El conformado explosivo es una técnica de trabajo de metales en la que se utiliza una carga explosiva en lugar de un punzón o una prensa. Se puede utilizar en materiales para los que una configuración de prensa sería prohibitivamente grande o requeriría una presión irrazonablemente alta, y generalmente es mucho más barato que construir una prensa lo suficientemente grande y con la presión suficientemente alta; por otro lado, es inevitablemente un proceso de producción de trabajo individual , que produce un producto a la vez y con un largo tiempo de configuración. Hay varios enfoques; uno es colocar una placa de metal sobre una matriz , con el espacio intermedio evacuado por una bomba de vacío, colocar todo el conjunto bajo el agua y detonar una carga a una distancia apropiada de la placa. Para formas complicadas, se puede utilizar una matriz segmentada para producir en una sola operación una forma que requeriría muchos pasos de fabricación, o que se fabricaría en partes y se soldaría con una pérdida de resistencia acompañante en las soldaduras. A menudo hay un cierto grado de endurecimiento por trabajo del proceso de conformado explosivo, particularmente en acero dulce .
Las herramientas pueden estar hechas de fibra de vidrio para aplicaciones de tiradas cortas, de hormigón para piezas grandes a presiones medias o de hierro dúctil para trabajos a alta presión; idealmente, las herramientas deben tener una resistencia al límite elástico mayor que el material que se está formando, lo que es un problema ya que la técnica generalmente solo se considera para materiales que son en sí mismos muy difíciles de trabajar.
La primera aplicación industrial comercial del conformado por explosión en los Estados Unidos comenzó en 1950 y fue utilizada hasta la década de 1970 por The Moore Company en Marceline, Missouri. El propósito era formar cilindros metálicos con formas patentadas para su uso como estructura central de ventiladores axiales industriales. Esto se detalla en una publicación de la NASA de 1967 "High-Velocity Metalworking - a survey" en las páginas 73, 82 y 83. Este artículo indica erróneamente el nombre del fundador de la empresa, Robert David Moore Sr., como "ER Moore". En última instancia, Moore sí poseía algunas patentes para los procesos involucrados. [1]
El conformado por explosión se utilizó en la década de 1960 para aplicaciones aeroespaciales, como las placas de arista del avión de reconocimiento SR-71 y varias piezas de cohetes soviéticos; continuó desarrollándose en Rusia, y los comités organizadores de eventos como EPNM tienden a incluir muchos miembros de la ex Unión Soviética. Resultó particularmente útil para fabricar piezas corrugadas de alta resistencia que de otro modo tendrían que fresarse a partir de lingotes mucho más grandes que el producto terminado. Un ejemplo sería el de un constructor de yates que produjo cascos de barco haciendo una "piscina" de hormigón en la que se colocaba chapa metálica y, cuando se llenaba de agua y se disparaba con una explosión, producía una forma de casco completa. [2]
Otros usos de los explosivos para la fabricación aprovechan el efecto de carga hueca , que pone el explosivo en contacto directo con el metal que se va a trabajar; esto se utilizó para el grabado de placas de hierro gruesas ya en la década de 1890. Véase también proyectiles formados explosivamente para una variedad de aplicaciones militares del mismo tipo de tecnología.
A finales de los años 50, la empresa General Electric desarrolló una aplicación para los compuestos de chapa metálica de cinco capas que se habían creado mediante el proceso de conformado explosivo. Los ingenieros de GE utilizaron este innovador material compuesto para producir ánodos de tubos de vacío multicapa (también conocidos como "placas") con características superiores de transferencia de calor. Esta característica le permitió a GE construir tubos de vacío de potencia significativamente mayor a partir de diseños existentes sin costosos cambios de ingeniería, diseño y herramientas, lo que le proporcionó una importante ventaja competitiva en el floreciente mercado de los amplificadores Hi-Fi.
En enero de 1960, se informó en la literatura técnica contemporánea de GE [3] que este material de cinco capas fue el avance de diseño que hizo posible el nuevo 6L6 GC. El 6L6GC era una variante del 6L6 capaz de disipar un 26% más de energía en comparación con el 6L6GB, construido de manera idéntica. Según el ingeniero de General Electric RE Moe, entonces gerente de ingeniería en las instalaciones de GE en Owensboro, Kentucky, [4] estos aumentos fueron posibles gracias a la aplicación del material de placa multicapa mejorado.
GE obtuvo este material de una empresa con sede en Texas (Texas Instruments [5] ) que, según se informa, es la fuente de la materia prima de cinco capas forjada explosivamente especificada por los ingenieros de General Electric. Este fabricante utilizó procesos de forjado de chapa metálica explosiva desarrollados previamente para otro cliente (¿posiblemente la Marina de los EE. UU.?). Los materiales diferentes formados explosivamente habían mejorado sustancialmente la uniformidad de la transferencia de calor gracias a la capa central de cobre.
Los ingenieros de GE rápidamente vieron el potencial de mejorar las características de transferencia de calor en varios diseños de tubos de vacío de pentodo y tetrodo de haz ya populares, incluidos el 6L6GB, el 7189 y, finalmente, el 6550. La aplicación del material de cinco capas (Al-Fe-Cu-Fe-Al) a la fabricación de ánodos resolvió el problema de la acumulación irregular de calor a altos niveles de potencia en las placas de ánodo de pentodos, tetrodos y triodos de potencia. Esta acumulación irregular de calor conduce a la distorsión física de la placa del tubo. Si se permite que continúe, este sobrecalentamiento puntual eventualmente resulta en una deformación que permite el contacto físico y los cortocircuitos posteriores entre la placa, las rejillas y los formadores de haz en el tubo. Estos cortocircuitos por contacto destruyen el tubo.
La novedosa aplicación de este innovador compuesto por parte de General Electric condujo a la creación de la variante 7189A, lanzada a finales de 1959, junto con el 6L6GC y otras variantes. En 1969, también se había desarrollado la variante 6550A para aprovechar los compuestos forjados de forma explosiva. La aplicación de GE permitió mejorar los niveles de potencia en varios diseños de válvulas que ya eran populares, una innovación que ayudó a allanar el camino para los amplificadores de instrumentos musicales y estéreo de válvulas de vacío de potencia sustancialmente mayor en los años 60 y principios de los 70.
GE Ham News, vol. 15, n.º 1, enero-febrero de 1960, págs. 1 y 7, PE Hatfield, RE Moe