تبلیغات
ساخت و تولید- مکانیک - جوشكاری انفجاری و كاربردهای آن

ساخت و تولید- مکانیک

در این مقاله، سعی شده است تعریفی كلی از فرایند جوشكاری انفجاری، همراه با برخی عوامل موثر در این روش، ارائه شود. البته از آنجا كه حل تحلیلی فرایند جوشكاری انفجاری، به متغیرهای بسیاری از جمله جنس صفحات، فاصله صفحات، زاویه صفحات نسبت به یكدیگر، نوع مواد منفجره، سرعت انفجار و بسیاری عوامل دیگر بستگی دارد، فقط به بررسی مكانیزم روش و برخی راه‌حل‌های تجربی مطرح در این زمینه، خواهیم پرداخت. همچنین، شبیه‌سازی موج‌های فصل مشترك قطعات، خصوصیات مواد منفجره و برخی كاربردهای متداول جوشكاری انفجاری را بررسی خواهیم كرد.

جوشكاری را می‌توان فرایند اتصال دو یا چند جسم (اغلب فلزی) توسط متمركزكردن نیرو برای یكپارچه كردن جسم نامید. شاید اولین عمل اتصال فلزات در زندگی انسان، لحیم‌كاری بوده كه معمولاً از یك فلز واسطه برای اتصال دو فلز استفاده می‌شده است. فرایندهای اولیه جوشكاری نظیر جوشكاری به روش آهنگری یا پرس‌كاری سرد كه حدود 4هزارسال پیش توسط انسان مورداستفاده قرار می‌گرفت، فرایندهای جوشكاری در فاز جامد بودند. در قرن حاضر، روش‌های دیگری نظیر جوشكاری اصطكاكی، جوشكاری پاششی و جوشكاری اولتراسونیك كه همگی در فاز جامد صورت می‌گیرد، ابداع شده است. جدیدترین فرایند جوشكاری در فاز جامد، جوشكاری انفجاری است. چگونگی جوشكاری انفجاری، به عوامل متعددی نظیر مكانیزم عمل، نوع مواد منفجره، نوع فلزات كه می‌بایستی جوش داده شوند و بسیاری عوامل دیگر بستگی دارد، كه بررسی تحلیلی آن را مشكل می‌سازد. مثلاً، مشكلاتی كه بر اثر انعكاس امواج صوتی ناشی از انفجار در صفحات به وجود می‌آید، غالباً رضایت‌بخش نیستند، اما چون حجم بسیار زیادی از جوشكاری‌های صنعتی از پوشش صفحات بزرگ تا فرم‌دهی صفحات مركب برای استفاده در ساختمان مخازن تحت فشار و مبدل‌های حرارتی توسط این روش به نحو بهتری صورت می‌گیرد، اثرات نامطلوب گفته شده، تحت‌الشعاع قرار گرفته و كاربرد این روش افزایش یافته است.

 

تاریخچه و سیر پیشرفت جوشكاری انفجاری

گرچه جوشكاری انفجاری در قرن حاضر روشی شناخته شده است، اما روش‌های متداول جوشكاری كه هم‌اكنون برای اتصال قطعات مختلف به كار می‌روند، از سه هزار سال پیش از میلاد شناخته شده بودند. تا قرن نوزدهم تنها روش اتصال قطعات به یكدیگر، روش فورجینگ (آهنگری) بود تا اینكه با پیدایش باطری‌های الكتریكی، ژنراتورها و استفاده از اكسیژن و استیلن، فرایند جوشكاری به روش ذوبی اختراع شد و تاكنون با ابداع روش‌های نوین جوشكاری پیشرفت‌های زیادی در این زمینه صورت گرفته است كه از آن جمله می‌توان به جوشكاری قوسی بافلاكس محافظ، جوشكاری با پرتو الكترون‌ها و جوشكاری با لیزر اشاره كرد.

