در عصر حاضر جدیدترین روش جوشکاری در فاز جامد جوشکاری انفجاری است که به عواملی نظیر نوع مواد منفجره، مکانیزم عمل و نوع فلزاتی که قرار است به یکدیگر جوش شوند، بستگی دارد.
این روش جوشکاری عیوب سایر روش ها را ندارد، مثلاً جوشکاری ذوبی و جوشکاری فشاری مختص فلزاتی هستند که دمای ذوب نزدیک بهم داشته باشند، اما در جوشکاری انفجاری خواص مکانیکی فلزات و دمای ذوب آن ها جزء پارامترهای ضروری محسوب نمی شوند و می توان فلزات نامشابه را توسط آن بهم اتصال داد.
با این مقدمه در ادامه این نوشته از ساختمانچی ابتدا به توضیح مختصری در خصوص کاربرد کلی جوشکاری می پردازیم و سپس جوشکاری انفجاری را توضیح می دهیم.
جوشکاری چیست؟
جوشکاری از جمله قدیمی ترین روش های اتصال دو قطعه در صنعت می باشد. در جوشکاری دو یا چند قطعه فلزی و یا غیرفلزی تحت فرآیند ذوب کردن به یکدیگر متصل می شوند. لحیم کاری از جمله قدیمی ترین روش های جوشکاری محسوب می شود که در آن از یک فلز برای اتصال دو فلز دیگر استفاده می شود.
روش های متعددی برای جوشکاری در فاز جامد وجود دارد؛ از جمله جوشکاری انفجاری، جوشکاری پاششی، جوشکاری اصطکاکی و جوشکاری اولتراسونیک. در این نوشته به بیان ویژگی های جوشکاری انفجاری می پردازیم:
جوشکاری انفجاری
جوشکاری انفجاری به فرآیندی می گویند که اتصال بین دو یا چند فلز از طریق انرژی تولیدشده از انفجار یک ماده منفجره صورت می گیرد. در این فرآیند با قرار دادن ماده منفجره بر روی یک قطعه می توان نیروی فشاری موردنیاز برای جوشکاری را تامین نمود.
موج ضربه ایجاد شده در اثر انفجار باعث نابودی آلودگی های سطحی می شود، اتم ها را به هم نزدیک می کند و در نهایت پیوند فلزی رخ می دهد. جوشکاری انفجاری یکی از پرکاربردترین روش های جوشکاری محسوب می شود که در مقایسه با سایر روش های جوشکاری عیوب کمتری دارد.
این روش برای جوشکاری در زیر آب و جوشکاری فلزات نامشابه کاربرد فراوانی دارد. از این نوع جوشکاری برای اتصال لوله به صفحه، لوله به لوله، مقاطع توخالی و لبه صفحات مسطح و برای روکش دهی سیم ها، مفتول ها، استوانه ها و صفحات مسطح مورد استفاده قرار می گیرد.
پوشش دهی صفحات مسطح با صفحه ای از جنس متفاوت به منظور افزایش دوام و مقاومت آن ها در برابر خوردگی، بهبود خواص الکتریکی و بهبود انتقال حرارت صورت می گیرد.
جوشکاری انفجاری برای آلیاژها و فلزاتی که نمی توان به روش های معمولی آن ها را بهم اتصال داد به کار می رود. در این روش جوشکاری به جای ذوب کردن فلزات، اتصال کافی بین سطوح آن ها ایجاد می شود. در این نوع جوشکاری، سطوح گسترده سریع تر به یکدیگر متصل و جوش می شوند.
جوش ایجادشده بسیار تمیز است؛ زیرا به علت انفجار، مواد زائد روی سطح هر دو فلز در نقطه تماس پاک می شوند. برای استفاده از این روش، جوشکار باید از آگاهی لازم در خصوص مواد منفجره و مسائل ایمنی برخوردار باشد.
مزایا استفاده از جوشکاری انفجاری
از مزایای جوشکاری انفجاری می توان به موارد زیر اشاره نمود:
- با استفاده از این نوع جوشکاری می توان فلزات غیر همجنس و جوش ناپذیر را به یکدیگر متصل کرد.
- این نوع جوشکاری از نظر اقتصادی مقرون بصرفه است.
- فرآیند جوشکاری انفجاری ساده است و به راحتی می توان آن را توسط جوشکار انجام داد.
- عدم وجود حرارت و ذوب در این فرآیند مانع از تغییر خواص فلز می شود.
- جوشکاری انفجاری از ایجاد پیوند بین فلزی جلوگیری می کند.
- این جوشکاری قابلیت اتوماسیون بالایی دارد و قابل اجرا در خلاء می باشد.
- با این روش می توان جوشکاری را در مساحت گسترده ای انجام داد و هیچ محدودیت ابعادی وجود ندارد.
- با استفاده از این روش می توان فلزاتی که نقطه ذوب متفاوتی دارند و توسط جوشکاری ذوبی قابل استفاده نیستند را جوشکاری نمود.
- این روش هزینه های مربوط به اتصال قطعات خصوصاً قطعات گسترده را کاهش می دهد.
الزامات جوشکاری انفجاری
- برای ایمنی جوشکاران در برابر موج انفجار، این نوع جوشکاری را باید در آب، زیر ماسه و یا محفظه های خلاء انجام داد یا برای پرسنل سنگر تهیه نمود.
- شکل هندسی قطعات باید ساده و در صورت ضرورت می تواند استوانه ای، مخروطی یا مسطح باشد.
- فلزاتی که در این جوشکاری به کار می روند باید از مقاومت و انعطاف پذیری لازم در برابر ضربه برخوردار باشند.
- اندازه صفحه پوشش نباید از حد مجاز بزرگ تر باشد.
- استفاده از مواد منفجره در مناطق صنعتی به دلیل لرزش ها و سر و صدای زیاد، با محدودیت های زیادی رو به رو می باشد.
- انبارسازی و استفاده از مواد منفجره نیازمند اجرای الزامات ایمنی می باشد.
مراحل اتصال دو صفحه در جوشکاری انفجاری
د این نوع جوشکاری سه مرحله اصلی وجود دارد که سبب اتصال دو صفحه به یکدیگر می گردد. وقوع انفجار، تغییر شکل و شتاب پیدا کردن صفحه پرنده و برخورد بین صفحات ساکن و پرنده مراحل اصلی این نوع جوشکاری می باشند.
عوامل موثر در فرایند جوشکاری انفجاری
- Vp یا سرعت برخورد لوله پرنده
- IE یا انرژی ضربه
- Vw یا سرعت پیشروی نقطه برخورد
- ß یا زاویه دینامیکی برخورد
- VD یا سرعت دتونیشن ماده منفجر کننده
جوشکاری انفجاری در لوله ها
به منظور ساخت لوله دوجداره از روش انفجار به خارج استفاده می شود. در این روش موج شوکی که از انفجار تولید می شود سبب تغییر شکل پلاستیک و شتاب گیری لوله پرنده در گذر از فاصله متوقف می گردد.
این برخورد به لوله مبنا سبب ایجاد لایه ای نازک از مذاب در سطح مشترک دو فلز می گردد و بیشتر آن به دلیل ایجاد جت، از سیستم بیرون می ریزد. پس از آن فشار بالای بین دو فلز سبب تشکیل فصل مشترک موجی بین دو فلز می گردد.
کاربردهای جوشکاری انفجاری
- تولید لوله و تیوب های دارای پوشش
- مخازن تحت فشار
- سازه های هوافضا
- مبدل های حرارتی
- بیرینگ های لغزشی دوفلزی
- سازه های دریایی
- مخازن فرآیندی مقاوم به خوردگی شیمیایی
چه فلزاتی را می توان با استفاده از جوشکاری انفجاری به یکدیگر متصل کرد؟
تقریبا بیشتر فلزات و آلیاژهای هم نوع را می توان با استفاده از جوشکاری انفجاری به یکدیگر متصل نمود. در جوشکاری دو فلز غیر هم نوع نیز مانند مس به فولاد، نیکل به فولاد، تیتانیوم به فولاد، آلومینیوم به فولاد و مس به آلومینیوم نیز می توانید از این نوع جوشکاری استفاده نمایید.
کلام پایانی
آن چه در این نوشته از ساختمانچی به بیان آن پرداختیم، ارائه نکات و اطلاعاتی در خصوص جوشکاری انفجاری و مزایا و کاربردهای آن می باشد. در صورت تمایل نظرات، انتقادات و پیشنهادات خود را به منظور بهبود کیفیت مطالب با ما در میان بگذارید.
