Сварка взрывом (плакирование)

В твёрдом состоянии: взрыв бросает одну плиту на другую

Сварка взрывом приваривает тонкую плиту одного металла к толстой плите другого, сталкивая их контролируемым взрывом. Удар настолько быстрый и мощный, что чистые поверхности прочно соединяются без плавления. Так делают плакированные плиты (недорогой конструкционный металл, покрытый дорогим коррозионностойким), например титан на стали, которые не соединить никаким другим методом сварки.

Фото: Public domain, через Wikimedia Commons

Сварка взрывом · вид сбоку в середине взрываЦифры в кружках соответствуют шагам ниже; на рисунке взрыв остановлен на полпути, с уже соединённой частью слева.

Как это работает

Уложить плиты. Толстая основная плита лежит на прочном основании из песка или стали. Более тонкая плакирующая плита располагается над ней на небольших прокладках, оставляя зазор обычно несколько миллиметров.
Распределить взрывчатку. Ровный слой медленного гранулированного взрывчатого вещества, часто толщиной несколько сантиметров, покрывает плакирующую плиту.
Подорвать с одного конца. Фронт детонации проходит по плите со скоростью обычно около 2 000–3 000 метров в секунду.
Бросить плакирующую плиту вниз. За фронтом плакирующая плита изгибается и ударяет по основной плите со скоростью несколько сотен метров в секунду, под небольшим углом.
Очистить струёй. В движущейся точке столкновения огромное давление выбрасывает вперёд тонкую струю металла с поверхности. Она сдирает оксиды и грязь с обеих плит.
Соединить без плавления. Только что очищенные поверхности прижимаются так сильно, что их атомы связываются, оставляя типичную волнистую границу. Вся сварка занимает около одной тысячной секунды.

Чем она особенна. Такие металлы, как титан и сталь, при совместном плавлении образуют хрупкие соединения, поэтому сварка плавлением их не соединяет. Поскольку сварка взрывом их не плавит, она соединяет пары, которые не соединить ничем другим, на площадях во много квадратных метров сразу.

Ключевые факты

Материалы: Почти любая пара пластичных металлов: сталь с нержавеющей сталью, титаном, цирконием, никелевыми сплавами, медью или алюминием
Типичные детали: Плакированные плиты для сосудов под давлением, трубные решётки теплообменников, переходные соединения алюминий–сталь, электрические разъёмы для плавильных печей
Размер детали: Плакирующий слой обычно от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров; плиты до нескольких метров в поперечнике
Точность: Низкая: плиты после соединения выравнивают, режут и обрабатывают
Качество поверхности: Шероховатая и со следами взрыва; наружную поверхность потом шлифуют или полируют
Подходящая партия: Единичные плиты и малые партии на заказ
Стоимость оснастки и оборудования: Мало оборудования, но нужны лицензированная удалённая площадка для взрывов, взрывчатка и специалисты; каждая плита стоит тысячи долларов и более
Скорость: Сварка занимает около миллисекунды; подготовка и отделка плиты занимают от часов до суток

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Соединяет пары металлов, которые нельзя сварить плавлением
Соединяет очень большие площади за один раз
Нет зоны термического влияния: каждый металл сохраняет свои свойства
Соединение часто прочнее более слабого из двух металлов

Ограничения

Нужны взрывчатка, удалённая площадка и строгие правила безопасности
В основном ограничено плоскими плитами и простыми трубами
Шум и вибрация ограничивают, где и когда это можно делать
Хрупкие металлы трескаются от удара

Где применяется

Химия и нефтьКорпуса реакторов и колонны с титановой или циркониевой облицовкой
Энергетика и опреснениеТрубные решётки теплообменников в конденсаторах
СудостроениеПереходные полосы алюминий–сталь для соединения алюминиевых палуб со стальными корпусами
Выплавка алюминияЭлектрические разъёмы алюминий–сталь
ИскусствоСкульптуры, сделанные взрывом слоистых металлических листов

Как узнать процесс

Плита с двумя разными металлами, соединёнными лицом к лицу, с идеально чёткой границей на срезе.
Под лупой эта граница волнистая, как застывшая рябь, а не прямая.
Нигде нет сварных валиков: соединение — вся поверхность плиты.

Сравните с

Сварка трением с перемешиванием7.6тоже в твёрдом состоянии, но соединяет швы вдоль кромки, а не целые поверхности.Пайка твёрдыми и мягкими припоями7.3тоже может соединять разнородные металлы, но со слабым слоем припоя и только небольшие соединения.Взрывная штамповка4.9использует такой же взрыв, чтобы формовать один лист, а не соединять два.

Смотрите

NobelClad · Что такое сварка взрывом и почему она соединяет

NobelClad · Подготовка плит, зазор, слой взрывчатки и детонация — шаг за шагом

NobelClad · Промышленный процесс от начала до готовой плиты

Sichuan Jinglei Science and Technology Co., Ltd. · Настоящий взрыв на открытом воздухе плакирует большую плиту

Смотреть реальные фото

Википедия: сварка взрывом — история, материалы и ограничения; мало фотографий
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Взрыв бросает одну плиту на другую так быстро, что их чистые поверхности соединяются без плавления.
Струя металла в точке столкновения очищает обе поверхности непосредственно перед их касанием.
Это основной метод плакирования: соединения дорогих коррозионностойких металлов с дешёвой сталью на больших площадях.