Soldagem por explosão - o que é e como é usado

Muitas vezes, no processo de projeto de estruturas, os engenheiros se deparam com o problema de seleção de materiais - os materiais ideais para desempenhar algumas funções estruturais não possuem as propriedades necessárias para atender a outros requisitos operacionais. Por exemplo, um material pode ter boa resistência à corrosão, condutividade elétrica e condutividade térmica, mas dureza ou resistência ao desgaste insuficientes. Materiais produzidos por soldagem por explosão.

A soldagem explosiva como possível processo tecnológico foi descoberta durante a Segunda Guerra Mundial, quando fragmentos de projéteis soldados com outros objetos metálicos foram encontrados após a explosão de bombas. No início dos anos 1960, a DuPont desenvolveu um processo prático de soldagem explosiva e o patenteou nos Estados Unidos.

Desde então, a tecnologia de soldagem por explosão se desenvolveu rapidamente e é aplicada em muitos campos, desde a produção de bimetais para a indústria de petróleo até juntas seladas em eletrônica.As peças obtidas por soldagem por explosão possibilitaram atingir o limite antes inatingível da vida útil do produto - até 30 anos.

O processo de soldagem por explosão é bastante simples à primeira vista. Os metais a serem unidos devem ser colocados juntos com um pequeno espaço. A camada explosiva é distribuída uniformemente sobre a placa superior. A estrutura de sanduíche resultante se rompe e um novo material estrutural é formado.

Processo de soldagem por explosão

A partir de dois materiais separados e muitas vezes completamente diferentes, pode ser obtida uma única composição de metal soldado. placa bimetálica eles podem então ser processados ​​(por exemplo, laminação) para uso em vários produtos. A espessura da camada de revestimento aplicada ao metal base pode variar de vários décimos de milímetro a várias dezenas de centímetros.

Exemplos de produtos obtidos por soldagem explosiva

Após a soldagem, via de regra, é necessário o endireitamento da junta resultante, que é realizada em rolos ou prensa. As operações de controle seguem - testes mecânicos e testes ultrassônicos da costura de solda.

O teste de cinzel da junta soldada mostra que a fratura não ocorre ao longo da solda.

Uma amostra soldada de aço inoxidável e alumínio é submetida a um teste de flexão. A fratura ocorreu no alumínio, não na solda

Na realidade, porém, o processo é muito mais complicado. Para obter uma conexão de alta qualidade sem delaminação, é necessário um controle cuidadoso de vários parâmetros tecnológicos, e a produção de compósitos de alta qualidade requer considerável experiência nesse assunto.

O explosivo de soldagem mais comum é a igdanita (uma mistura de nitrato de amônio e combustível de hidrocarboneto, geralmente diesel).

A quantidade de explosivos pode variar muito, mas a maioria das operações de soldagem são realizadas com explosivos pesando 10 ... 1000 kg. Obviamente, esse trabalho perigoso não pode ser feito em uma oficina de soldagem de produção normal. A soldagem por jateamento deve ser realizada por engenheiros licenciados e experientes, longe do local das pessoas. Devem ser aplicadas precauções relacionadas à detonação e armazenamento de explosivos.

Durante o processo de soldagem, uma força muito grande é gerada na zona de exposição ao explosivo, que pode atingir várias centenas de milhares de toneladas. As camadas atômicas da superfície de cada um dos materiais que estão sendo unidos são expostas ao jato de plasma. O plasma induz a formação de uma ligação metálica, na qual os metais são separados uns dos outros por elétrons de valência.

Em um nível mais macroscópico, a junta soldada aparece como uma linha ondulada ao longo da direção da explosão. A "amplitude" da formação da onda depende do ângulo e da velocidade de detonação. Em casos extremos, pode ser tão grande que resulta em vazios indesejados sob as cristas da onda. O ângulo de detonação é geralmente inferior a 30 graus.

Nesta foto, a natureza ondulada da ligação entre dois metais é claramente visível.

A soldagem por explosão possui uma ampla gama de materiais que precisam ser unidos. Em alguns casos, a qualidade da junta soldada composta pode ser melhorada colocando uma camada intermediária fina entre duas camadas diferentes. Sanduíches de quatro ou mais camadas de metal também não são incomuns.O número total de combinações possíveis de bimetais, segundo especialistas, é de mais de 260 opções.

O uso de bimetais obtidos por soldagem por explosão pode aumentar significativamente a vida útil e aumentar a confiabilidade de equipamentos térmicos, de fundição, petróleo, trocadores de calor e contêineres na indústria química. Compósitos de aço-alumínio são usados ​​na fabricação de eletrodos.

Folhas bimetálicas soldadas podem ser usadas como elementos de transição na montagem de estruturas de diferentes metais. Revestimentos para revestimentos feitos de metais preciosos podem reduzir significativamente o custo de peças anteriormente feitas inteiramente de materiais caros, sem se deteriorar e, às vezes, até receber características técnicas muito mais altas.

Estruturas soldadas explosivas são usadas com sucesso na construção de estruturas marítimas porque podem reduzir significativamente ou eliminar completamente a corrosão eletroquímica no ambiente marinho. Camadas finas de materiais de proteção aplicadas por este método de soldagem protegem a espaçonave da radiação.