کاربرد جوشکاری انفجاری

📖 زمان مطالعه : ۷ دقیقه ⏲️

در گذشته تنها راهی که به وسیله ی آن قطعات فلزی را به یکدیگر اتصال می دادند، روش آهنگری بود اما امروزه با پیدایش و کشف ژنراتورها، استفاده از اکسیژن و… اتصالات قطعات فلزی به روش جوشکاری می باشد. جوشکاری انفجاری نوعی از جوشکاری است که بعد از جنگ جهانی اول توسط فردی به نام کارل به مجموعه ی جوشکاری معرفی شد.

جوشکاری انفجاری چیست؟

اصول جوشکاری انفجاری بر اساس اتصال مولکولی است و با ضربه ای با سرعت تقریبا بالا اتفاق می افتد. فرآیند جوشکاری به این شکل است که دو صفحه مقابل یکدیگر قرار می گیرند. صفحه ای که در بالا قرار گرفته صفحه ی پرنده نامیده می شود و صفحه ای که در پایین قرار دارد صفحه ی ساکن نامیده می شود.

صفحه ی پرنده و صفحه ی ساکن تحت یک زاویه ی مشخص قرار گرفته می شوند. زمانی که یک لایه ی پودری یا ورقه ای در صفحه ی پرنده قرار داده می شود چاشنی در صفحه ساکن عمل می کند و صفحه ی پرنده با سرعت بالایی به صفحه ساکن چسبیده می شود. سرعت بالای صفحه پرنده به منظور اتصال به صفحه ی ساکن امری ضروری است. طی این فرایند یک لایه ی پودری از ذرات تشکیل دهنده ی دو صفحه به وجود می آید که بر روی سطح فلزات قرار گرفته است. زمانی که انفجار رخ می دهد این دو فلز جامد در یک سطح مشترک با یکدیگر اتصال پیدا می کنند. نکته ای که در جوشکاری انفجاری وجود دارد این است که بعد از اتصال دو صفحه لایه های موجی شکلی در محل اتصال به وسیله ی میکروسکوپ قابل مشاهده است.

فرآیند جوشکاری انفجاری به چه نحوی صورت می گیرد؟

در جوشکاری انفجاری دو صفحه ی فلزی به یکدیگر فشرده می شوند و در فلز جامد یک اتصال بوجود می آید. وجود موج ها در محل اتصال نشان دهنده استحکام اتصال جوشکاری انفجاری می باشد. جوشکاری انفجاری وظیفه ی اتصال نوعی از قطعات و فلزات را دارد که در مقابل خوردگی مقاوم هستند. از اتصال این نوع قطعات به فلز پایه که سنگین هستند و سطوح بزرگی دارند جوش بین دو قطعه فلزی حاصل می شود. در این روش جوش با دمای پایین اتفاق می افتد در نتیجه آرایشی از موج های مواج در سطح اتصال دیده می شود.

شرکت اورین الکتریک ، تولید کننده انواع دستگاه جوشکاری رکتی فایر ، تکفاز و سه فاز اینورتری ، دستگاه جوشکاری CO2 ، و دستگاه جوش آرگون و برش پلاسما ، آماده ارائه و فروش محصولات تولیدی و همچنین خدمات درخواستی به مشتریان محترم ، می باشد . به منظور تماس با کارشناسان و ارائه راهنمایی و مشاوره ، با شماره ☎️   ۰۹۱۲۱۲۶۰۱۴۲ و سایر شماره های درج شده در سایت تماس حاصل نمایید.

 

زمانی که اتصال بسیار قوی و مستحکم باشد سطوح جوشکاری انفجاری را می توان تحت فرآیندهای دیگری قرار داد به عنوان مثال می توان ضخامت سطوح را به وسیله ی نورد کاهش داد. همانطور که می دانید روش جوشکاری انفجاری نوعی از جوشکاری جامد است از این رو می توانید بسیاری از فلزات جامد غیر همجنس را با این روش به یکدیگر متصل کنید. به طور خلاصه فرآیند جوشکاری انفجاری در سه مرحله انجام می گیرد.

