Soldadura per explosió: què és i com s'utilitza

Molt sovint, en el procés de disseny d'estructures, els enginyers s'enfronten al problema de la selecció de materials: aquells materials ideals per realitzar algunes funcions estructurals no tenen les propietats necessàries per complir altres requisits operatius. Per exemple, un material pot tenir una bona resistència a la corrosió, conductivitat elèctrica i conductivitat tèrmica, però una duresa o resistència al desgast insuficients. Materials produïts per soldadura per explosió.

La soldadura explosiva com a possible procés tecnològic es va descobrir durant la Segona Guerra Mundial, quan es van trobar fragments de petxines soldades amb altres objectes metàl·lics després de l'explosió de bombes. A principis dels anys 60, DuPont va desenvolupar un procés pràctic de soldadura explosiva i el va patentar als Estats Units.

Des de llavors, la tecnologia de soldadura per explosió s'ha desenvolupat ràpidament i s'aplica en molts camps, des de la producció de bimetalls per a la indústria del petroli fins a juntes segellades en electrònica.Les peces obtingudes per soldadura per explosió van permetre assolir el límit abans inabastable de la vida útil del producte: fins a 30 anys.

El procés de soldadura per explosió és a primera vista bastant senzill. Els metalls a unir s'han de col·locar junts amb un petit buit. La capa explosiva es distribueix uniformement per la placa superior. L'estructura sandvitx resultant esclata i es forma un nou material estructural.

Procés de soldadura per explosió

A partir de dos materials separats i sovint completament diferents, es pot obtenir una única composició metàl·lica soldada. Placa bimetàl·lica A continuació, es poden processar posteriorment (per exemple, enrotllar) per utilitzar-los en diversos productes. El gruix de la capa de revestiment aplicada al metall base pot variar des de diverses dècimes de mil·límetre fins a diverses desenes de centímetres.

Exemples de productes obtinguts per soldadura explosiva

Després de la soldadura, per regla general, cal redreçar la unió resultant, que es realitza sobre rodets o premsa. Segueixen les operacions de control: proves mecàniques i proves d'ultrasons de la costura de soldadura.

Les proves de cisell de la unió soldada mostren que la fractura no es produeix al llarg de la soldadura.

Una mostra soldada d'acer inoxidable i alumini es sotmet a una prova de flexió. La fractura es va produir a l'alumini, no a la soldadura

En realitat, però, el procés és molt més complicat. Per obtenir una connexió d'alta qualitat sense delaminació, és necessari un control acurat d'una sèrie de paràmetres tecnològics, i la producció de compostos d'alta qualitat requereix una experiència considerable en aquesta matèria.

L'explosiu de soldadura més comú és la igdanita (una barreja de nitrat d'amoni i combustible d'hidrocarburs, més sovint dièsel).

La quantitat d'explosius pot variar molt, però la majoria de les operacions de soldadura es duen a terme amb explosius amb un pes de 10 ... 1000 kg. Òbviament, un treball tan perillós no es pot fer en un taller de soldadura de producció normal. La soldadura per explosió ha de ser realitzada per enginyers amb llicència i experiència lluny de la ubicació de les persones i s'han d'aplicar les precaucions relacionades amb l'explosió i l'emmagatzematge d'explosius.

Durant el procés de soldadura, es genera una força molt gran a la zona d'exposició a l'explosiu, que pot arribar a diversos centenars de milers de tones. Les capes atòmiques superficials de cadascun dels materials que s'uneixen estan exposades al raig de plasma. El plasma indueix la formació d'un enllaç metàl·lic, en el qual els metalls estan separats entre si per electrons de valència.

A un nivell més macroscòpic, la unió soldada apareix com una línia ondulada al llarg de la direcció de l'explosió. L'"amplitud" de la formació de l'ona depèn de l'angle i la velocitat de la detonació. En casos extrems, pot ser tan gran que es tradueix en buits no desitjats sota les crestes de l'ona. L'angle de detonació sol ser inferior a 30 graus.

En aquesta foto, la naturalesa ondulada de l'enllaç entre dos metalls és clarament visible.

La soldadura per explosió té una àmplia gamma de materials que s'han d'unir. En alguns casos, la qualitat de la junta soldada composta es pot millorar col·locant una capa intermedia fina entre dues capes diferents. Els entrepans de quatre o més capes de metall tampoc són estranys.El nombre total de combinacions possibles de bimetalls, segons els experts, és de més de 260 opcions.

L'ús de bimetalls obtinguts per soldadura per explosió pot augmentar significativament la vida útil i augmentar la fiabilitat dels equips tèrmics, de fosa, petroli, intercanviadors de calor i contenidors a la indústria química. Els compostos d'acer-alumini s'utilitzen en la fabricació d'elèctrodes.

Les làmines bimetàl·liques soldades es poden utilitzar com a elements de transició quan es munten estructures de diferents metalls. Els recobriments per a revestiments fets de metalls preciosos poden reduir significativament el cost de les peces anteriorment fetes totalment de materials cars, sense deteriorar-se i, de vegades, fins i tot reben característiques tècniques molt superiors.

Les estructures soldades explosives s'utilitzen amb èxit en la construcció d'estructures marines perquè poden reduir significativament o eliminar completament la corrosió electroquímica en el medi marí. Les capes primes de materials de blindatge aplicades per aquest mètode de soldadura protegeixen les naus espacials de la radiació.