جوشكاری انفجاری بعد از جنگ جهانی اول موردتوجه قرار گرفت. در طول این جنگ، مشاهده شد تكه‌هایی كه از متلاشی‌شدن پوشش فلزی گلوله‌های توپ یا بمب، با سرعت خیلی زیاد رها می‌شدند، در تیرهای فولادی و دیگر سطوح فلزی فرو می‌رفتند، اما در آن زمان هیچ برخورد علمی با این موضوع نشد. اولین كسی كه جوشكاری تحت سرعت بالای برخورد را مورد توجه قرارداد «كارل» بود. او در آزمایش‌های خود، دو نیمه برنج سخت كه توسط مواد منفجره و تحت سرعت بالا به یكدیگر برخورد كرده بودند را مورد بررسی قرارداد و متوجه شد كه این اتصال بر اثر ذوب به وجود نیامده است بلكه توسط مكانیزم جوش در فاز جامد تشكیل شده است و عامل اتصال دو قطعه، ایجاد موج در سطح مشترك آنها بوده است.

 

مكانیزم جوشكاری انفجاری

جوش انفجاری، تحت ضربه‌ای مایل و با سرعت بالا انجام می‌گیرد. به این ترتیب كه انفجار باعث می‌شود تا یك موج ضربه‌ای مایل در فصل مشترك قطعات ایجاد شود. همین امر موجب می‌شود فلز جامد به صورت سیال رفتار كند. بر اثر همین ضربه، قشر جهنده‌ای از ذرات فلز با سرعت زیاد در سطح دو فلز تشكل می‌شود كه به آن جت فلز گویند و باعث تمیزشدن سطح دو صفحه از اكسید و مواد خارجی شده و بر اثر فشار حاصل از انفجار، عمل اتصال انجام می‌پذیرد.

فرم كلی یك جوش انفجاری در شكل (1) نشان داده شده است. در این شكل، صفحه بالایی موسوم به «صفحه پرنده» است كه با زاویه ? نسبت به صفحه زیرین موسوم به «صفحه ساكن» قرار داشته و صفحه ساكن نیز روی یك تكیه‌گاه به نام سندان قرار دارد. سطوح فوقانی صفحه پرنده، توسط یك لایه ضربه‌گیر محافظت می‌شود و این قشر ضربه‌گیر می‌تواند از لاستیك پلی‌تن یا مقوا و یا حتی یك قشر ضخیم رنگ باشد. یك لایه از مواد منفجره به صورت ورقه‌ای و یا به شكل پودری، بر روی قشر محافظ قرار می‌گیرد.

فشار زیاد برخورد دوصفحه و امواج حاصل از انفجار، باعث به‌وجود آمدن نیروی زیاد می‌شود، به طوری كه از مقاومت فلز در ناحیه تماس، می‌توان صرفنظر كرد و ماده را همانند یك سیال درنظر گرفت. بنابراین لازم است با فلز همانند یك سیال رفتار شده و در محاسبات همانند یك سیال عمل شود. اندازه سرعت صفحه پرنده، به نوع و میزان و همچنین چگالی ماده انفجاری بستگی دارد.

شكل2 زمان كوتاهی پس از انفجار را نشان می‌دهد. قبل از اینكه موج به انتهای خرج برسد، جهت سرعت صفحه پرنده پس از انفجار، به سهولت قابل تشخیص نمی‌باشد.

برای انجام جوشكاری انفجاری چند شرط وجود دارد. یكی از آنها این است كه وقتی صفحات به صورت موازی قرار می‌گیرند شرایطی به وجود آید كه هوای تولیدشده توسط جت فلز بتواند از ناحیه فصل مشترك قطعات خارج شود. این جت فلز باعث تمیز شدن سطوح دوصفحه فلز از قشر اكسید و مواد زائد خواهد شد و به صورت پاشش فلزی ظاهر شده و باعث كاهش جرم جزئی می‌شود.

 

موج‌های فصل مشترك قطعات

برای درك بهتر موج‌هایی كه در فصل مشترك قطعات ایجاد می‌شود، همچنین تحلیل ریاضی فرایند فوق، اهمیت مشاهده جریان روشن می‌شود. گرچه جوش با فصل مشترك مستقیم نیز امكان تولید دارد، اما در شرایط جوشكاری، موج‌ها سبب استحكام جوش خواهند شد.

