Popis. výbuchem. předmětu plošné. kovy, tloušťka. může být je na něm. svařování

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Popis. výbuchem. předmětu plošné. kovy, tloušťka. může být je na něm. svařování"

Dominik Prokop
před 5 lety
Počet zobrazení:

Popis nekonveční technologie svařování výbuchem Technologiee svařování výbuchem je způsobem tlakového spojování

Toto rozdělení je ekvivalentní rozdělení dle ČSN ISO 857, technologii svařování výbuchem tak připadá označení 44.

tvarované do vrstvy podle tvaru svařovaného předmětu plošné svařování, plátování.

Princip této technologie je zobrazen na obrázku obr.

trhavinou. Trhavina je umístěna na vrchní straně na sobě položených svařovaných materiálu.

často se využívá pro projekty americké NASA a vojenské projekty.

1 Popis nekonveční technologie svařování výbuchem Technologiee svařování výbuchem je způsobem tlakového spojování kovových materiálů za studena. V rozdělení metod svařování je uvedeno v norměě ČSN EN Toto rozdělení je ekvivalentní rozdělení dle ČSN ISO 857, technologii svařování výbuchem tak připadá označení 44. Svařovací tlak je vyvozen řízeným výbuchem, při němž se využívá energie výbušniny, střeliva, Nebo výbušniny tvarované do vrstvy podle tvaru svařovaného předmětu plošné svařování, plátování. Touto technologií nesvářet téměř všechny kovy, tloušťka může být od několikk desetin milimetrů až po 20 mm. Princip této technologie je zobrazen na obrázku obr.: 1, je na něm znázorněnn způsob plátování dvou ocelových plátů, které se svaří působením tlaku vyvozeným trhavinou. Trhavina je umístěna na vrchní straně na sobě položených svařovaných materiálu. Svařování výbuchem je technologií méně používanou, je spíše technologií speciální, o tom svědčí i její použití, často se využívá pro projekty americké NASA a vojenské projekty. O tom svědčí například článek pro Materials Sciencee Forum, který dodalo České ministerstvo obrany. V článku se autoři zabývají touto technologií (EXW EXplosion Welding) na vývoji kovového vrstveného balisticky odolného materiálu, který by umožnil při menších tloušťkách dosáhnout stejné odolnosti. Obr.: 1 Průběh svařování

Fyzikální princip svařování výbuchem Při svařování výbuchem (EXW) dojde ke spojení materiálů působením tlaku, který vznikne při detonaci výbušniny umístěné na horní ploše svařovaného materiálu.

2 Fyzikální princip svařování výbuchem Při svařování výbuchem (EXW) dojde ke spojení materiálů působením tlaku, který vznikne při detonaci výbušniny umístěné na horní ploše svařovaného materiálu. Poloha takto svařovaných materiálů může být rovnoběžná nebo šikmá. Sráz desek v místě kontaktu se řídí zákony ideální kapaliny a vzniká při něm rázová vlna s amplitudou tlaku, která dosahuje GPa. Tato hodnota tlaku výrazně převyšuje mez kluzu materiálu v tlaku a proto se pro řešení vzájemného kontaktu materiálů používají vztahy hydrodynamické teorie ideálních kapalin. Sráz desek musí být při vzájemné rychlosti pod hodnotou rychlosti zvuku svařovaných materiálů, ukázka hodnot je v následující tabulce tab.:1. Prostředí Vzduch Voda Železo Hliník Měď Nikl Zirkon Rychlost [m s -1 ] Tab.: 1 -Příklady rychlosti zvuků různých materiálu v složení prostředí a rychlosti zvuku Kovem prostupuje tlaková rázová vlna (obr.:1, 3), která způsobuje výraznou plastickou deformaci materiálu, část materiálu tzv. tlak zůstává na linii srázu a druhá podstatně menší tzv. trysk se pohybuje rychlostí převyšující detonační rychlost trhaviny ve směru jejího hoření. Trysk je tvořen povrchovými oxidy, částicemi kovu, tuky na povrchu, stlačeným horkým vzduchem a jeho stabilita není rovnoměrná, čímž se vytváří typické zvlnění rozhraní dvou materiálů, viz obr. :2.. Plastická deformace je při svařování výbuchem určujícím faktorem vzniku spoje a musí dosáhnout minimálně 30%. Deformace závisí na dynamickém úhlu srázu, rychlosti v místě kontaktu, rychlosti zvuku, hustoty a meze kluzu plátovaného materiálu. Obr.:2 typické zvlnění materiálu

Obr.: 3 Diagram isobarického tlaku vyvinutého

používají sypké trhaviny typu SEMTEX S25,

detonační rychlosti, od 2050 3000 m s -1.

