爆炸焊接 - 它是什麼以及如何使用

在設計結構的過程中，工程師經常面臨材料選擇的問題——那些非常適合執行某些結構功能的材料不具備滿足其他操作要求的必要特性。例如，一種材料可能具有良好的耐腐蝕性、導電性和導熱性，但硬度或耐磨性不足。爆炸焊接生產的材料。

爆炸焊接作為一種可能的工藝過程是在第二次世界大戰期間發現的，當時在炸彈爆炸後發現了與其他金屬物體焊接在一起的砲彈碎片。 1960年代初，杜邦公司開發出實用的爆炸焊接工藝，並在美國申請了專利。

從那時起，爆炸焊接技術迅速發展並應用於許多領域，從石油工業的雙金屬生產到電子產品的密封接頭。通過爆炸焊接獲得的零件可以達到以前無法達到的產品使用壽命極限——長達 30 年。

爆炸焊接的過程乍一看非常簡單。要連接的金屬必須靠在一起並留有小間隙。爆炸層均勻分佈在頂板上。由此產生的夾層結構破裂並形成新的結構材料。

爆炸焊接工藝

從兩種獨立且通常完全不同的材料中，可以獲得單一的焊接金屬組合物。 雙金屬板 然後可以將它們進一步加工（例如軋製）以用於各種產品。施加到基體金屬上的熔覆層的厚度可以從零點幾毫米到幾十厘米不等。

通過爆炸焊接獲得的產品示例

焊接後，通常需要對產生的接頭進行矯直，這是在輥子或壓力機上進行的。接下來是控制操作——焊縫的機械測試和超聲波測試。

焊接接頭的鑿子測試表明斷裂沒有沿著焊縫發生。

對不銹鋼和鋁的焊接樣品進行彎曲試驗。斷裂發生在鋁材上，而不是焊縫

然而，實際上，這個過程要復雜得多。為了獲得高質量的無分層連接，必須仔細控制許多工藝參數，而高質量複合材料的生產需要在這方面有豐富的經驗。

最常見的焊接炸藥是 igdanite（硝酸銨和碳氫化合物燃料的混合物，最常見的是柴油）。

炸藥的數量可能相差很大，但大多數焊接操作都是使用重達 10 ... 1000 kg 的炸藥進行的。顯然，這樣危險的工作在正常的生產焊接車間是做不到的。噴砂焊接應由有執照且經驗豐富的工程師在遠離人員的地方進行。應採取與噴砂和炸藥儲存相關的預防措施。

在焊接過程中，炸藥暴露區會產生很大的力，可達幾十萬噸。被連接的每種材料的表面原子層都暴露在等離子體射流中。等離子體誘導金屬鍵的形成，其中金屬通過價電子彼此分離。

在更宏觀的層面上，焊接接頭呈現為沿爆炸方向的波浪線。波浪形成的“振幅”取決於爆炸的角度和速度。在極端情況下，它可能會大到在波峰下產生不需要的空隙。起爆角通常小於30度。

在這張照片中，兩種金屬之間的波浪狀鍵合清晰可見。

爆炸焊接需要連接的材料範圍很廣。在某些情況下，可以通過在兩個不同層之間放置薄夾層來提高複合焊接接頭的質量。四層或更多層金屬的夾層結構也並不少見。據專家介紹，雙金屬的可能組合總數超過 260 種。

使用爆炸焊接獲得的雙金屬可以顯著提高使用壽命，提高化工行業中熱工、鑄造、石油設備、熱交換器和容器的可靠性。鋼鋁複合材料用於製造電極。

當組裝不同金屬的結構時，焊接雙金屬板可用作過渡元件。由貴金屬製成的襯裡塗層可以顯著降低以前完全由昂貴材料製成的零件的成本，同時不會變質，有時甚至可以獲得更高的技術特性。

爆炸焊接結構成功地用於海洋結構物的建造，因為它們可以顯著減少或完全消除海洋環境中的電化學腐蝕。通過這種焊接方法應用的薄層屏蔽材料可保護航天器免受輻射。