Blog Ko Buijs - Explosief vormen van metalen
Explosief lassen van metalen is over het algemeen behoorlijk bekend, maar er zijn nog meer technieken ontwikkeld waarbij gebruik wordt gemaakt van explosieven. Dat wordt ook wel explosieve metaalbewerking genoemd. Dan kan men bijvoorbeeld denken aan lassen, cladden, snijden, vormen, verdichten en het verharden van het metaaloppervlak. In deze blog wordt vooral stilgestaan bij het explosief vormen. Explosief vormen bestaat feitelijk al langer dan explosief lassen en het is vroeger bij toeval ontdekt.
Door Ko Buijs - Innomet Consultancy BV
Het principe berust hierop dat een metalen plaat weg wordt gedreven door een krachtige explosieve schokgolf op een ondermatrijs. In deze ondermatrijs moet wel een vacuüm conditie heersen om tot een goed resultaat te komen. Op de onderstaande schets wordt dit proces verder duidelijk gemaakt. 
Het vormen van een metaalplaat m.b.v. schokgolven.
In tegenstelling tot mechanisch deformeren, waar altijd een positief en een negatief matrijsdeel voor nodig is, kan hier volstaan worden met slechts een ondermatrijs. Meestal wordt de ruimte boven de te vervormen metaalplaat gevuld met water, zodat de schokgolven zich homogeen kunnen verdelen door de watermassa. Het explosief wordt dus in dit water tot ontploffing gebracht m.b.v. een detonator. Het grote voordeel van dit proces is dat het gedeformeerde metaal spanningsvrij is. Bovendien gedraagt dit gedeformeerde metaal zich isotropisch en dat betekent dat in alle richtingen de mechanische waarden gelijk zijn. Dat kan voor bepaalde toepassingen een enorm voordeel zijn. Deze bijzondere eigenschappen worden verkregen doordat de vervormingssnelheden vele malen hoger zijn dan de kritische omzettingssnelheden van de verschillende structuren. Dat is bij roestvast staal een belangrijk gevolg om bijvoorbeeld deformatiemartensiet te voorkomen. Vooral als de magnetische permeabiliteit een belangrijke rol speelt, is dit van groot belang want deformatiemartensiet is namelijk te magnetiseren. Dit is vooral relevant als er bijvoorbeeld een RVS-behuizing voor een kompas gemaakt moet worden. De geringe hoeveelheid deformatiemartensiet, zal de werking van het kompas namelijk sterk negatief beïnvloeden.
Tijdens de grote impact van de schokgolven, blijkt het metaal zich superplastisch te gaan gedragen. Het gevolg is o.m. dat in scherpe hoeken van een ondermatrijs het gevormde metalen product geen afrondingen zal krijgen. De matrijs zal zich geheel vullen met het aanwezige metaal, zodat de omzetting van het product ook scherp wordt. Indien bewerkingsgroeven in het matrijs aanwezig zijn, dan worden deze terug gevonden op het oppervlak van het gevormde product. In principe zijn alle metalen en legeringen geschikt om gevormd te worden met dit bijzondere explosieve proces. Wel zijn het vaak kleine series die hiervoor in aanmerking komen, want het is een vrij arbeidsintensief proces. Ook is het niet zomaar op ieder gewenste plek uit te voeren, omdat er voldaan moet worden aan strenge eisen. De persoon die dit proces uitvoert, zal een geaccrediteerde springmeester moeten zijn. Grotere series worden bij voorkeur nog steeds gedaan met het mechanisch vervormen. Toepassingen van explosief vormen zijn onder meer gevelbeplatingen, complexe bochten, velgen van racewagens, uitlaatsystemen voor gasturbines, onderdelen t.b.v. de luchtvaart etc. Ook producten die zich moeilijk laten dieptrekken, komen voor dit proces in aanmerking.
Bovenstaande uiteenzetting valt dus onder de rubriek explosieve metaalbewerking. Wellicht interessant om te weten dat naast het explosief lassen ook technieken bestaan om metalen explosief te sinteren en te verdichten. Zelfs explosief smeden is mogelijk, maar zal in de praktijk niet vaak voorkomen. Voorts bestaat explosief harden en ontlaten alsmede snijtechnieken. Dat laatstgenoemde wordt vaak gedaan met explosieve snijlinten die bijvoorbeeld een gat in een scheepshuid van een gezonken schip kunnen snijden onder water. Ondanks de opsomming van diverse explosieve processen, blijft het explosief bekleden de belangrijkste vorm van explosieve metaalbewerking. Feitelijk is dat een variant van explosief lassen. Dankzij de ontstane schokgolven worden geringe laagjes van het oppervlak superplastisch, waardoor de schokgolf zich kan aftekenen. Daardoor breekt de oxidehuid van beide metalen in een extreem korte tijd, waardoor deze verdwijnt in een zogenaamde jet. De grote druk zorgt ervoor dat de atomen van de twee verschillende oxidevrije metaaloppervlakken in elkaars beïnvloedingssfeer komen, waardoor bij kamertemperatuur een perfecte metaalbinding ontstaat. Deze vorm van lassen wordt ook wel kouddruklassen genoemd.