3 Obr.: 3 Diagram isobarického tlaku vyvinutého v kolizním bodě dvou plechu, při svařování výbuchem. Technologie svařování a její možnosti (tloušťky a druhy materiálů, atd.) V současnosti se pro svařování výbuchem používají sypké trhaviny typu SEMTEX S25, S30, S35, výrobce Synthesia Semtín. Uvedené trhaviny jsou směsí pentrinu a hydrogenuhličitanu sodného) mají nízké detonační rychlosti, od m s -1. Detonační tlaky se se pohybují od 1,9 3,5 GPa a zrnitost materiálu je pro svařování optimální. Další používané výbušniny jsou v tabulce tab.:2

Označení RDX PETN TNT Tetryl Lead Azide Detasheet Ammonium Nitrate Složení C3H 6

rychlost [m/s] 8100 8190 6600 780 5010 7020 2655 Tab.

provedeních a modifikacích: Navařování bimetalů a více složkových kompozitů ze

petrochemických a potravinářských zařízení nerezavějící oceli navařování při

trupu s hliníkovou palubou svařovní otěruvzdorných materiálů na ocel atd.

4 Označení RDX PETN TNT Tetryl Lead Azide Detasheet Ammonium Nitrate Složení C3H 6 N 6 O 6 C5H 8 N 12 O 4 C7H 5 N 3 O 6 C7H 5 O 8 N 5 N6Pb NH 4 NO 3 Det. rychlost [m/s] Tab.:2 další výbušniny používané pro EXW Svařování výbuchem se používá v těchto provedeních a modifikacích: Navařování bimetalů a více složkových kompozitů ze speciálních slitin Přístrojová a měřící technika části chemických a petrochemických a potravinářských zařízení nerezavějící oceli navařování při výrobě tepelných výmněníků svařování hliníku a oceli spojení ocelového lodního trupu s hliníkovou palubou svařovní otěruvzdorných materiálů na ocel atd. Výroba expand. voštin Letecký průmysl Švové svařování Bodové svařování Elektrické kontakty, nástroje Navařování práškových mat. Svař. trubkových syst.

5 Velmi dobře se spojují materiály s vysokou plasticitou. Vzhledem k tvorbě svaru při teplotách pod teplotou tavení můžeme svařovat mimo stejných materiálů i různorodé kombinace materiálů, např.: uhlíkovou ocel + CrNi austenitickou ocel, Ocel + měď, Titanm hliník, molybden, nikl, platinu. Nástrojovou ocel, stříbro + měď, nikl, titan, + stříbro, měď. Tloušťka plátovaných plechů může být až 30mm, ale spojují se i 0,1 mm tenké folie pomocí rázu kapaliny. Tloušťka základního materiálu, pokud se jedná o jednostranné svařování plátováním není oemezena. Lze spojovat hliníkové, mosazné, niklové a austenitické folie s měděnou podložkou. Výhody Nevýhody Krátký svařovací čas Speciálněě školená obsluha Minimální ohřev v úzké kontaktní rovině Vysoké bezpečnostní ryziko svařování různých tlouštěk Nemožnost svařování za klasických podmínek spojování různorodých materiálu speciální pracoviště plátování jednostranné i oboustranné Důležitou vlastností je umístění odpalovacího zařízení výbušniny. To hraje důležitou roli z hlediska volného odchodu nečistot, plynu atd. Proto je důležité zvolit vhodně jeho polohu. Na následujících obrázcích je vidět, že odpalovací zařízení je umístěno k středu jedné strany, tak, že detonace se šíří v kruzích a nedojde k vytvoření

6 kapes či jiných nežádoucích defektů. Plyny a nečistoty mají tak možnost volně odcházet ve směru šíření detonační vlny.

