschleudert werden. Der Aufprall ist so schnell und heftig, dass sich die sauberen Flächen fest verbinden, ohne zu schmelzen. Es erzeugt plattierte Bleche (ein günstiges Konstruktionsmetall, bedeckt mit einem teuren korrosionsbeständigen), etwa Titan auf Stahl, die sich mit keinem anderen Schweißverfahren verbinden lassen.

Foto: Public domain, via Wikimedia Commons

Sprengplattieren · Seitenansicht mitten in der ExplosionDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten; die Zeichnung friert die Explosion zur Hälfte ein, mit dem verbundenen Teil links.

So funktioniert es

Die Platten stapeln. Die dicke Grundplatte liegt auf einem festen Bett aus Sand oder Stahl. Die dünnere Plattierplatte liegt darüber auf kleinen Abstandshaltern und lässt einen Spalt von meist einigen Millimetern.
Den Sprengstoff verteilen. Eine gleichmäßige Schicht eines langsamen, körnigen Sprengstoffs, oft einige Zentimeter dick, bedeckt die Plattierplatte.
An einem Ende zünden. Die Detonationsfront läuft mit meist etwa 2.000–3.000 Metern pro Sekunde über die Platte.
Die Plattierplatte herunterschleudern. Hinter der Front biegt sich die Plattierplatte und trifft mit mehreren hundert Metern pro Sekunde unter einem kleinen Winkel auf die Grundplatte.
Mit einem Strahl reinigen. Am wandernden Aufprallpunkt spritzt der enorme Druck einen dünnen Strahl Oberflächenmetall nach vorn. Er entfernt Oxide und Schmutz von beiden Platten.
Ohne Schmelzen verbinden. Die frisch gereinigten Flächen werden so hart aufeinandergepresst, dass ihre Atome binden, wobei eine typische wellige Grenzfläche entsteht. Die ganze Verbindung dauert etwa eine Tausendstelsekunde.

Warum es besonders ist. Metalle wie Titan und Stahl bilden beim gemeinsamen Schmelzen spröde Verbindungen, sodass Schmelzschweißen scheitert. Weil das Sprengplattieren sie nie schmilzt, verbindet es Paare, die nichts anderes verbinden kann, über Flächen von vielen Quadratmetern auf einmal.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Fast jedes Paar duktiler Metalle: Stahl mit Edelstahl, Titan, Zirkonium, Nickellegierungen, Kupfer oder Aluminium
Typische Teile: Plattierte Bleche für Druckbehälter, Rohrböden von Wärmetauschern, Aluminium-Stahl-Übergangsverbindungen, elektrische Verbinder für Hütten
Bauteilgröße: Plattierung meist einige Millimeter bis einige Zentimeter dick; Platten bis zu mehreren Metern Breite
Präzision: Gering: Die Platten werden nach dem Verbinden gerichtet, geschnitten und bearbeitet
Oberfläche: Rau und von der Explosion gezeichnet; die Außenfläche wird anschließend geschliffen oder poliert
Geeignete Losgröße: Einzelplatten und Kleinserien auf Bestellung
Werkzeug- und Maschinenkosten: Wenig Maschinen, aber ein genehmigter abgelegener Sprengplatz, Sprengstoffe und Fachpersonal; jede Platte kostet tausende Dollar oder mehr
Geschwindigkeit: Die Verbindung dauert etwa eine Millisekunde; Vorbereiten und Fertigstellen einer Platte dauert Stunden bis Tage

Stärken und Grenzen

Stärken

Verbindet Metallpaare, die sich nicht schmelzschweißen lassen
Verbindet sehr große Flächen in einem Schuss
Keine Wärmeeinflusszone: Jedes Metall behält seine Eigenschaften
Die Verbindung ist oft fester als das schwächere der beiden Metalle

Grenzen

Braucht Sprengstoffe, einen abgelegenen Platz und strenge Sicherheitsregeln
Meist beschränkt auf flache Platten und einfache Rohre
Lärm und Erschütterung schränken ein, wo und wann es möglich ist
Spröde Metalle reißen unter dem Aufprall

Wo es eingesetzt wird

Chemie und ÖlReaktorbehälter und Kolonnen mit Titan- oder Zirkoniumauskleidung
Energie und EntsalzungRohrböden von Wärmetauschern in Kondensatoren
SchiffbauAluminium-Stahl-Übergangsstreifen zum Verbinden von Aluminiumdecks mit Stahlrümpfen
AluminiumhüttenElektrische Verbinder von Aluminium auf Stahl
KunstSkulpturen, durch Sprengen geschichteter Metallbleche entstanden

So erkennen Sie es

Eine Platte mit zwei verschiedenen, Fläche auf Fläche verbundenen Metallen, mit einer vollkommen scharfen Grenze an der Schnittkante.
Unter der Lupe ist diese Grenze wellig, wie eine eingefrorene Welle, statt gerade.
Nirgends Schweißraupen: Die Verbindung ist die ganze Fläche der Platte.

Im Vergleich mit

Rührreibschweißen7.6ebenfalls im festen Zustand, verbindet aber Nähte entlang einer Kante statt ganzer Flächen.Hart- und Weichlöten7.3kann ebenfalls verschiedenartige Metalle verbinden, aber mit einer schwächeren Lotschicht und nur kleine Verbindungen.Explosivumformen4.9nutzt dieselbe Art von Explosion, um ein einzelnes Blech zu formen, statt zwei zu verbinden.

Ansehen

NobelClad · Was das Sprengplattieren ist und warum es bindet

NobelClad · Plattenvorbereitung, Abstand, Sprengstoffschicht und Zündung, Schritt für Schritt

NobelClad · Das industrielle Verfahren vom Start bis zur fertigen Platte

Sichuan Jinglei Science and Technology Co., Ltd. · Eine echte Sprengung im Freien, die eine große Platte plattiert

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Sprengplattieren — Geschichte, Werkstoffe und Grenzen; wenige Fotos
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Eine Explosion schleudert eine Platte so schnell auf eine andere, dass ihre sauberen Flächen ohne Schmelzen binden.
Ein Metallstrahl am Aufprallpunkt reinigt beide Flächen kurz bevor sie sich berühren.
Es ist das Verfahren der Wahl zum Plattieren: teure korrosionsbeständige Metalle über große Flächen auf günstigen Stahl zu verbinden.