การเชื่อมแบบระเบิด - มันคืออะไรและใช้อย่างไร

บ่อยครั้งในกระบวนการออกแบบโครงสร้าง วิศวกรมักประสบปัญหาในการเลือกวัสดุ — วัสดุเหล่านั้นที่เหมาะสำหรับการทำหน้าที่โครงสร้างบางอย่างไม่มีคุณสมบัติที่จำเป็นในการตอบสนองความต้องการด้านการปฏิบัติงานอื่นๆ ตัวอย่างเช่น วัสดุอาจมีความต้านทานการกัดกร่อน การนำไฟฟ้า และการนำความร้อนได้ดี แต่มีความแข็งหรือต้านทานการสึกหรอไม่เพียงพอ วัสดุที่เกิดจากการเชื่อมระเบิด

การเชื่อมด้วยระเบิดเป็นกระบวนการทางเทคโนโลยีที่เป็นไปได้ถูกค้นพบในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เมื่อพบชิ้นส่วนของเปลือกหอยที่เชื่อมกับวัตถุโลหะอื่น ๆ หลังจากการระเบิดของระเบิด ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ดูปองท์ได้พัฒนากระบวนการเชื่อมด้วยระเบิดที่ใช้งานได้จริงและจดสิทธิบัตรในสหรัฐอเมริกา

ตั้งแต่นั้นมา เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยแรงระเบิดได้พัฒนาอย่างรวดเร็วและถูกนำไปใช้ในหลายสาขา ตั้งแต่การผลิต bimetals สำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเลียม ไปจนถึงการปิดผนึกรอยต่อในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชิ้นส่วนที่ได้จากการเชื่อมด้วยแรงระเบิดทำให้อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ถึงขีด จำกัด ที่ไม่สามารถบรรลุได้ก่อนหน้านี้ - สูงสุด 30 ปี

กระบวนการเชื่อมระเบิดนั้นค่อนข้างง่ายในขั้นต้น โลหะที่จะต่อต้องวางชิดกันโดยมีช่องว่างเล็กน้อย ชั้นระเบิดจะกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วแผ่นด้านบน โครงสร้างแซนวิชที่เกิดขึ้นจะแตกออกและวัสดุโครงสร้างใหม่จะถูกสร้างขึ้น

กระบวนการเชื่อมระเบิด

จากวัสดุสองชนิดที่แยกจากกันและมักจะแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง สามารถหาส่วนประกอบโลหะเชื่อมเดียวได้ แผ่น Bimetallic จากนั้นสามารถนำไปแปรรูปต่อได้ (เช่น การรีด) เพื่อใช้ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ ความหนาของชั้นหุ้มที่ใช้กับโลหะฐานอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่หนึ่งในสิบของมิลลิเมตรไปจนถึงหลายสิบเซนติเมตร

ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการเชื่อมด้วยแรงระเบิด

ตามกฎแล้วหลังจากการเชื่อมจำเป็นต้องยืดข้อต่อที่เกิดขึ้นให้ตรงซึ่งดำเนินการกับลูกกลิ้งหรือแท่นพิมพ์ ดำเนินการควบคุมตาม — การทดสอบทางกลและการทดสอบอัลตราโซนิกของรอยเชื่อม

การทดสอบสิ่วของรอยเชื่อมแสดงให้เห็นว่าไม่เกิดการแตกหักตามแนวเชื่อม

ตัวอย่างรอยเชื่อมของเหล็กกล้าไร้สนิมและอะลูมิเนียมต้องผ่านการทดสอบการดัดงอ การแตกหักเกิดขึ้นที่อะลูมิเนียม ไม่ใช่รอยเชื่อม

อย่างไรก็ตามในความเป็นจริงกระบวนการนี้ซับซ้อนกว่ามาก เพื่อให้ได้การเชื่อมต่อที่มีคุณภาพสูงโดยไม่มีการหลุดร่อน จำเป็นต้องมีการควบคุมพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีจำนวนหนึ่งอย่างระมัดระวัง และการผลิตวัสดุผสมคุณภาพสูงจำเป็นต้องอาศัยประสบการณ์อย่างมากในเรื่องนี้

