لحام الانفجار - ما هو وكيف يتم استخدامه

في كثير من الأحيان في عملية تصميم الهياكل ، يواجه المهندسون مشكلة اختيار المواد - تلك المواد المثالية لأداء بعض الوظائف الهيكلية لا تمتلك الخصائص اللازمة لتلبية المتطلبات التشغيلية الأخرى. على سبيل المثال ، قد يكون للمادة مقاومة جيدة للتآكل ، وموصلية كهربائية ، وموصلية حرارية ، ولكنها غير كافية للصلابة أو مقاومة التآكل. المواد التي ينتجها اللحام بالانفجار.

تم اكتشاف اللحام المتفجر كعملية تكنولوجية محتملة خلال الحرب العالمية الثانية ، عندما تم العثور على شظايا من القذائف الملحومة بأشياء معدنية أخرى بعد انفجار القنابل. في أوائل الستينيات ، طورت شركة دوبونت عملية لحام متفجر عملية وحصلت على براءة اختراع في الولايات المتحدة.

منذ ذلك الحين ، تطورت تقنية اللحام بالانفجار بسرعة ويتم تطبيقها في العديد من المجالات ، من إنتاج المعادن ثنائية المعدن لصناعة البترول إلى الوصلات المختومة في الإلكترونيات.جعلت الأجزاء التي تم الحصول عليها عن طريق اللحام بالانفجار من الممكن الوصول إلى الحد الذي لم يكن من الممكن بلوغه سابقًا من عمر خدمة المنتج - حتى 30 عامًا.

للوهلة الأولى ، عملية اللحام بالتفجير بسيطة للغاية. يجب وضع المعادن المراد ربطها بالقرب من بعضها مع وجود فجوة صغيرة. يتم توزيع الطبقة المتفجرة بالتساوي على اللوحة العلوية. تنفجر بنية السندويتش الناتجة وتتشكل مادة هيكلية جديدة.

عملية اللحام بالانفجار

من مادتين منفصلتين وغالبًا ما تكون مختلفة تمامًا ، يمكن الحصول على تركيبة معدنية ملحومة واحدة. لوحة ثنائية المعدن يمكن بعد ذلك معالجتها (مثل الدرفلة) لاستخدامها في منتجات مختلفة. يمكن أن يختلف سمك طبقة الكسوة المطبقة على المعدن الأساسي من عدة أعشار من المليمتر إلى عدة عشرات من السنتيمترات.

أمثلة على المنتجات التي تم الحصول عليها عن طريق اللحام المتفجر

بعد اللحام ، كقاعدة عامة ، يلزم تقويم الوصلة الناتجة ، والتي تتم على بكرات أو على مكبس. تتبع عمليات التحكم - الاختبارات الميكانيكية والاختبار بالموجات فوق الصوتية لدرزة اللحام.

يوضح اختبار الإزميل للمفصل الملحوم أن الكسر لا يحدث على طول اللحام.

تخضع العينة الملحومة من الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم لاختبار الانحناء. حدث الكسر في الألومنيوم وليس اللحام

ومع ذلك ، فإن العملية في الواقع أكثر تعقيدًا بكثير. من أجل الحصول على اتصال عالي الجودة دون تفريغ ، من الضروري التحكم الدقيق في عدد من المعلمات التكنولوجية ، ويتطلب إنتاج مركبات عالية الجودة خبرة كبيرة في هذا الأمر.

أكثر المتفجرات اللحام شيوعًا هي الإيجادانيت (خليط من نترات الأمونيوم والوقود الهيدروكربوني ، وغالبًا ما يكون الديزل).

يمكن أن تختلف كمية المتفجرات بشكل كبير ، ولكن تتم معظم عمليات اللحام باستخدام متفجرات تزن 10 ... 1000 كجم. من الواضح أن مثل هذا العمل الخطير لا يمكن القيام به في ورشة لحام إنتاج عادية. يجب أن يتم إجراء اللحام بالانفجار بواسطة مهندسين مرخصين وذوي خبرة بعيدًا عن أماكن الأشخاص ، ويجب تطبيق الاحتياطات المتعلقة بتفجير المتفجرات وتخزينها.

أثناء عملية اللحام ، يتم إنشاء قوة كبيرة جدًا في منطقة التعرض للمتفجرات ، والتي يمكن أن تصل إلى عدة مئات من الأطنان. تتعرض الطبقات الذرية السطحية لكل مادة من المواد التي يتم ربطها لنفث البلازما. تحث البلازما على تكوين رابطة معدنية ، حيث يتم فصل المعادن عن بعضها بواسطة إلكترونات التكافؤ.

على مستوى مجهري أكثر ، يظهر المفصل الملحوم كخط متموج على طول اتجاه الانفجار. تعتمد "سعة" تشكيل الموجة على زاوية وسرعة التفجير. في الحالات القصوى ، يمكن أن تكون كبيرة جدًا بحيث ينتج عنها فراغات غير مرغوب فيها تحت قمم الموجة. زاوية التفجير عادة ما تكون أقل من 30 درجة.

في هذه الصورة ، تظهر الطبيعة المتموجة للرابطة بين معدنين بوضوح.

لحام الانفجار لديه مجموعة واسعة من المواد التي تحتاج إلى ربط. في بعض الحالات ، يمكن تحسين جودة الوصلة الملحومة المركبة عن طريق وضع طبقة بينية رفيعة بين طبقتين مختلفتين. كما أن الشطائر المكونة من أربع طبقات أو أكثر من المعدن ليست شائعة أيضًا.العدد الإجمالي للمجموعات المحتملة من الثنائيات ، وفقًا للخبراء ، هو أكثر من 260 خيارًا.

يمكن أن يؤدي استخدام المعادن ثنائية المعدن التي تم الحصول عليها عن طريق اللحام بالانفجار إلى زيادة عمر الخدمة بشكل كبير وزيادة موثوقية المعدات الحرارية والمسبك والبترولية والمبادلات الحرارية والحاويات في الصناعة الكيميائية. تستخدم مركبات الصلب والألمنيوم في تصنيع الأقطاب الكهربائية.

يمكن استخدام الألواح الملحومة ثنائية المعدن كعناصر انتقالية عند تجميع الهياكل من معادن مختلفة. يمكن لطلاءات البطانات المصنوعة من المعادن الثمينة أن تقلل بشكل كبير من تكلفة الأجزاء المصنوعة بالكامل من مواد باهظة الثمن في السابق ، بينما لا تتدهور ، وفي بعض الأحيان تتلقى خصائص تقنية أعلى بكثير.

تستخدم الهياكل الملحومة المتفجرة بنجاح في بناء الهياكل البحرية لأنها يمكن أن تقلل بشكل كبير أو تقضي تمامًا على التآكل الكهروكيميائي في البيئة البحرية. تعمل الطبقات الرقيقة من مواد التدريع المطبقة بواسطة طريقة اللحام هذه على حماية المركبة الفضائية من الإشعاع.