ריתוך פיצוץ - מה זה וכיצד משתמשים בו
לעתים קרובות מאוד בתהליך של תכנון מבנים, מהנדסים מתמודדים עם בעיית בחירת החומר - לאותם חומרים אידיאליים לביצוע פונקציות מבניות מסוימות אין את התכונות הדרושות כדי לעמוד בדרישות תפעוליות אחרות. לדוגמה, חומר עשוי להיות בעל עמידות טובה בפני קורוזיה, מוליכות חשמלית ומוליכות תרמית, אך לא מספיק קשיות או עמידות בפני שחיקה. חומרים המיוצרים בריתוך פיצוץ.
ריתוך נפץ כתהליך טכנולוגי אפשרי התגלה במהלך מלחמת העולם השנייה, כאשר שברי פגזים מרותכים עם חפצי מתכת אחרים נמצאו לאחר פיצוץ פצצות. בתחילת שנות ה-60, פיתחה דופונט תהליך מעשי של ריתוך נפץ ורשם עליו פטנט בארצות הברית.
מאז, טכנולוגיית ריתוך פיצוץ התפתחה במהירות ומיושמת בתחומים רבים, מייצור בי-מתכות לתעשיית הנפט ועד לחיבורים אטומים באלקטרוניקה.חלקים שהושגו בריתוך פיצוץ אפשרו להגיע לגבול שלא ניתן היה להשיג בעבר של חיי שירות המוצר - עד 30 שנה.
תהליך ריתוך פיצוץ הוא במבט ראשון די פשוט. את המתכות לחיבור יש למקם קרוב זו לזו עם רווח קטן. שכבת הנפץ מפוזרת באופן שווה על פני הצלחת העליונה. מבנה הסנדוויץ' שנוצר מתפוצץ ונוצר חומר מבני חדש.
תהליך ריתוך פיצוץ
משני חומרים נפרדים ולעיתים שונים לחלוטין, ניתן להשיג הרכב מתכת מרותך יחיד. צלחת דו מתכתית לאחר מכן ניתן לעבד אותם (למשל גלגול) לשימוש במוצרים שונים. עובי שכבת החיפוי המיושמת על המתכת הבסיסית יכול לנוע בין כמה עשיריות מילימטר לכמה עשרות סנטימטרים.
דוגמאות למוצרים המתקבלים בריתוך נפץ
לאחר הריתוך, ככלל, נדרש יישור של המפרק המתקבל, המתבצע על גלילים או על מכבש. פעולות בקרה בהמשך - בדיקות מכניות ובדיקה קולית של תפר הריתוך.
בדיקת אזמל של המפרק המרותך מראה שהשבר אינו מתרחש לאורך הריתוך.
מדגם מרותך של נירוסטה ואלומיניום עובר בדיקת כיפוף. השבר אירע באלומיניום, לא בריתוך
אולם במציאות, התהליך הרבה יותר מסובך. על מנת לקבל חיבור איכותי ללא דלמינציה יש צורך בשליטה קפדנית במספר פרמטרים טכנולוגיים, וייצור חומרים מרוכבים איכותיים מצריך ניסיון רב בעניין זה.
חומר נפץ הריתוך הנפוץ ביותר הוא איגדניט (תערובת של אמוניום חנקתי ודלק פחמימני, לרוב דיזל).
כמות חומרי הנפץ יכולה להשתנות במידה רבה, אך רוב פעולות הריתוך מתבצעות באמצעות חומרי נפץ במשקל 10 ... 1000 ק"ג. ברור, עבודה מסוכנת כזו לא יכולה להיעשות בחנות ריתוך ייצור רגילה. ריתוך פיצוץ צריך להתבצע ע"י מהנדסים מורשים ומנוסים הרחק ממקום אנשים. יש ליישם אמצעי זהירות הקשורים לפיצוץ ואחסון חומרי נפץ.
בתהליך הריתוך נוצר כוח גדול מאוד באזור החשיפה לחומר הנפץ, שיכול להגיע לכמה מאות אלפי טונות. השכבות האטומיות פני השטח של כל אחד מהחומרים המתחברים נחשפות לסילון הפלזמה. הפלזמה גורמת ליצירת קשר מתכתי, שבו המתכות מופרדות זו מזו על ידי אלקטרוני ערכיות.
ברמה מאקרוסקופית יותר, המפרק המרותך מופיע כקו גלי לאורך כיוון הפיצוץ. ה"משרעת" של היווצרות הגל תלויה בזווית ובמהירות הפיצוץ. במקרים קיצוניים, הוא יכול להיות כל כך גדול עד שזה גורם לחללים לא רצויים מתחת לפסגות הגל. זווית הפיצוץ היא בדרך כלל פחות מ-30 מעלות.
בתמונה זו, האופי הגלי של הקשר בין שתי מתכות נראה בבירור.
לריתוך פיצוץ יש מגוון רחב של חומרים שצריך לחבר. במקרים מסוימים, ניתן לשפר את איכות המפרק המרותך המרוכב על ידי הנחת שכבת ביניים דקה בין שתי שכבות שונות. גם כריכים של ארבע שכבות או יותר של מתכת אינם נדירים.המספר הכולל של שילובים אפשריים של bimetals, על פי מומחים, הוא יותר מ 260 אפשרויות.
השימוש בבי-מתכות המתקבלות בריתוך פיצוץ יכול להגדיל משמעותית את חיי השירות ולהגדיל את האמינות של ציוד תרמי, יציקה, נפט, מחליפי חום ומיכלים בתעשייה הכימית. חומרים מרוכבים מפלדה-אלומיניום משמשים לייצור אלקטרודות.
יריעות דו-מתכתיות מרותכות יכולות לשמש כרכיבי מעבר בעת הרכבת מבנים ממתכות שונות. ציפויים לבטנות העשויים ממתכות יקרות יכולים להוזיל משמעותית את העלות של חלקים שנעשו בעבר אך ורק מחומרים יקרים, תוך שהם אינם מתדרדרים, ולעיתים אף מקבלים מאפיינים טכניים גבוהים בהרבה.
מבנים מרותכים נפץ משמשים בהצלחה בבניית מבנים ימיים מכיוון שהם יכולים להפחית באופן משמעותי או לחסל לחלוטין קורוזיה אלקטרוכימית בסביבה הימית. שכבות דקות של חומרי מיגון המיושמים בשיטת ריתוך זו מגנות על חלליות מפני קרינה.