یكی از روش‌های مشاهده موج‌های فصل مشترك این است كه تعداد زیادی لایه‌های فلزات مختلف را روی هر دو صفحه پرنده و ساكن، توسط آبكاری الكتریكی به وجود آورده و پس از عمل جوشكاری، توسط مشاهده متالورژیكی، موج‌ها را مشاهده كرد.

دومین گروه از مكانیزم‌های مشاهده امواج، این است كه شرایط را كاملاً شبیه‌سازی كرده و همان شرایط را از طریق جریان‌های مختلف سیالات مشاهده می‌كنند. برای این كار، از جریان سیالاتی كه با سرعت‌های مختلف حركت می‌كنند، استفاده می‌شود. این روش مشاهده امواج در شكل (3) مشاهده می‌شود.

 

شكل موج‌ها به عدد رینولدز جریان بستگی دارد. برای Re=55 یك جریان كاملاً توسعه یافته خواهیم داشت، اما با افزایش عدد رینولدز، الگوی جریان غیرمنظم و مغشوش می‌شود همان‌طوری كه از شكل(3) مشخص است در سرعت‌های بالای (VF) وقتی كه فشار برخورد بسیار بالاست، می‌توان جریان را نیوتنی با تقریب خوب فرض كرد.

عدد رینولدز برای صفحاتی كه از یك جنس باشند، به صورت:

و برای حالتی كه صفحات از دو جنس مختلف باشند، به صورت مقابل محاسبه می‌شود:

كه در آن H سختی فلز و برحسب (N/m2)، VF سرعت صفحه پرنده (m/s) و f چگالی برحسب (kg/m3) است.

همان‌طور كه قبلاً نیز گفتیم، تشكیل جوش انفجاری به سرعت انفجار و در نتیجه سرعت صفحه پرنده بستگی دارد و می‌بایستی توجه شود كه از حدی نیز بیشتر نباشد و كمتر از سرعت صوت در فلزات مورد جوشكاری (تقریبا km/s4) باشد.

در آزمایشاتی كه صورت گرفته است، مشخص شده كه اگر سرعت انفجار km/s7 باشد، باعث فشار ضربانی بسیار بزرگی می‌شود كه تاثیرات قابل توجهی در مقاومت كششی قطعات داشته و پدیده‌ای به شكل از هم گسیختگی را به وجود می‌آورد.

 

برخی كاربردهای جوشكاری انفجاری

یكی از گسترده‌ترین كاربردهای جوشكاری انفجاری، روكش‌دهی صفحات مسطح است كه در مورد صفحات بزرگ به دلیل برخی مشكلات (دفرمه شدن و پیچیدگی) محدود می‌شود، به طوری كه روكش‌دهی فلزات تنها توسط غلطك‌كاری یا جوشكاری لایه‌ای امكان‌پذیر است.

معمولاً هدف از پوشش‌دهی صفحات با صفحه‌ای از جنس دیگر، نیاز به مقاومت در برابر خوردگی، بهبود انتقال حرارت، بالابردن مقاومت یا استحكام قطعه، بهبود خواص الكتریكی و غیره است. معمولاً برای فرایندهای شیمیایی، از پوشش‌هایی گران‌قیمت نظیر نیكل، فولاد ضدزنگ، تیتانیم و... استفاده می‌شود. مثلاً، اگر بخواهیم از فولاد ضدزنگ در مخازن استفاده كنیم و مخزن را یكپارچه بسازیم، هزینه زیادی صرف كرده‌ایم. در صورتی كه ساخت مخزن توسط لایه‌ای نازك از این فولاد به صورت پوششی روی فولاد معمولی و توسط جوشكاری انفجاری، هزینه را بسیار پایین می‌آورد.