·       انفجار توسط چاشنی صفحه ساکن

·       سرعت حرکت بالای صفحه ی پرنده

·       برخورد دو صفحه با یکدیگر و برقراری اتصال

عوامل موثر در جوشکاری انفجاری

سرعت ضربه اولیه ی صفحه ی پرنده: سرعت ضربه یکی از عوامل موثر در جوشکاری انفجاری می باشد. محاسبه ی سرعت صفحه ی پرنده در هر جوشکاری انفجاری با استفاده از روش های تحلیلی بسیار مشکل است از این رو تاکنون معادلات و روابط بسیاری برای محاسبه ی آن طراحی شده است. یکی از معادلات محبوب و پرکاربرد معادلات گرنی می باشد. برای حل معادله گرنی بایستی چند فرضیه را انجام دهید.

۱.   توجهی به جهت صفحه پرنده نداشته باشیم و فرض را بر این بگیریم که جهت صفحه پرنده عمود بر سطح پرتاب خواهد شد.

۲.   انرژی در نظر گرفته شده انرژی گرمی (انرژی بر جرم) که از ویژگی های هر ماده منفجری است را فرض می گیریم که انرژی که ماده در حالت اولیه دارد این نوع انرژی است و این انرژی شیمیایی در نهایت به انرژی مکانیکی تبدیل می شود.

سرعتی که بعد از ضربه اولیه در صفحه پرنده ایجاد می شود:این سرعت با میزان سرعت اولیه برابر است.

زاویه ی بین صفحه پرنده و صفحه ساکن: در صورتی که زاویه ی بین صفحه پرنده و ساکن از میزان حداقلی کمتر باشد سرعت لازم برای ایجاد جوش بین دو صفحه ایجاد نمی شود. در واقع یک زاویه دینامیکی مشخصی  از ظرف محققین توصیه می شود.

شرایط لازم برای یک جوش مناسب در روش انفجاری

برای این که فرآیند جوشکاری انفجاری به صورت کامل و درست انجام گیرد. باید دو شرط به هنگام جوشکاری رعایت شود. شرط اول این است که سرعت لازم برای ضربه ی اولیه تولید شود و شرط دوم زاویه ی دینامیکی از اندازه حداقل بیشتر شود تا با سرعت مورد نظر جوش انفجاری ایجاد شود. با توجه به رعایت دو شرط فوق ،مقاومت و استحکام لازم بین دو فلز بستگی به عواملی دارد که عبارتند از:

·       میزان سرعت بالا در ضربه ی اولیه و زاویه ی بالای برخورد که این عامل خود شامل سرعت ضربه اولیه، ضخامت ضربه گیر، زاویه استاتیکی و… بستگی دارد

·       هرچه سطوح فلزی که قرار است به یکدیگر متصل شوند صاف تر باشند آلاینده ها و ناپاکی ها راحت تر از سطوح پاک می شود.

انرژی برخورد از رابطه IE= بدست می آید در این رابطه m نشان دهنده جرم لوله می باشد و حرف d نشان دهنده قطر متوسط لوله است. انرژی بر خود برای ایجاد اتصال بین دو فلز وابسته به کرنش و مقاومت تسلیم دینامیکی صفحه پرنده می باشد. برای این که انرژی برخورد برای ایجاد اتصال کافی باشد نیاز به انرژی ضربه ای است.

کیفیت اتصالات جوش انفجاری

یکی از نکات مهم در اتصالات جوشکاری انفجاری این است که اگر انرژی ضربه ای از یک اندازه مشخص بیشتر باشد باعث افزایش انرژی حرارتی و مذاب شدن فلز می شود.این فلز مذاب پس از انجماد یک لایه ای را بر روی جوش تشکیل می دهد که استحکام جوش را کاهش می دهد. آن چه بیشتر از همه نشان دهنده کیفیت مطلوب جوشکاری انفجاری می باشد مربوط به اتصال مناسب و تاثیراتی است که انفجار بر روی ذرات تشکیل دهنده فلز وارد می کند.