วัตถุระเบิดจากการเชื่อมที่พบมากที่สุดคือ igdanite (ส่วนผสมของแอมโมเนียมไนเตรตและเชื้อเพลิงไฮโดรคาร์บอน ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นน้ำมันดีเซล)

ปริมาณของวัตถุระเบิดอาจแตกต่างกันอย่างมาก แต่การเชื่อมส่วนใหญ่ดำเนินการโดยใช้วัตถุระเบิดที่มีน้ำหนัก 10 ... 1,000 กก. เห็นได้ชัดว่างานอันตรายเช่นนี้ไม่สามารถทำได้ในโรงเชื่อมทั่วไป การเชื่อมด้วยระเบิดควรทำโดยวิศวกรที่มีใบอนุญาตและมีประสบการณ์ให้ห่างจากสถานที่ที่มีผู้คนอยู่ ควรใช้ ข้อควรระวังเกี่ยวกับการระเบิดและการจัดเก็บวัตถุระเบิด

ในระหว่างกระบวนการเชื่อม แรงขนาดใหญ่จะถูกสร้างขึ้นในบริเวณที่สัมผัสกับวัตถุระเบิด ซึ่งอาจสูงถึงหลายแสนตัน ชั้นอะตอมของพื้นผิวของวัสดุแต่ละชนิดที่เชื่อมต่อกันนั้นสัมผัสกับพลาสมาเจ็ต พลาสมากระตุ้นให้เกิดพันธะโลหะ ซึ่งโลหะจะถูกแยกออกจากกันด้วยเวเลนซ์อิเล็กตรอน

ในระดับมหภาคมากขึ้น รอยเชื่อมจะปรากฏเป็นเส้นหยักตามทิศทางของการระเบิด "แอมพลิจูด" ของการก่อตัวของคลื่นขึ้นอยู่กับมุมและความเร็วของการระเบิด ในกรณีที่รุนแรง อาจมีขนาดใหญ่จนทำให้เกิดช่องว่างที่ไม่ต้องการใต้ยอดคลื่น มุมระเบิดมักจะน้อยกว่า 30 องศา

ในภาพนี้ จะเห็นลักษณะที่เป็นคลื่นของพันธะระหว่างโลหะสองชนิดอย่างชัดเจน

การเชื่อมแบบระเบิดมีวัสดุหลากหลายประเภทที่ต้องนำมาเชื่อมเข้าด้วยกัน ในบางกรณี คุณภาพของรอยเชื่อมคอมโพสิตสามารถปรับปรุงได้โดยการวางชั้นบางๆ ระหว่างสองชั้นที่แตกต่างกัน แซนวิชที่ทำจากโลหะตั้งแต่สี่ชั้นขึ้นไปก็ไม่ใช่เรื่องแปลกเช่นกันจำนวนรวมของ bimetals ที่เป็นไปได้ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุว่ามีมากกว่า 260 ตัวเลือก

การใช้ bimetals ที่ได้จากการเชื่อมแบบระเบิดสามารถเพิ่มอายุการใช้งานและเพิ่มความน่าเชื่อถือของความร้อน โรงหล่อ อุปกรณ์ปิโตรเลียม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และภาชนะบรรจุในอุตสาหกรรมเคมีได้อย่างมาก คอมโพสิตเหล็กอลูมิเนียมใช้ในการผลิตอิเล็กโทรด

แผ่น bimetallic เชื่อมสามารถใช้เป็นองค์ประกอบการเปลี่ยนแปลงเมื่อประกอบโครงสร้างจากโลหะต่างๆ การเคลือบสำหรับวัสดุบุผิวโลหะมีค่าสามารถลดต้นทุนของชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุราคาแพงก่อนหน้านี้ได้อย่างมาก ในขณะที่ไม่เสื่อมสภาพ และบางครั้งได้รับคุณสมบัติทางเทคนิคที่สูงขึ้นมากด้วยซ้ำ

โครงสร้างรอยเชื่อมที่ระเบิดได้ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในการก่อสร้างโครงสร้างทางทะเล เนื่องจากสามารถลดหรือขจัดการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมทางทะเลได้อย่างมาก วัสดุป้องกันชั้นบาง ๆ ที่ใช้โดยวิธีการเชื่อมนี้ช่วยปกป้องยานอวกาศจากรังสี