Εκρηκτική συγκόλληση - τι είναι και πώς χρησιμοποιείται
Πολύ συχνά στη διαδικασία σχεδιασμού των κατασκευών, οι μηχανικοί αντιμετωπίζουν το πρόβλημα της επιλογής υλικών - τα υλικά που είναι ιδανικά για την εκτέλεση ορισμένων δομικών λειτουργιών δεν έχουν τις απαραίτητες ιδιότητες για να ικανοποιήσουν άλλες λειτουργικές απαιτήσεις. Για παράδειγμα, ένα υλικό μπορεί να έχει καλή αντοχή στη διάβρωση, ηλεκτρική αγωγιμότητα και θερμική αγωγιμότητα, αλλά ανεπαρκή σκληρότητα ή αντοχή στη φθορά. Υλικά που παράγονται με συγκόλληση με έκρηξη.
Η εκρηκτική συγκόλληση ως πιθανή τεχνολογική διαδικασία ανακαλύφθηκε κατά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, όταν βρέθηκαν θραύσματα οβίδων συγκολλημένων με άλλα μεταλλικά αντικείμενα μετά την έκρηξη βομβών. Στις αρχές της δεκαετίας του 1960, η DuPont ανέπτυξε μια πρακτική διαδικασία εκρηκτικής συγκόλλησης και την κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Έκτοτε, η τεχνολογία συγκόλλησης με έκρηξη έχει αναπτυχθεί γρήγορα και εφαρμόζεται σε πολλούς τομείς, από την παραγωγή διμετάλλων για τη βιομηχανία πετρελαίου έως σφραγισμένες αρθρώσεις στα ηλεκτρονικά.Τα εξαρτήματα που αποκτήθηκαν με συγκόλληση με έκρηξη κατέστησαν δυνατή την επίτευξη του προηγουμένως ανέφικτου ορίου ζωής του προϊόντος - έως και 30 χρόνια.
Η διαδικασία της συγκόλλησης με έκρηξη είναι με την πρώτη ματιά αρκετά απλή. Τα μέταλλα που πρόκειται να ενωθούν πρέπει να τοποθετηθούν κοντά μεταξύ τους με ένα μικρό κενό. Το εκρηκτικό στρώμα κατανέμεται ομοιόμορφα στην επάνω πλάκα. Η προκύπτουσα δομή σάντουιτς σκάει και σχηματίζεται ένα νέο δομικό υλικό.
Διαδικασία συγκόλλησης με έκρηξη
Από δύο ξεχωριστά και συχνά εντελώς διαφορετικά υλικά, μπορεί να ληφθεί μια ενιαία συγκολλημένη σύνθεση μετάλλου. Διμεταλλική πλάκα Στη συνέχεια μπορούν να υποστούν περαιτέρω επεξεργασία (π.χ. έλαση) για χρήση σε διάφορα προϊόντα. Το πάχος του στρώματος επένδυσης που εφαρμόζεται στο βασικό μέταλλο μπορεί να κυμαίνεται από αρκετά δέκατα του χιλιοστού έως αρκετές δεκάδες εκατοστά.
Παραδείγματα προϊόντων που λαμβάνονται με εκρηκτική συγκόλληση
Μετά τη συγκόλληση, κατά κανόνα, απαιτείται ίσιωμα της προκύπτουσας άρθρωσης, η οποία πραγματοποιείται σε κυλίνδρους ή σε πρέσα. Ακολουθούν λειτουργίες ελέγχου — μηχανικές δοκιμές και υπερηχητικές δοκιμές της ραφής συγκόλλησης.
Η δοκιμή με σμίλη της συγκολλημένης άρθρωσης δείχνει ότι το κάταγμα δεν συμβαίνει κατά μήκος της συγκόλλησης.
Ένα συγκολλημένο δείγμα από ανοξείδωτο χάλυβα και αλουμίνιο υποβάλλεται σε δοκιμή κάμψης. Το κάταγμα έγινε στο αλουμίνιο, όχι στη συγκόλληση
Στην πραγματικότητα, όμως, η διαδικασία είναι πολύ πιο περίπλοκη. Για να επιτευχθεί σύνδεση υψηλής ποιότητας χωρίς αποκόλληση, απαιτείται προσεκτικός έλεγχος ορισμένων τεχνολογικών παραμέτρων και η παραγωγή σύνθετων υλικών υψηλής ποιότητας απαιτεί σημαντική εμπειρία σε αυτό το θέμα.
Το πιο κοινό εκρηκτικό συγκόλλησης είναι ο ιγδανίτης (μίγμα νιτρικού αμμωνίου και καυσίμου υδρογονάνθρακα, πιο συχνά ντίζελ).