مزایای جوشكاری انفجاری را می‌توان به صورت زیر فهرست كرد:

  1. ساخت مخازن از 2 لایه تا چند لایه
  2. اتصال فلزات غیرهمجنس، مثلاً فولاد و آلومینیم، در صنایع كشتی‌سازی نتایج خوبی را ارائه كرده است.
  3. جوشكاری فلزات با درجات ذوب متفاوت كه نمی‌توان توسط جوشكاری ذوبی آنها را به هم جوش داد.
  4. كاهش هزینه‌های اتصال قطعات، به ویژه قطعات بزرگ.

گفتیم كه یكی از گسترده‌ترین كاربردهای جوشكاری انفجاری در روكش‌دهی صفحات مسطح است، اما كاربردهای بسیار دیگری نیز می‌توان برای آن درنظر گرفت كه برخی از آنها عبارتند از:

  1. روكش‌دهی صفحات مسطح
  2. جوشكاری سطوح استوانه‌ای

الف- جوشكاری داخلی استوانه‌های هم مركز

ب- روكش‌دهی داخلی و خارجی استوانه‌ها

پ- روكش‌دهی نازك‌ها

ت- جوشكاری لوله به صفحه

ث- جوشكاری سربه‌سر لوله به لوله

3. جوشكاری خطی لب به لب صفحات مسطح

4. جوشكاری مقاطع توخالی (رادیاتورها)

5. روكش‌دهی سیم‌ها و مفتول‌ها

 

منابع:

1.High Energy rate forming. Pearson 1961.

2. Explosive welding and it's Application's. oxford.

3. welding journal. 1993.

http://hu-ie.com/index.php?option=com_content&task=view&id=95&Itemid=3

نظرات() 
What do you do for Achilles tendonitis?
پنجشنبه 16 شهریور 1396 12:59 ب.ظ
It's truly very complicated in this busy life to listen news on TV, thus I just use
internet for that reason, and get the hottest news.
Foot Complaints
دوشنبه 16 مرداد 1396 11:22 ب.ظ
Wow that was unusual. I just wrote an extremely long comment but after I
clicked submit my comment didn't appear. Grrrr... well I'm not writing all that over
again. Regardless, just wanted to say great blog!
Foot Complaints
جمعه 13 مرداد 1396 08:15 ب.ظ
Pretty! This was an incredibly wonderful post.

Many thanks for supplying this info.
foot pain after walking
دوشنبه 12 تیر 1396 12:50 ق.ظ
My brother recommended I might like this web
site. He was totally right. This post actually made my day.
You cann't consider just how much time I had
spent for this information! Thank you!
foot pain bottom
پنجشنبه 8 تیر 1396 04:32 ب.ظ
These are actually enormous ideas in regarding
blogging. You have touched some nice factors here. Any way keep up wrinting.
foot pain on top of foot
دوشنبه 5 تیر 1396 06:57 ب.ظ
I drop a comment when I appreciate a post on a blog
or if I have something to contribute to the conversation. It is caused by
the fire communicated in the article I read. And on this post ساخت و تولید- مکانیک - جوشكاری انفجاری و كاربردهای آن.
I was actually moved enough to drop a thought ;-)
I do have 2 questions for you if it's allright.
Could it be only me or does it look like like some of the responses appear like
written by brain dead folks? :-P And, if you are posting
at other sites, I'd like to follow you. Would you list every one of your public sites like your twitter feed, Facebook page or linkedin profile?
Maude
یکشنبه 24 اردیبهشت 1396 10:47 ب.ظ
Helpful info. Fortunate me I discovered your site unintentionally, and I'm stunned
why this accident didn't took place earlier! I bookmarked it.
http://ingriddonoho.wordpress.com/category/heel-pain
پنجشنبه 21 اردیبهشت 1396 04:27 ق.ظ
Hello my family member! I want to say that this
post is awesome, great written and come with almost all important
infos. I would like to see extra posts like this.
manicure
پنجشنبه 31 فروردین 1396 10:26 ق.ظ
Hello colleagues, good article and good urging commented
at this place, I am in fact enjoying by these.
الیزابت
یکشنبه 22 اردیبهشت 1392 06:44 ق.ظ
سلام درمورد قیمت جوش انفجار یدرقم اطلاعات می خواستم
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
  • ابر برچسبها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :