Soldadura por explosión: qué es y cómo se usa

Muy a menudo, en el proceso de diseño de estructuras, los ingenieros se enfrentan al problema de la selección de materiales: aquellos materiales que son ideales para realizar algunas funciones estructurales no tienen las propiedades necesarias para cumplir con otros requisitos operativos. Por ejemplo, un material puede tener buena resistencia a la corrosión, conductividad eléctrica y conductividad térmica, pero dureza o resistencia al desgaste insuficientes. Materiales producidos por soldadura por explosión.

La soldadura explosiva como posible proceso tecnológico se descubrió durante la Segunda Guerra Mundial, cuando se encontraron fragmentos de proyectiles soldados con otros objetos metálicos tras la explosión de bombas. A principios de la década de 1960, DuPont desarrolló un práctico proceso de soldadura explosiva y lo patentó en los Estados Unidos.

Desde entonces, la tecnología de soldadura por explosión se ha desarrollado rápidamente y se aplica en muchos campos, desde la producción de bimetales para la industria del petróleo hasta juntas selladas en electrónica.Las piezas obtenidas mediante soldadura por explosión permitieron alcanzar el límite antes inalcanzable de la vida útil del producto: hasta 30 años.

El proceso de soldadura por explosión es a primera vista bastante simple. Los metales a unir deben colocarse juntos con un pequeño espacio. La capa explosiva se distribuye uniformemente sobre la placa superior. La estructura sándwich resultante estalla y se forma un nuevo material estructural.

Proceso de soldadura por explosión

A partir de dos materiales separados ya menudo completamente diferentes, se puede obtener una única composición de metal soldado. Placa bimetálica luego pueden procesarse más (p. ej., laminarse) para su uso en varios productos. El espesor de la capa de revestimiento aplicada al metal base puede variar desde varias décimas de milímetro hasta varias decenas de centímetros.

Ejemplos de productos obtenidos por soldadura explosiva

Después de la soldadura, por regla general, se requiere enderezar la unión resultante, que se realiza en rodillos o en una prensa. Siguen las operaciones de control: pruebas mecánicas y pruebas ultrasónicas de la costura de soldadura.

La prueba de cincel de la junta soldada muestra que la fractura no ocurre a lo largo de la soldadura.

Una muestra soldada de acero inoxidable y aluminio se somete a una prueba de flexión. La fractura ocurrió en el aluminio, no en la soldadura.

En realidad, sin embargo, el proceso es mucho más complicado. Para obtener una conexión de alta calidad sin deslaminación, es necesario un control cuidadoso de una serie de parámetros tecnológicos, y la producción de materiales compuestos de alta calidad requiere una experiencia considerable en esta materia.

El explosivo de soldadura más común es la igdanita (una mezcla de nitrato de amonio y combustible de hidrocarburo, con mayor frecuencia diésel).

La cantidad de explosivos puede variar ampliamente, pero la mayoría de las operaciones de soldadura se realizan con explosivos que pesan entre 10 y 1000 kg. Obviamente, un trabajo tan peligroso no se puede realizar en un taller de soldadura de producción normal. La soldadura por chorro debe ser realizada por ingenieros autorizados y experimentados lejos de la ubicación de las personas. Se deben aplicar precauciones relacionadas con el chorro y el almacenamiento de explosivos.

Durante el proceso de soldadura se genera una fuerza muy grande en la zona de exposición al explosivo, que puede alcanzar varios cientos de miles de toneladas. Las capas atómicas superficiales de cada uno de los materiales que se unen se exponen al chorro de plasma. El plasma induce la formación de un enlace metálico, en el que los metales se separan entre sí mediante electrones de valencia.

A un nivel más macroscópico, la unión soldada aparece como una línea ondulada a lo largo de la dirección de la explosión. La "amplitud" de la formación de ondas depende del ángulo y la velocidad de detonación. En casos extremos, puede ser tan grande que da como resultado vacíos no deseados debajo de las crestas de la ola. El ángulo de detonación suele ser inferior a 30 grados.

En esta foto, la naturaleza ondulada del enlace entre dos metales es claramente visible.

La soldadura por explosión tiene una amplia gama de materiales que deben unirse. En algunos casos, la calidad de la unión soldada compuesta se puede mejorar colocando una capa intermedia delgada entre dos capas diferentes. Los sándwiches de cuatro o más capas de metal tampoco son infrecuentes.El número total de posibles combinaciones de bimetales, según los expertos, es más de 260 opciones.

El uso de bimetales obtenidos por soldadura por explosión puede aumentar significativamente la vida útil y aumentar la confiabilidad de equipos térmicos, de fundición, de petróleo, intercambiadores de calor y contenedores en la industria química. Los compuestos de acero y aluminio se utilizan en la fabricación de electrodos.

Las láminas bimetálicas soldadas se pueden utilizar como elementos de transición al ensamblar estructuras de diferentes metales. Los revestimientos para revestimientos hechos de metales preciosos pueden reducir significativamente el costo de las piezas que antes estaban hechas completamente de materiales costosos, sin deteriorarse y, a veces, incluso recibir características técnicas mucho más altas.

Las estructuras soldadas explosivas se utilizan con éxito en la construcción de estructuras marinas porque pueden reducir significativamente o eliminar por completo la corrosión electroquímica en el entorno marino. Capas delgadas de materiales de protección aplicados por este método de soldadura protegen a la nave espacial de la radiación.