Hàn nổ (ốp tấm)

Trạng thái rắn: một vụ nổ đập tấm này lên tấm kia

Hàn nổ liên kết một tấm mỏng kim loại này lên tấm dày kim loại khác bằng cách đập chúng vào nhau bằng một vụ nổ có kiểm soát. Va chạm nhanh và mạnh đến mức các bề mặt sạch liên kết chắc chắn mà không nóng chảy. Nó tạo ra tấm ốp (kim loại kết cấu rẻ được phủ kim loại chống ăn mòn đắt tiền), như titan trên thép, mà không phương pháp hàn nào khác nối được.

Ảnh: Public domain, qua Wikimedia Commons

Hàn nổ · hình chiếu cạnh giữa vụ nổCác số trong vòng tròn khớp với các bước bên dưới; hình vẽ dừng vụ nổ ở giữa chừng, với phần đã liên kết ở bên trái.

Cách hoạt động

Xếp chồng các tấm. Tấm nền dày nằm trên nền cát hoặc thép vững chắc. Tấm ốp mỏng hơn nằm phía trên trên các miếng đệm nhỏ, để lại khe hở thường vài milimet.
Rải thuốc nổ. Một lớp thuốc nổ dạng hạt, cháy chậm đều, thường dày vài centimet, phủ lên tấm ốp.
Kích nổ ở một đầu. Mặt sóng nổ quét qua tấm với tốc độ thường khoảng 2.000–3.000 mét mỗi giây.
Ném tấm ốp xuống. Phía sau mặt sóng, tấm ốp uốn cong và đập vào tấm nền với tốc độ vài trăm mét mỗi giây, ở một góc nhỏ.
Cọ rửa bằng tia kim loại. Tại điểm va chạm đang di chuyển, áp suất khổng lồ phun một tia mỏng kim loại bề mặt về phía trước. Nó lột sạch oxit và bụi bẩn khỏi cả hai tấm.
Liên kết mà không nóng chảy. Các bề mặt vừa được làm sạch bị ép vào nhau mạnh đến mức nguyên tử của chúng liên kết, để lại mặt tiếp giáp lượn sóng điển hình. Toàn bộ mối hàn mất khoảng một phần nghìn giây.

Vì sao nó đặc biệt. Các kim loại như titan và thép tạo hợp chất giòn khi nấu chảy chung, nên hàn nóng chảy chúng thất bại. Vì hàn nổ không bao giờ làm chúng chảy, nó nối những cặp mà không gì khác nối được, trên diện tích nhiều mét vuông cùng lúc.

Thông số chính

Vật liệu: Gần như mọi cặp kim loại dẻo: thép với thép không gỉ, titan, zirconi, hợp kim niken, đồng hoặc nhôm
Chi tiết thường gặp: Tấm ốp cho bình chịu áp, tấm ống bộ trao đổi nhiệt, mối nối chuyển tiếp nhôm–thép, đầu nối điện cho lò luyện
Kích thước chi tiết: Lớp ốp thường dày vài milimet đến vài centimet; tấm rộng đến vài mét
Độ chính xác: Thấp: tấm được nắn phẳng, cắt và gia công sau khi liên kết
Bề mặt hoàn thiện: Thô và có dấu vụ nổ; mặt ngoài được mài hoặc đánh bóng sau đó
Số lượng phù hợp: Tấm đơn chiếc và lô nhỏ làm theo đơn đặt hàng
Chi phí khuôn dụng cụ và máy: Ít máy móc, nhưng cần bãi nổ từ xa có giấy phép, thuốc nổ và nhân viên chuyên môn; mỗi tấm tốn hàng nghìn đô la trở lên
Tốc độ: Mối hàn mất khoảng một phần nghìn giây; chuẩn bị và hoàn thiện một tấm mất hàng giờ đến hàng ngày

Ưu điểm và hạn chế

Ưu điểm

Nối các cặp kim loại không thể hàn nóng chảy
Liên kết diện tích rất lớn trong một lần
Không có vùng ảnh hưởng nhiệt: mỗi kim loại giữ nguyên tính chất
Mối liên kết thường bền hơn kim loại yếu hơn trong hai kim loại

Hạn chế

Cần thuốc nổ, bãi từ xa và quy tắc an toàn nghiêm ngặt
Chủ yếu giới hạn ở tấm phẳng và ống đơn giản
Tiếng ồn và rung động hạn chế nơi và thời điểm có thể làm
Kim loại giòn bị nứt dưới va chạm

Ứng dụng

Hóa chất và dầu mỏBình phản ứng và tháp có lớp lót titan hoặc zirconi
Điện và khử mặnTấm ống bộ trao đổi nhiệt trong bình ngưng
Đóng tàuDải chuyển tiếp nhôm–thép để nối boong nhôm với thân tàu thép
Luyện nhômĐầu nối điện nhôm–thép
Nghệ thuậtTác phẩm điêu khắc tạo bằng cách nổ các tấm kim loại xếp lớp

Cách nhận biết

Một tấm có hai kim loại khác nhau liên kết mặt đối mặt, với ranh giới sắc nét hoàn hảo ở mép cắt.
Dưới kính lúp, ranh giới đó lượn sóng, như gợn sóng đông cứng, thay vì thẳng.
Không có đường hàn nào: mối nối là cả mặt tấm.

So sánh với

Hàn ma sát khuấy7.6cũng ở trạng thái rắn, nhưng nối đường nối dọc mép thay vì cả mặt.Hàn đồng và hàn thiếc7.3cũng có thể nối kim loại khác loại, nhưng với lớp vật liệu phụ yếu hơn và chỉ mối nối nhỏ.Tạo hình bằng nổ4.9dùng cùng loại vụ nổ để tạo hình một tấm đơn thay vì nối hai tấm.

Xem video

NobelClad · Hàn nổ là gì và vì sao nó liên kết

NobelClad · Chuẩn bị tấm, khe hở, lớp thuốc nổ và kích nổ, từng bước một

NobelClad · Quy trình công nghiệp từ đầu đến tấm thành phẩm

Sichuan Jinglei Science and Technology Co., Ltd. · Một vụ nổ ngoài trời thực tế ốp một tấm lớn

Xem ảnh thật

Wikipedia: Hàn nổ — lịch sử, vật liệu và giới hạn; ít ảnh
Tìm ảnh trên Wikimedia Commons

Ghi nhớ

Một vụ nổ ném tấm này lên tấm kia nhanh đến mức các bề mặt sạch liên kết mà không nóng chảy.
Một tia kim loại tại điểm va chạm cọ sạch cả hai bề mặt ngay trước khi chúng chạm nhau.
Đây là phương pháp hàng đầu để ốp tấm: nối kim loại chống ăn mòn đắt tiền lên thép rẻ trên diện tích lớn.