Протяженность зоны реакции может существенно влиять на условия сварки, при которых размеры самого заряда всегда ограничены по толщине (величиной Я, см. рис. 122, а) и нередко по ширине, например при облицовке узкой и длинной пластиной. Если размер заряда соизмерим с шириной зоны реакции, то продукты взрыва, расширяясь в поперечном направлении, могут уносить с собой часть заряда до того, как он успеет полностью прореагировать. Чем длиннее зона реакции, тем больше эта опасность. В предельном случае, когда размер заряда очень мал, детонация не распространяется из-за рассеяния энергии при механическом уносе значительной части непрореагировавшего ВВ. Если заряд имеет форму цилиндра диаметром d, то при некотором критическом диаметре dKp детонация становится невозможной. Однако и при d dKp диаметр заряда может существенно влиять на скорость детонации.

При достаточных размерах заряда постоянной плотности детонация, инициированная в какой-то его точке, распространяется от нее с постоянной скоростью с образованием в неограниченной среде сферического фронта детонации. При плоском заряде на некотором расстоянии от точки инициирования устанавливается цилиндрический фронт (рис. 125, а). В специальных схемах, например при облицовке трубчатых изделий (см. рис. 122), образуется плоский фронт детонации.

1 При плоском заряде сложной конфигурации (рис. 125, б) фронт детонации продвигается со скоростью D так, что расстояние от любой его точки до точки инициирования остается минимальным, например ОАВ. При этом любую точку заряда, в частности А, можно рассматривать как самостоятельный инициатор взрыва.

При наличии на пути детонации инертного барьера (рис. 125, в) например участка, свободного от заряда, фронт детонации раздваивается и огибает этот барьер [118]. Встреча сходящихся волн детонации приводит к резкой концентрации напряжений на оси АВ в расположенном под зарядом металле. Это же наблюдается в случае одновременного инициирования взрыва не в одной точке, что при сварке применяется редко.

Огромные давления, развиваемые взрывом, действуют очень кратковременно (в течение микросекунд). Они по крайней мере на порядок выше обычных давлений при статическом нагружении металла. Для анализа процессов, протекающих в нем при таких давлениях и скоростях, применяют гидродинамический подход, так как металл в этих условиях приближается к квазижидкому состоянию, при котором не передаются сдвиговые напряжения.

Напряжения, возникающие на поверхности металла под действием кратковременного импульса давления перемещающегося со скоростью детонации, могут в зависимости от этой скорости распространяться в глубь металла различно. При дозвуковой 180

Рис. 125. Распространение фронта детонации:

а — в неограниченном плоском заряде при точечном инициировании; б—в плоском заряде сложной формы; в — в плоском заряде с инертным барьером

скорости детонации (D [ С, где С — скорость звука в свариваемом металле) успевает развиваться пластическая деформация, частично поглощающая энергию, вводимую в металл при взрыве; заметная пластическая деформация распространяется в металл на ограниченную глубину, а ее интенсивность быстро затухает по мере удаления от места непосредственного действия продуктов детонации. Волна разгрузки (волна растягивающих напряжений), возникающая по окончании сжатия, вызванного давлением газообразных продуктов детонации, при D С имеет сравнительно небольшую амплитуду и, как правило, не опасна ни для металла, ни для сварного соединения.

В случае сверхзвуковой скорости детонации (D С) пластическая деформация не развивается. В металле при этом возникают резко локализованные упругие возмущения — ударные волны. Эти волны действуют на одну часть тела совершенно независимо от того, что происходит в остальной его части. Они медленно затухают и могут приводить к повреждению металла.

При сварке фронт детонации обычно перпендикулярен поверхности металла (рис. 126) или реже направлен к ней под углом, близким к 90°. При Z) С возникает ударная волна, фронт которой наклонен под некоторым углом ß к поверности металла [118]. В области, ограниченной ударным фронтом, металл находится в сжатом состоянии. Давление, развиваемое продуктами детонации на поверхности металла, зависит как от угла, образуемого ее фронтом детонации (чем меньше этот угол, тем больше давление), так и, в меньшей степени, от свойств металла. Например, при D = 6000 м/сек это давление в случае фронта детонации, параллельного и перпендикулярного к поверхности металла, для алюминия равно 360 ООО и 195 ООО кГ/см2, для железа 485 000 и 200 000 кГ/см2 и для меди 510 ООО и 210 000 кГ/см2 [118].

Существенно, что максимальное давление определяется свойствами ВВ и металла и не зависит от толщины заряда Н. Однако