Typy svarových spojů Plátováný jednostranné oboustranné Švový Bodový Popis zařízení pro svařování výbuchem Zařízení pro svařování výbuchem není nijak sofistikované, jde spíše o vhodnost a velikost

7 Typy svarových spojů Plátováný jednostranné oboustranné Švový Bodový Popis zařízení pro svařování výbuchem Zařízení pro svařování výbuchem není nijak sofistikované, jde spíše o vhodnost a velikost prostor pro provádění svařování. Musíme mít na paměti, že jde o svařování výbuchem, proto je potřeba velké plochy, některé firmy používají starší lomy, nebo mají přímo vytvořené a uzpůsobené prostory tunelů v podzemí, které tlumí a směrují rázovou vlnu, která vzniká při svařování. Důležité je po svařování svařovaný materiál zkontrolovat jestli je správně svařen, což se nejčastěji provádí zkouškou ultrazvukem ( nedestruktivní metoda ) v celém objemu svařovaných těles. Nebo některou zkouškou destruktivní, na malé části odebranou ze svařence.

8 Obr.: 4 Schéma výroby spo oje technolo ogií EXW obky Obr.:5 Výro

9 Obr.:6 mobilní ultrazvukové zkušební zařízení Postup pro postupu navrhování technologického

=1= = Součásti, jež se mají svařovat, musí mít vyčištěny a

Doporučená drsnost je 3 um, nebo podle kombinace jejich tloušťek.

vzdálenost desek bude 0,4 0,5 násobek nejmenší tloušťky

Velikost musí být tedy taková, aby došlo ke srážce při výbuchu

=6= Některé materiály, jako je zirkon a titan je nutné mechanicky a

=5= Umístí se odpalovací zařízení tak, aby nevznikalii kapsy, či

10 =1= = Součásti, jež se mají svařovat, musí mít vyčištěny a vyleštěnyy plochy, které se mají ksobě svařit. Doporučená drsnost je 3 um, nebo podle kombinace jejich tloušťek. =2= Součásti se umístí paralelně nad sebe, je mezi nimi ponechána mezera. Tato mezera musí být specifikována, zjistí ztabulek pro dané kombinace kovů. Jestliže není tato kombinace v tabulkách, platí potom, ze vzdálenost desek bude 0,4 0,5 násobek nejmenší tloušťky svařovanéhoo materiálu. Velikost musí být tedy taková, aby došlo ke srážce při výbuchu základního materiálu a přivařovaného materiálu. =6= Některé materiály, jako je zirkon a titan je nutné mechanicky a tepelně zpracovat. =5= Umístí se odpalovací zařízení tak, aby nevznikalii kapsy, či jiné překážky, které by bránily odchodd plynů a nečistot zmísta svaru. Často se umísťuje do středu plošných součástí, nebo k jedné straně. Musíme mít na paměti, že dochází k kruhovému šíření detonační vlny. =3= = Aby byla zaručená vzdálenost pro správné svařování je možno součásti ksobě předvařit klasickou technologií. =4= Použitá trhavina se volí sohledem na prostředí, ve kterém bude použita. Rychlost detonace musí být menší než rychlost zvuku. Nejčastěji používané výbušniny jsou v tab.:2.

11 Zdroje Svařování výbuchem [online] , < Technologie svařování [online] , < Kubicek.pdf> Utilization of Technology of Explosive Welding at Development of Multilayer Ballistic Resistant Materials [online].?2008, < %2F0 8%3A% !RIV08-MO0-G41 > DETACLAD Explosion clad manufacturing at Nobelclad Europe S.A. [online] ,< %20Production.pdf> Engineering and Design Basics [online] , < %20Page.pdf> Explosive welding for joining metals [online]. < Explosion welding technology[online] , < elding%20technology/explosion%20weld%20process> Nobelclad technical bulletin nt200 [online] Manufacturing process & product features [online].?2002< < nobelclad_technical_bulletin_nt200.pdf> Explosion Welding [online].<

Podobné dokumenty

Svařování tlakem Podstata metody záleží ve vzájemném přiblížení spojovaných součástí na vzdálenost odpovídající řádově parametru krystalové mřížky.

Svařování tlakem Podstata metody záleží ve vzájemném přiblížení spojovaných součástí na vzdálenost odpovídající řádově parametru krystalové mřížky. Svařování tlakové Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Iveta Konvičná Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz; ISSN 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu