جوشكاري انفجاري

Explosive Welding
جوشكاري انفجاري تكنيك بكارگيري مواد منفجره براي اتصال متالورژيكي فلزات در فشار همراه با حداقل ذوب فلزات مورد نظر مي باشد.
اساس اين روش بر اين قاعده استوار است كه اگر دو سطح فلزي با سرعت كافي به هم نزديك گردند ممكن است سيلان پلاستيكي ناشي از برخورد سطوح مشترك باعث جوش خوردن دو سطح گردد كه طي آن عمل نفوذ اتفاق نمي افتد.

فشار مورد نياز جهت جوشكاري از فشار يك لايه مواد منفجره كه بر روي يكي از صفحات نصب شده حاصل مي شود.صفحه ي زيرين موسوم به صفحه ي ساكن را بر روي تكيه گاه محكمي كه اغلب فلزي است (و مي تواند از بتن يا ماسه باشد) قرار مي دهند.ماده انفجاري ممكن است بصورت ورقه رشته و پودر يا حتي به صورت خمير باشد كه بر روي صفحه ي پرنده قرار مي گيرد.بسته به نوع ماده ي انفجاري ضخامت لايه ي ماده ي انفجاري و چگالي آن سرعت ناشي از انفجار معمولآ بين ۳۶۰۰-۲۴۰۰ متربرثانيه مي باشدفشار تماس بسيار بالاي ناشي از انرژي جنبشي فوق باعث مي شود كه در نقاط تماس سيلان پلاستيك رخ داده و به ناحيه ي اطراف و فضاهاي خالي مجاور پخش گردد كه منجر به اتصال چنگكي بين دو سطح مي گردد.

 

مكانيزم اساسي جوش انفجاري ساده استبا مشتعل شدن ماده ي انفجاري صفحه ي بالايي سرعت گرفته و در اثر برخورد دو صفحه بك اتصال دائم و قوي ايجاد مي شود

براي اينكه جوشكاري سطوح يكنواخت و كامل باشد بهتر است دو سطح قبل از كاربرد مواد منفجره از يكديگر فاصله داشته باشند. عملا صفحه ي پرنده تحت زاويه ي آلفا نسبت به صفحه ساكن قرار داده مي شود.با توسعه ي انفجار هواي موجود در فاصله ي دو صفحه به سرعت خارج مي شود كه منجر به تميزي دو سطح اتصال مي گردد. صافي و تميزي دوسطح عاملي جهت تماس و اتصال بهتر سطوح مي باشد.

 

بوسيله ي انفجار دو فرآيند قابل انجام است:
الف) روكش كاري
ب) جوشكاري
روكش كاري:

دراين روشبا استفاده از حجم زيادي از موادمنفجره مانند ديناميت فشار لازم حاصل مي گردد. انرژي مورد نياز براي روكش كاري ضخامت هاي مختلف محاسبه و از انفجاركسب مي گردد. صفحه اي كه به عنوان روكش مورد استفاده قرار مي گيرد در فاصله ي ۳ تا ۶ ميليمتر صفحه ي زيرين قرار مي گيرد.با توسعه ي انفجار كه از لبه ي صفحه ي بالايي شروع مي شود فشار تماس به ميليون ها نيوتن بر متر مربع رسيده و همزمان صفحات به هم متصل مي گردند جريان هواي بوجود آمده بين دو صفحه باعث پاك شدن سطوح تماس مي گردد. فاصله ي

مورد نياز را مي توان توسط شيارهايي كه روي صفحات ايجاد شده و يا توسط مقوا و موادي از قبيل فوم ايجاد كرد.با شروع انفجار و توسعه ي جوش اين مواد اضافي توسط جت هوا از روي سطوح پاك مي گردد.فشار ناشي از انفجار جريان پلاستيك مغشوشي از فلز را ايجاد مي كندكه باعث اتصال چنگكي سطوح مي گردد. روكش كاري انفجاري را در طيف وسيعي از مواد مانند آلمينيوم و مس و آلياژهاي آهن و نيكل و تيتانيوم و غيره مي توان استفاده كرد. اما عموما براي اتصال ورقه هاي فولادي بكار مي رود. دليل لصلي استفاده از روكش هاي فلزي بدست آوردن مقاومت بالا در برابر خوردگي مي باشد.

درز جوشي انفجاري:
ماده انفجاري مورد استفاده براي درز جوشي (و جوش لب به لب) سيكلوتري متيلن تري نيترامينمي باشد كه قوي تر از مواد انفجاري مورد استفاده در روكش كاري است .ماده ي انفجاري فوق بصورت نوار هاي باريك در داخل ورقه هاي سربي قرار مي گيرد. با انفجار اين نوارها بر روي صفحه ي پرنده قسمت مركزي سطحي كه توسط ماده ي انفجاري پوشش داده شده خم مي شود.

مكانيزم درز جوشي انفجاري

مطابق شكل كه باعث برخورد آن به صفحه ي زيرين و ايجاد اتصال مي گردد جوش حاصل بسيار يكنواخت و محكم و پهناي آن كمر از ۱۳ ميليمتر مي باشد. فاصله ي بين دوصفحه در حدود ۰٫۲۵ تا ۶ ميليمتر مي باشد كه توسط قيد و بند مناسب , قرار دادن صفحات لايي و يا حتي ايجاد تاچ قابل ايجاد است.شكل زير نشان مي دهد كه اتصال لب به لب ورق ها نيز قابل ايجاد است.

توانايي ها و قابليت هاي اين فرايند:
اولين مشاهدات تجربي اين روش در طي جنگ جهاني اول زماني كه تركش بمب هاي منفجر شده به مواد فلزي اصابت مي كرد ديده شد و توسعه ي اين فرآيند به دهه هاي۵۰ و ۶۰ بر مي گردد كه براي روكش كاري صفحات بكار گرفته شده است. مزاياي عمده اين روش عبارتند از :
۱- در شرايط متضاد محيطي از قبيل دماي بالا ۲۳۰ درجه سانتيگراد يا دماي پايين ۲۸- درجه سانتيگراد قابل انجام است. نور , صدا , تشعشع و يا مواد سمي تاثيري در جوشكاري ندارند.
۲- جوشكاري در ابعاد كوچك امكان پذير است. براي مثال:
يكي از كاربرد هاي اين روش اتصال لوله به ورقه بدنه مخازن و مبدل هاي حرارتي است. نحوه كار به اين صورت است كه ماده ي منفجره را در انتهاي لوله در محل اتصال به ورقه قرار داده و با انفجار آن لوله به بدنه ي مخزن متصل مي گردد.(شكل پايين)

۳-فلزاتي را كه با ديگر روشهاي اتصال قابل جوشكاري نيستند يا مشكل دارند مي توان بااين روش به يكديگر متصل كرد . ورقهايي با بزرگي ۶×۲ متر توسط اين روش به هم متصل مي شوند.
۴- انفجار را مي توان از راه دور كنترل كرد كه ايمني تكنسين ها و كارگران را به همراه خواهد داشت.
۵- قدرت اتصال اين نوع جوشكاري بالا بوده و به دليل كار سرد بجز ناحيه ي اتصال در نقاط ديگر فلز تغيير محسوسي در ساختار فلز رخ نمي دهد.
۶- ورقه هاي خيلي نازك را مي توان به ورقه هاي ضخيم متصل كرد.
۷- ابزار زيادي بجز قيد و بند ها نياز نبوده و نوار هاي مواد منفجره سريع و آسان قابل نصب است.
از ديگر ويژگي هاي اين روش مي توان به جلوگيري از خوردگي و بهبود كيفيت انتقال حرارت افزايش مقاومت در مقابل تنش ها بهبود خواص الكتريكي و… اشاره نمود.
معايب اين روش:
۱- حمل و نقل و استفاده از مواد منفجره خطرناك بوده و نكات ايمني بايد رعايت گردد
۲- انفجار بايد در محل سر بسته صورت گيرد و گاز هاي ناشي از انفجار سمي بوده و بايد از محيط خارج گردد.