Płyta stalowa platerowana stalą SS304 dla przemysłu

Metoda spawania wybuchowego została po raz pierwszy zaproponowana przez L. RCa w 1944 r. W teście wybuchu Carl stwierdził, że dwie okrągłe blachy mosiężne o średnicy około 1 cala i grubości 0,035 cala zostały zespawane ze sobą, co było spowodowane pracą wykonaną przez produkty detonacji. W związku z tym zaproponował temat badań spawania metali z wykorzystaniem technologii wybuchowej i ultradźwiękowej. Ponad dekadę później V. Philipchuk ze Stanów Zjednoczonych po raz pierwszy wprowadził technologię spawania wybuchowego do inżynierii przemysłowej. Ponieważ były Związek Radziecki, Niemcy, Wielka Brytania i inne kraje prowadziły systematyczne badania nad teorią spawania wybuchowego i powiązanymi technologiami, teoria i technologia spawania wybuchowego stają się coraz bardziej dojrzałe. Badania nad spawaniem wybuchowym rozpoczęto późno w Chinach, począwszy od lat 60. XX wieku.

W 1968 roku Chen Huojin i inni z Dalian Shipyard pomyślnie przetestowali pierwszą w Chinach płytę z materiałem wybuchowym. Następnie Zachodni Instytut Metali Nieżelaznych prowadził prace badawczo-produkcyjne nad procesem przygotowania wybuchowych kompozytów spawalniczych, a Instytut Mechaniki Chińskiej Akademii Nauk Uniwersytetu Technologicznego Dalian prowadził również badania nad mechaniką udarową spawania wybuchowego materiały. Jako pionierska technologia badań naukowych, spawanie wybuchowe stało się bardzo ważną metodą obróbki metali w dzisiejszym przemyśle. Na przykład przetwarzanie specjalnego sprzętu, takiego jak mieszadła i wieże reakcyjne w zakładach chemicznych, urządzenia do odsalania wody morskiej w zakładach odsalania wody morskiej, nadstopy stosowane na wewnętrzne ściany luf armatnich w przemyśle wojskowym oraz aluminiowe dwuwarstwowe wykładziny rur ciśnieniowych w przemysł nuklearny wymaga wybuchowej technologii spawania.

 

Materiał wybuchowy jest nieodzowną częścią spawania wybuchowego, która zapewnia wymaganą energię. Bardzo ważnym problemem jest sposób umieszczania ładunków wybuchowych. Tradycyjnym sposobem układania materiałów wybuchowych jest układanie materiałów wybuchowych na płycie kompozytowej o równej grubości. Teoretycznie po detonacji materiału wybuchowego fala detonacyjna zacznie przyspieszać i ostatecznie osiągnie stabilną prędkość detonacji. Po ustabilizowaniu procesu detonacji obciążenie wywierane przez siłę wybuchu w celu napędzania ruchu platerowanej płyty również stanie się stabilne, a prędkość zderzenia między płytą podstawową a płytą platerowaną nie ulegnie zmianie. Dlatego też, po rozprzestrzenieniu się fali detonacyjnej na pewną odległość, kształt fali powierzchni styku między płytą platerowaną a płytą podstawową będzie wykazywać stabilną amplitudę i długość fali. Jednak w praktyce tak nie jest. W przypadku materiałów wybuchowych o tej samej grubości, nawet jeśli stan detonacji jest stabilny, kształt fali interfejsu SS304 ze stali platerowanej stalą dla przemysłu nie będzie stabilny, a amplituda i długość fali będą tylko stopniowo wzrastać wzdłuż kierunku propagacji fali detonacyjnej . W przypadku tego zjawiska na podstawie analizy uważa się, że jest ono głównie wynikiem połączonego działania obciążenia detonacyjnego działającego na płytę okładzinową i silnych drgań „blachy przeznaczonej do spawania”, wywołanych kolizją płyty podstawowej. Z badań literaturowych wynika, że ​​jakość łączenia płyt kompozytowych uzyskanych w procesie nierównomiernego rozkładu grubości jest lepsza niż w przypadku tradycyjnego procesu równego rozkładu grubości. Przyjęcie procesu rozkładu materiału wybuchowego o nierównej grubości może skutecznie zapewnić, że obciążenie wywierane na płytę okładzinową przez materiał wybuchowy podczas procesu detonacji pozostaje równomierne i niezmienione, dzięki czemu prędkość zderzenia między płytą okładzinową a podłożem jest stabilna , co może z powodzeniem zapobiegać defektom, takim jak ubytki na interfejsie spawania, spowodowane dużymi zmianami prędkości zderzenia płyt, i jest bardzo pomocne w poprawie jakości wiązania płyty napawającej i podłoża.

W przypadku spawania wybuchowego pierwszym problemem do rozwiązania jest właściwy dobór parametrów procesu, ponieważ dobór parametrów procesu spawania wybuchowego jest bardzo ważnym ogniwem, a różne parametry mają bardzo istotny wpływ na właściwości materiałów kompozytowych uzyskany przez spawanie wybuchowe, co jest bezpośrednio związane z kształtem fali interfejsu łączenia płyty kompozytowej i powiązanymi właściwościami mechanicznymi. Dlatego proces doboru parametrów procesu powinien być racjonalny i rozważny. Powszechnie uważa się, że wysokiej jakości spawanie wybuchowe musi spełniać następujące wymagania.

(1) Strumień ponownego wejścia musi powstać podczas spawania, aby interfejs samooczyścił się i odsłonił świeżą powierzchnię.

(2) Tworząc delikatny i jednolity falisty interfejs.

(3) interfejs wiązania nie pojawia się nad zjawiskiem topnienia ze względu na złożony proces spawania wybuchowego i wiele czynników wpływających, obecne badania teoretyczne nad spawaniem wybuchowym nie są doskonałe. Nie ma kompletnej teorii dotyczącej ważnych zagadnień, takich jak prawo płynięcia metalu pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia oraz wytrzymałość dynamiczna materiałów poddawanych uderzeniom z dużą prędkością. Dlatego nie ma dokładnej metody obliczania szeregu parametrów spawania wybuchowego, a tylko rozsądny zakres można określić za pomocą odpowiedniego wzoru, czyli „okna spawania wybuchowego”. Chociaż przyjęcie wartości w oknie może do pewnego stopnia zapewnić powodzenie spawania wybuchowego, jakość materiałów kompozytowych jest bardzo zróżnicowana. Dlatego bardzo ważny jest wybór spośród wielu pozornie rozsądnych parametrów w oknie spawania wybuchowego. Wymaga to od nas zbadania prawa zmian jakości materiału kompozytowego z parametrami w oknie spawania wybuchowego, które jest również przedmiotem tego artykułu. Parametry okna zgrzewania wybuchowego obejmują: prędkość przemieszczania się punktu kolizji Ⅴ ε, prędkość zderzenia płyty napawania V oraz kąt zderzenia nakładki z podłożem. Kontrolowane parametry procesu obejmują rodzaj materiału wybuchowego, charakter materiału wybuchowego (prędkość detonacji Vd, gęstość p), stosunek masy ładunku na jednostkę powierzchni do ciężaru płyty okładzinowej na jednostkę powierzchni R oraz odległość montażową między płytą okładzinową i podłoże Substrat materiałów wybuchowych.