4.2.3. Ударный контакт и сварка взрывом

Сварка взрывом характеризуется использованием энергии взрыва и образующихся затем мощных газовых потоков для пере­мещения свариваемых деталей и создания в них пластических де­формаций, приводящих к образованию соединения в твердой фазе (рис. 4.4). Основной энергоноситель - взрывчатое вещество (ВВ) -3 наносится в виде слоя толщиной δ₀ и инициируется детонато­ром 4. Метаемая пластина 2 толщиной δ₁ под воздействием продуктов взрыва приобретает определенную скорость поле­та v₀. Точка контакта свари­ваемых под углом γ пластин передвигается по поверхности неподвижной пластины 1 толщиной δ₂ со скоростью v_K, не превышающей скорости v_д детонации ВВ. Предполагает­ся что все точки метаемой пластины одновременно движутся нормально к ее поверхности; решающую роль играет давление и установочный угол α. Продук­ты горения ВВ оказывают давление на поверхность свариваемой детали и с большой скоростью «мечут» ее в сторону другой дета­ли. При соударении поверхностей детали очищаются от оксидов, загрязнений и адсорбированных газов, а возникающие при этом деформации обеспечивают образование сварного соединения.

Для сварки взрывом ВВ должны иметь скорость горения (де­тонации) не менее 1500...2000 м/с (так называемые бризантные ВВ). Так как ВВ обычно равномерно распределяется по поверхно­сти свариваемой детали, то скорость сварки практически соответ­ствует скорости детонационной волны.

Скорость соударения свариваемых элементов зависит от ха­рактеристик ВВ, конструкции и материала соединения. Эта ско­рость может быть рассчитана по формулам газодинамики и со­ставляет для стальных пластин около 1500 м/с. Давление, возни­кающее при этом между элементами, достигает 10³ ... 10⁵ МПа.

Благодаря высоким скоростям сварки даже при значительном повышении температуры контактирующих слоев металла, вы­званном соударением и деформацией пластин, процессы диффузии не успевают развиться. Поэтому сварка взрывом перспективна для получения соединений разнородных материалов (сталь - медь, сталь - алюминий, алюминий - титан и т. д.) и применяется как заготовительная операция в прокатном производстве при получении биметалла.

С энергетической точки зрения сварка взрывом весьма выгодна, однако она применима лишь для ограниченного класса конструкций и типов соединений и, кроме того, ее осуществление требует специальных мероприятий по технике безопасности и организации рабочего места.