ПРОЦЕСС СВАРКИ ВЗРЫВОМ
Под термином «Сварка взрывом» принято понимать явление прочного соединения двух или нескольких металлических тел, происходящее при высокоскоростном соударении в результате метания их энергией взрыва заряда ВВ, приводящего к необратимой их деформации, характерным признаком которой является волнистая поверхность контакта.
Сварка взрывом - новая и перспективная разновидность сварки давлением. Она позволяет получить биметаллические заготовки и изделия любых размеров из разнообразных разнородных металлов и сплавов, в том числе тех, сварка которых другими способами невозможна. Следует подчеркнуть, что характерной особенностью данного метода является то, что с его помощью возможно прочное соединение на больших (практически неограниченных) поверхностях различной формы: плоской, цилиндрической, сферической и т.п.
Для большинства металлов и сплавов диапазон соответствующих скоростей соударения находятся в пределах от 0,3 до 1,5 км/с. Очевидно, что использование ВВ для этих целях вовсе необязательно, однако, они удобны в обращении и не требуют специального оборудования, как, например, для метания пластин электромагнитными полями.
Механизм сварки взрывом становится более понятным, если его рассматривать в следующем порядке.
При соударении метаемых пластин под некоторым углом, из места их контакта выбрасывается (в направлении еще не сомкнувшейся между ними полости) мощная, но очень тонкая кумулятивная струя, вместе с которой выбрасываются поверхностные слои соударяющихся пластин. Поэтому контакт металлических пластин осуществляется без всяких помех и, главное, без взаимодействия с атмосферным воздухом. Вследствие этого, образование соединения происходит как бы в вакууме, чем принципиально отличается от других видов сварки. Соединение, как правило, имеет характерную волнообразную форму, однако наблюдались соединения и без волнообразования.
Порядок выполнения работы
1. Получила у преподавателя свариваемые пластины. Соединяемые пластины тщательно очистила от пыли, ржавчины, оксидной пленки и отполировала тонкой шкуркой, затем, перед опытом, обезжирила ацетоном. Штангенциркулем 3-х точках замерила геометрические параметры метаемой пластины.
2. По заданной величине безразмерной относительной массы заряда (r) по формуле нахожу толщину слоя заряда (δ0):
где δ0, ρ0 – высота и плотность заряда;
δМ, ρМ – высота и плотность метаемой пластины.
Если найденная толщина слоя заряда 
, то следует повторить вычисления, используя формулу:
где dкр – критический диаметр заряда ВВ.
Согласно графику, приведенному на рис. 1, по найденной величине определяю скорость детонации (D) состава.
Рис. 1. Зависимость скорости детонации состава аммонита 6ЖВ/аммиачная селитра 50/50 при плотности снаряжения ρ=1,0 г/см3 от толщины слоя
3. Исходя из найденного значения скорости детонации и заданных значений: относительной массы заряда (r), первоначального сварочного зазора (h), показателя политропы (n) и начального угла постановки метаемой пластины (α) находим угол поворота по формуле:
Заметим, что расхождение значений угла поворота, полученного по предыдущей формуле и экспериментальными данными уменьшается при уменьшении 
Скорость точки контакта является вторым важным кинематическим параметром, характеризующим фазовую скорость распространения зоны высокого давления по свариваемым поверхностям. Естественно, что при начальном параллельном расположении пластин скорость точки контакта будет равна скорости детонации заряда: Vk=D.
В случае угловой схемы сварки скорость движения точки контакта зависит от начального угла α (Рис.2) и в каждый момент времени может быть определена как:
Рис. 2. Геометрическая схема полета метаемой пластины в некоторый момент времени
Необходимым условием образования соединения при сварке взрывом является то, что скорость точки контакта не должна превышать скорости звука в соединяемых металлах, т.е. Vk < С0
Скорость метания пластины V0, направленная по биссектрисе угла СОВ = γ – β (Рис.2), определяется в этом случае:
Во многих работах скорость метания выбиралась как определяющий параметр, исходя из которого, в дальнейшем рассчитывался угол соударения и скорость движения точки контакта.
Тогда угол соударения находим по формуле:
Рассчитав параметры соударения и сравнив их между собой нахожу относительную ошибку.
4. Из прессшпана раскраиваю и вклеиваю прямоугольную коробочку для заряда ВВ, причем размеры коробочки должны быть следующие: высота бортиков равна толщине слоя ВВ, ширина равна 1,5 ширине метаемой пластины, длина – на 10% δ0 больше длины пластины. По размерам коробочки и начальной плотности заряда вычисляю навеску ВВ.
5. Согласно схемы постановки заряда (рис. 3) и расчетов, проведенным по выше указанным формулам, определяю размеры деревянных сухариков.
Рис. 3. Схема постановки заряда:
1 – детонатор; 2 – заряд ВВ; 3 – метаемая пластина;
4 – передний деревянный сухарик; 5 – задний деревянный сухарик;
6 – нижняя пластина; 7 – основание.
6. Получила приготовленный состав, взвесил необходимое количество и равномерно заполнила коробочку.
7. Во взрывной камере на массивном и ровном основании тщательно уложила нижнюю свариваемую пластину, укрепила передние и задние сухарики, на них положила метаемую пластину.
8. Во взрывной камере павильона произвела подрыв ВВ с помощью электродетонатора.
Начальные данные
Алюминиевые пластины
D = 3,5 км/с – скорость детонации;
δМ = 5 мм – толщина метаемой пластины;
ρМ = 2,72 г/см3 – плотность метаемой пластины;
δ0 = 10 мм – толщина слоя ВВ;
ρ0 = 1 г/см3 – плотность заряда ВВ;
n = 3 – показатель политропы;
- размеры метаемой пластины (алюминий);
h = 2 мм – первоначальный сварочный зазор;
α = 0º - начальный угол постановки метаемой пластины.
Расчет
Находим количество ВВ:
Относительная масса заряда ВВ:
Угол поворота метаемой пластины:
Скорость точки контакта:
Скорость метания пластины:
Скорость движения точки контакта:
Угол соударения:
Вывод: я ознакомилась с современными методами обработки материалов взрывом, в частности, «Сварка взрывом», изучила теоретические закономерности явления, сделала расчет установочных параметров процесса и приготовила взрывчатый состав с заданными свойствами, получила сварное соединение и исследовала его характеристики.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Л.М.Гейман Взрыв, М.: Наука, 1978.- 184с.
2. А,А,Дерибас Физика упрочнения и сварка взрывом. Новосибирск, «Наука».- 1980.-222С.
3. А,А,Дерибас Физика упрочнения и сварка взрывом. Новосибирск,
«Наука».-1975.-182с.
1. 4. В.М.Кудинов, А.Я.Коротеев. Сварка
Влияние чистоты поверхности на формирование поверхности. взрывом в металлургии. М.:Металлургия.-1978.- 168с.
5. Р.Курант, К.Фридрихс Сверхзвуковое течение и ударные волны.-М: Иностранная литература.- 1950.-428с.
6. Ю.А.Конон, Л.Б.Первухин, А.Д.Чудновский Сварка взрывом -М.: Машиностроение.- 1987.-216с.
7. Р.М.Шихвердиев, Ю.А.Гордополов, И.С.Гордополова. Расчет метания пластины скользящей детонационной волной. Препринт. Черноголвка.-1990.-20С.