爆炸焊接 - 它是什么以及如何使用

在设计结构的过程中，工程师经常面临材料选择的问题——那些非常适合执行某些结构功能的材料不具备满足其他操作要求的必要特性。例如，一种材料可能具有良好的耐腐蚀性、导电性和导热性，但硬度或耐磨性不足。爆炸焊接生产的材料。

爆炸焊接作为一种可能的工艺过程是在第二次世界大战期间发现的，当时在炸弹爆炸后发现了与其他金属物体焊接的炮弹碎片。 1960年代初期，杜邦公司开发出实用的爆炸焊接工艺，并在美国申请了专利。

从那时起，爆炸焊接技术迅速发展并应用于许多领域，从石油工业的双金属生产到电子产品的密封接头。通过爆炸焊接获得的零件可以达到以前无法达到的产品使用寿命极限——长达 30 年。

爆炸焊接的过程乍一看非常简单。要连接的金属必须靠在一起并留有小间隙。爆炸层均匀分布在顶板上。由此产生的夹层结构破裂并形成新的结构材料。

爆炸焊接工艺

从两种独立且通常完全不同的材料中，可以获得单一的焊接金属组合物。 双金属板 然后可以将它们进一步加工（例如轧制）以用于各种产品。施加到基体金属上的熔覆层的厚度可以从零点几毫米到几十厘米不等。

通过爆炸焊接获得的产品示例

焊接后，通常需要对产生的接头进行矫直，这是在辊子或压力机上进行的。接下来是控制操作——焊缝的机械测试和超声波测试。

焊接接头的凿子测试表明断裂不会沿焊缝发生。

对不锈钢和铝的焊接样品进行弯曲试验。断裂发生在铝材上，而不是焊缝

然而，实际上，这个过程要复杂得多。为了获得高质量的无分层连接，必须仔细控制许多工艺参数，而高质量复合材料的生产需要在这方面有丰富的经验。

最常见的焊接炸药是 igdanite（硝酸铵和碳氢化合物燃料的混合物，最常见的是柴油）。

炸药的数量可能相差很大，但大多数焊接操作都是使用重量为 10 ... 1000 kg 的炸药进行的。显然，这样危险的工作在正常的生产焊接车间是做不到的。喷砂焊接应由有执照且经验丰富的工程师在远离人员的地方进行。应采取与喷砂和炸药储存相关的预防措施。

在焊接过程中，炸药暴露区会产生很大的力，可达几十万吨。被连接的每种材料的表面原子层都暴露在等离子体射流中。等离子体诱导金属键的形成，其中金属通过价电子彼此分离。

在更宏观的层面上，焊接接头呈现为沿爆炸方向的波浪线。波浪形成的“振幅”取决于爆炸的角度和速度。在极端情况下，它可能会大到在波峰下产生不需要的空隙。起爆角通常小于30度。

在这张照片中，两种金属之间的波浪状键合清晰可见。

爆炸焊接需要连接的材料范围很广。在某些情况下，可以通过在两个不同层之间放置薄夹层来提高复合焊接接头的质量。四层或更多层金属的夹层结构也并不少见。据专家介绍，双金属可能的组合总数超过 260 种。

使用爆炸焊接获得的双金属可以显着提高使用寿命，提高化工行业中热工、铸造、石油设备、热交换器和容器的可靠性。钢铝复合材料用于制造电极。

当组装不同金属的结构时，焊接双金属板可用作过渡元件。由贵金属制成的衬里涂层可以显着降低以前完全由昂贵材料制成的零件的成本，同时不会变质，有时甚至可以获得更高的技术特性。

爆炸焊接结构成功地用于海洋结构物的建造，因为它们可以显着减少或完全消除海洋环境中的电化学腐蚀。通过这种焊接方法应用的薄层屏蔽材料可保护航天器免受辐射。