Explosionsschweißen geht mit einem Knall los

Schweißen ist oft ein heißer und lauter Prozess. Um gute Ergebnisse zu erzielen, bedarf es im Allgemeinen einer ausgeklügelten Chemie und dem richtigen Wissen. Ganz gleich, ob Sie über Lichtbogen, WIG oder MIG sprechen, diese Aussagen gelten alle.

Das Gleiche gilt für das Explosionsschweißen, obwohl es sich völlig von allen herkömmlichen Handschweißmethoden unterscheidet, die Sie jemals zuvor gesehen haben. Heute werden wir untersuchen, wie diese Technik funktioniert und für welche Anwendungen sie nützlich ist. Feuer im Loch!

Die Technik des Explosionsschweißens ist im Vergleich zu anderen Metallverbindungstechniken relativ neu. In den beiden Weltkriegen des 20. Jahrhunderts wurden häufig Granatsplitter gefunden, die an Panzerplatten klebten. Eine genaue Beobachtung ergab, dass die Granatsplitter tatsächlich an die Metallpanzerung geschweißt und nicht einfach darin eingebettet waren. Angesichts der Tatsache, dass Kollisionen zwischen Schrapnell und Panzerung oft ohne die extreme Hitze typischer Schweißarbeiten stattfinden, deutete dies darauf hin, dass es stattdessen die große Geschwindigkeit des Aufpralls zwischen Schrapnell und Panzerung war, die die Metalle miteinander verschmolz.

Die gleichen Ergebnisse wurden später im Labor reproduziert und das Explosionsschweißen wurde nach dem Zweiten Weltkrieg zu einer verfeinerten Technik entwickelt. 1962 patentierte DuPont ein Verfahren zum Explosionsschweißen, das später unter der Marke „Detaclad“ bekannt wurde.

Beim Explosionsschweißen verbleibt das Metall in der festen Phase, daher wird dies als „Festkörper“-Schweißtechnik bezeichnet. In der gebräuchlichsten Form wird eine dicke Metallplatte, bekannt als „Backer“, flach ausgelegt und mit Abstandshaltern in der Größenordnung von einem Zoll oder weniger darauf platziert. Anschließend wird eine dünnere Metallplatte, der sogenannte „Cladder“, auf die Abstandshalter gelegt, sodass zwischen den beiden zu verschweißenden Platten ein kleiner Spalt entsteht. Vor dem Zusammenfügen werden die beiden Platten plangeschliffen, um Verunreinigungen zu entfernen und eine hochwertige Schweißnaht zu gewährleisten.

Anschließend wird Sprengpulver oben auf die Hülle gepackt. Die Pulverladung wird typischerweise ausgehend von einer Ecke oder Seite des Mantels gezündet. Dadurch entsteht ein Durchschlageffekt durch die Sprengladung, wobei sich die Explosionsfront mit gleichmäßiger Geschwindigkeit über die Oberseite der Hülle bewegt. Dadurch wird die Verkleidung nach und nach in Kontakt mit dem Träger darunter gebracht. Dieser Prozess erzeugt einen Plasmastrahl aus Luft, Oxiden und Verunreinigungen, der vor dem sich schließenden Spalt zwischen den beiden Platten herausgeschossen wird und dabei die Oberflächen der Platten reinigt.

Die resultierende Schweißnaht entsteht durch die plastische Verformung beider Metalle und nicht durch deren Verflüssigung, wie es bei herkömmlichen Schweißverfahren üblich ist. Diese Verbindungen können bis zu 100 % der Festigkeit des Grundmaterials aufweisen und weisen im Vergleich zu Flüssigphasenschweißtechniken in der Regel weniger Probleme in hitzebeeinflussten Bereichen auf. Die Ergebnisse ähneln in dieser Hinsicht denen des Reibschweißens. Die beiden Metallplatten sind über ihre gesamte Fläche durchgehend und gleichmäßig miteinander verbunden.

Das Verfahren ermöglicht das Zusammenschweißen unterschiedlicher Metalle. Dazu gehören sogar ungewöhnliche Kombinationen wie Stahl und Aluminium und sogar einige reaktive Metalle. Unternehmen, die sich auf diese Technik spezialisiert haben, bieten in der Regel Listen mit mehr als 260 verschiedenen Metallkombinationen an, die auf diese Weise verbunden werden können.

Natürlich ist das Explosionsschweißen aufgrund der Heftigkeit der Explosionsreaktion typischerweise auf Platten und einfache zylindrische Formen beschränkt. Die Technik wird häufig zur Herstellung von Rohren oder Tanks mit beschichteten Metalloberflächen für den Einsatz in der chemischen und petrochemischen Industrie eingesetzt. Explosionsschweißen wurde sogar in der Raumsonde Apollo eingesetzt, bei der auf diesem Verfahren eine stabile Übergangsverbindung zwischen Titan und Stahl hergestellt wurde.

Die Raumfahrtbehörde veröffentlichte 1983 sogar ein technisches Memorandum zu diesem Thema, in dem Einzelheiten zum praktischen Nahtschweißen mit Sprengstoff im kleinen Maßstab dargelegt wurden. Die beteiligten Techniken beruhten auf RDX-Sprengstoffen, um lange, gleichmäßige Verbindungen zu erzeugen, die von so hoher, gleichbleibender Qualität waren, dass sie hermetisch abgedichtet waren. In dem Papier wird darauf hingewiesen, dass die Technik bei der Reparatur von Kernreaktoren in Kanada angewendet wurde, sie jedoch auch in anderen Situationen wie der Abdichtung von Pipelines oder anderen Behältern eingesetzt werden könnte.

Angesichts der Verwendung hochexplosiver Sprengstoffe ist diese Technik nicht besonders einfach in der heimischen Garage selbst durchzuführen. Wenn Sie jedoch feststellen, dass Sie eine Platte aus einem Metall mit einem völlig anderen verbinden müssen, um etwas mit nützlichen kombinierten Eigenschaften zu schaffen, ist Explosionsschweißen möglicherweise genau das richtige Werkzeug für Sie. Stellen Sie einfach sicher, dass Sie es an einem sicheren und weit entfernten Ort tun und rufen Sie, bevor Sie den Zünder treffen!

[Kopfzeilenbild: Standbild aus „Explosive Welding“, JRP RC Judd Phillips]