تاثیرات وارد شده بر روی دو فلز را از لحاظ استقامت، سختی فلزات و شکل پذیری در اثر اتصال را بررسی می کنند. کیفیت اتصالات جوش انفجاری را می توان با انواع تست مخرب و غیر مخرب بررسی کرد. با استفاده از این تست ها مشخص می شود که دوام و استحکام اتصالات جوشکاری چه مقدار است. برای استفاده از روش جوش انفجاری در ساخت لوله های دوجداره باید از روش انفجار به خارج استفاده کرد. پس از ایجاد انفجار پلاستیک تغییر شکل می دهد لوله پرنده به سمت لوله ساکن شتاب می گیرد سپس لایه ای بسیار نازک ایجاد می شود و در اثر فشاری که به لوله وارد می شود جوش بین لوله ها ایجاد می شود.

نکات مهمی که باید در جوش انفجاری به آن عمل کرد.

·       از آنجایی که سرعت جت برای تشکیل ذرات صفحه بسیار مهم است. زاویه صفحه پرنده و ساکن باید از حداقل بیشتر باشد.

·       سرعت صفحه پرنده و سرعت بعد از برخورد به صفحه باید از سرعت صوت بیشتر باشد

·       بر اثر فشار وارده انرژی لازم برای ایجاد اتصال فراهم می شود البته نباید این انرژی از یک حد مشخص بالاتر رود در این صورت در اطراف ناحیه ی اتصال فلز مذاب خواهد شد

·       باید فاصله صفحات پرنده و ساکن به حد مناسبی باشد تا سرعت ضربه اولیه برای انفجار تامین شود.

ماده منفجر لازم برای اتصالات در جوش

یکی از عوامل موثر در کیفیت جوش نوع و جنس ماده منفجره است. اگر میزان ماده منفجره لازم از اندازه مشخصی کمتر باشد فصل مشترک سطوح حالت مواج را نخواهد داشت و مقاومت جوش به میزان زیادی کاهش پیدا خواهد کرد. در صورتی که مقدار مواد منفجره از حد تعیین شده بالاتر باشد سطوح مشترک جوش خورده به حالت مواج خواهد شد و مقاومت جوش افزایش پیدا خواهد کرد.

اگر مقدار مواد منفجره بسیار بیشتر از حد مشخص باشد سرعت انفجار به طبع آن افزایش پیدا خواهد کرد و سبب ذوب فلزات خواهد شد. فقط در برخی از مواقع این حالت سبب افزایش مقاومت جوش خواهد شد. مثل آلیاژ تیتانیوم که سبب مقاومت برشی آن خواهد شد.

انواع مواد انفجاری(تی ان تی، دینامیت)

TNT یکی از مواد انفجاری قدیمی و پرکاربرد می باشد بیشترین کاربرد این ماده منفجره در حوزه نظامی می باشد. این ماده منفجره زرد رنگ و به شکل بلور است.هیچ خطری ندارد به راحتی ذوب می شود و در گلوله ی توپ ها قرار می گیرد. این ماده منفجره با مواد دیگر ترکیب می شود.TNT با نیتریک اسید و سولفوریک اسید ترکیب می شود.

دینامیت نیز نوعی ماده منفجره است که از ترکیب نیتروگلیسیرین با یک ماده جاذب مثل خمیر چوب و همچنین ترکیب با سایر مواد مانند سدیم نیترات و آمونیوم نیترات ساخته می شود. این ماده منفجره تقریبا ایمن است.امروزه دینامیت با مواد ارزان تر و با حساسیت کمتر ساخته می شود.

تست های غیرمخرب

۱-بازرسی آلتراسونیک: برای آزمایش های غیر مخرب در مورد جوش های انفجاری از آزمایش بازرسی التراسونیک استفاده می شود. با این روش نمی توان میزان استحکام جوش را تعیین کنیم. اما با این تست می توانیم از صحت جوش اطمینان حاصل کنیم. برای فولادهایی که دارای روکش هستند از تکنیک های پالس -اکو استفاده می شود. وسایل مورد نیاز برای بازرسی آلتراسونیک باید کالیبره شود

۲-بازرسی رادیوگرافی: در بازرسی رادیوگرافی می توان موادی که از نظر چگالی اختلاف زیادی دارند و طول موج بزرگ دارند را مورد استفاده قرار دهند. نحوه گرفتن عکس های رادیو گرافی به این صورت است که عمود بر سطح فلز مورد نظر گرفته می شود عکسی که گرفته می شود باید بسیار نزدیک به سطوح باشد. عکس های رادیو گرافی یک فصل مشترک موجی به شکل سیاه و سفید است.