Robbantásos hegesztés - mi ez és hogyan használják
A szerkezetek tervezése során a mérnökök nagyon gyakran szembesülnek az anyagválasztás problémájával - azok az anyagok, amelyek bizonyos szerkezeti funkciók elvégzésére ideálisak, nem rendelkeznek az egyéb működési követelmények teljesítéséhez szükséges tulajdonságokkal. Például egy anyag jó korrózióállósággal, elektromos vezetőképességgel és hővezető képességgel rendelkezik, de nem kellően kemény vagy kopásálló. Robbantásos hegesztéssel előállított anyagok.
A robbanékony hegesztést, mint lehetséges technológiai eljárást a második világháború idején fedezték fel, amikor a bombák robbanása után más fémtárgyakkal hegesztett lövedékek töredékeit találták. Az 1960-as évek elején a DuPont egy praktikus robbanékony hegesztési eljárást fejlesztett ki és szabadalmaztatta az Egyesült Államokban.
Azóta a robbantásos hegesztési technológia gyorsan fejlődött, és számos területen alkalmazzák, a kőolajipar számára készült bimetálgyártástól az elektronikai tömített kötésekig.A robbantásos hegesztéssel nyert alkatrészek lehetővé tették a termék élettartamának korábban elérhetetlen határának elérését - akár 30 évig.
A robbantásos hegesztés folyamata első pillantásra meglehetősen egyszerű. Az összeillesztendő fémeket kis hézaggal szorosan egymás mellé kell helyezni. A robbanóréteg egyenletesen oszlik el a felső lemezen. Az így létrejövő szendvicsszerkezet felrobban, és új szerkezeti anyag keletkezik.
Robbantásos hegesztési eljárás
Két különálló és gyakran teljesen eltérő anyagból egyetlen hegesztett fémösszetétel állítható elő. Bimetall lemez azután tovább feldolgozhatók (pl. hengerelhetők) különféle termékekben való felhasználás céljából. Az alapfémre felvitt burkolóréteg vastagsága néhány tizedmillimétertől több tíz centiméterig változhat.
Példák robbanásveszélyes hegesztéssel előállított termékekre
A hegesztés után általában a kapott kötés kiegyenesítésére van szükség, amelyet hengereken vagy présen kell elvégezni. Ellenőrzési műveletek következnek – mechanikai vizsgálatok és a hegesztési varrat ultrahangos vizsgálata.
A hegesztett kötés vésővizsgálata azt mutatja, hogy a törés a varrat mentén nem következik be.
A rozsdamentes acél és alumínium hegesztett mintáját hajlítási tesztnek vetik alá. A törés az alumíniumban történt, nem a varratban
A valóságban azonban a folyamat sokkal bonyolultabb. A kiváló minőségű, rétegelválasztás nélküli kapcsolat kialakításához számos technológiai paraméter gondos ellenőrzése szükséges, és a jó minőségű kompozitok előállítása jelentős tapasztalatot igényel ezen a területen.
A leggyakoribb hegesztési robbanóanyag az igdanit (ammónium-nitrát és szénhidrogén üzemanyag keveréke, leggyakrabban dízel).
A robbanóanyagok mennyisége széles határok között változhat, de a legtöbb hegesztési műveletet 10 ... 1000 kg tömegű robbanóanyag felhasználásával végzik. Nyilvánvalóan normál hegesztőműhelyben nem lehet ilyen veszélyes munkát végezni. A robbantási hegesztést engedéllyel rendelkező és tapasztalt mérnökök végezhetik emberektől távol.A robbantással és a robbanóanyagok tárolásával kapcsolatos óvintézkedéseket kell alkalmazni.
A hegesztési folyamat során a robbanóanyag expozíciós zónájában nagyon nagy erő keletkezik, amely elérheti a több százezer tonnát is. Az egyesített anyagok felületi atomi rétegei a plazmasugárnak vannak kitéve. A plazma fémes kötés kialakulását idézi elő, amelyben a fémeket vegyértékelektronok választják el egymástól.
Makroszkópikusabb szinten a hegesztett kötés hullámos vonalként jelenik meg a robbanás iránya mentén. A hullámképződés "amplitúdója" a detonáció szögétől és sebességétől függ. Szélsőséges esetekben olyan nagy is lehet, hogy nem kívánt üregeket eredményez a hullám gerince alatt. A detonációs szög általában kisebb, mint 30 fok.
Ezen a képen jól látható a két fém közötti kötés hullámos jellege.
A robbantásos hegesztéshez sokféle anyag tartozik, amelyeket össze kell kötni. Egyes esetekben a kompozit hegesztett kötés minősége javítható, ha két különböző réteg közé vékony közbenső réteget helyeznek el. A négy vagy több fémrétegből álló szendvicsek sem ritkák.A bimetálok lehetséges kombinációinak teljes száma a szakértők szerint több mint 260 lehetőség.
A robbantásos hegesztéssel nyert bimetálok alkalmazása jelentősen megnövelheti a hőtechnikai, öntödei, kőolajipari berendezések, hőcserélők és tartályok élettartamát és megbízhatóságát a vegyiparban. Acél-alumínium kompozitokat használnak az elektródák gyártásához.
A hegesztett bimetál lemezek átmeneti elemekként használhatók különböző fémekből készült szerkezetek összeszerelésekor. A nemesfémekből készült bélések bevonatai jelentősen csökkenthetik a korábban teljesen drága anyagokból készült alkatrészek költségét, miközben nem romlanak, sőt néha sokkal magasabb műszaki jellemzőket kapnak.
A robbanásveszélyes hegesztett szerkezeteket sikeresen alkalmazzák a tengeri építmények építésénél, mert jelentősen csökkenthetik vagy teljesen kiküszöbölik a tengeri környezetben az elektrokémiai korróziót. Az ezzel a hegesztési módszerrel felvitt vékony árnyékoló anyagok megvédik az űrhajókat a sugárzástól.