Η ποσότητα των εκρηκτικών μπορεί να ποικίλλει πολύ, αλλά οι περισσότερες εργασίες συγκόλλησης πραγματοποιούνται με χρήση εκρηκτικών βάρους 10 ... 1000 kg. Προφανώς, τέτοιες επικίνδυνες εργασίες δεν μπορούν να γίνουν σε ένα κανονικό κατάστημα ηλεκτροσυγκόλλησης παραγωγής. Η αμμοσυγκόλληση θα πρέπει να εκτελείται από αδειούχους και έμπειρους μηχανικούς μακριά από την τοποθεσία των ανθρώπων.Πρέπει να εφαρμόζονται προφυλάξεις σχετικά με την ανατίναξη και την αποθήκευση εκρηκτικών.
Κατά τη διαδικασία συγκόλλησης, δημιουργείται μια πολύ μεγάλη δύναμη στη ζώνη έκθεσης στο εκρηκτικό, η οποία μπορεί να φτάσει αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες τόνους. Τα επιφανειακά ατομικά στρώματα καθενός από τα υλικά που συνδέονται εκτίθενται στον πίδακα πλάσματος. Το πλάσμα προκαλεί το σχηματισμό ενός μεταλλικού δεσμού, στον οποίο τα μέταλλα διαχωρίζονται μεταξύ τους με ηλεκτρόνια σθένους.
Σε πιο μακροσκοπικό επίπεδο, η συγκολλημένη άρθρωση εμφανίζεται ως κυματιστή γραμμή κατά μήκος της κατεύθυνσης της έκρηξης. Το «πλάτος» του σχηματισμού κύματος εξαρτάται από τη γωνία και την ταχύτητα της έκρηξης. Σε ακραίες περιπτώσεις, μπορεί να είναι τόσο μεγάλο που να οδηγεί σε ανεπιθύμητα κενά κάτω από τις κορυφές του κύματος. Η γωνία έκρηξης είναι συνήθως μικρότερη από 30 μοίρες.
Σε αυτή τη φωτογραφία φαίνεται ξεκάθαρα η κυματιστή φύση του δεσμού μεταξύ δύο μετάλλων.
Η συγκόλληση με έκρηξη έχει ένα ευρύ φάσμα υλικών που πρέπει να ενωθούν. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ποιότητα του σύνθετου συγκολλημένου αρμού μπορεί να βελτιωθεί με την τοποθέτηση ενός λεπτού ενδιάμεσου στρώματος μεταξύ δύο διαφορετικών στρωμάτων. Τα σάντουιτς από τέσσερα ή περισσότερα στρώματα μετάλλου δεν είναι επίσης ασυνήθιστα.Ο συνολικός αριθμός πιθανών συνδυασμών διμετάλλων, σύμφωνα με τους ειδικούς, είναι περισσότερες από 260 επιλογές.
Η χρήση διμετάλλων που λαμβάνονται με συγκόλληση με έκρηξη μπορεί να αυξήσει σημαντικά τη διάρκεια ζωής και να αυξήσει την αξιοπιστία του θερμικού, χυτηρίου, εξοπλισμού πετρελαίου, εναλλάκτη θερμότητας και δοχείων στη χημική βιομηχανία. Τα σύνθετα υλικά χάλυβα-αλουμινίου χρησιμοποιούνται στην κατασκευή ηλεκτροδίων.
Τα συγκολλημένα διμεταλλικά φύλλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μεταβατικά στοιχεία κατά τη συναρμολόγηση δομών από διαφορετικά μέταλλα. Οι επιστρώσεις για επενδύσεις από πολύτιμα μέταλλα μπορούν να μειώσουν σημαντικά το κόστος των εξαρτημάτων που προηγουμένως κατασκευάζονταν εξ ολοκλήρου από ακριβά υλικά, ενώ δεν φθείρονται και μερικές φορές λαμβάνουν πολύ υψηλότερα τεχνικά χαρακτηριστικά.
Οι εκρηκτικές συγκολλημένες κατασκευές χρησιμοποιούνται με επιτυχία στην κατασκευή θαλάσσιων κατασκευών επειδή μπορούν να μειώσουν σημαντικά ή να εξαλείψουν πλήρως την ηλεκτροχημική διάβρωση στο θαλάσσιο περιβάλλον. Λεπτά στρώματα υλικών θωράκισης που εφαρμόζονται με αυτή τη μέθοδο συγκόλλησης προστατεύουν το διαστημόπλοιο από την ακτινοβολία.