گسترش روز افزون جوشکاری و استفاده از آن در انواع مختلف صنایع و مشاغل باعث شده است تا جوشکاری یکی از حرفه های مهم و کاربردی برای اتصال فلزات در طول این سالها باشد که دارای دو روش ذوبی و جامد (غیر ذوبی) است. جوشکاری در حالت جامد یکی از روش هایی است که به وسیله آن می توان فلزات مختلف را به یکدیگر متصل کرد که یکی از انواع آن نیز جوشکاری انفجاری است.
جوش انفجاری روشی است که در آن با استفاده از انفجار و نیروی ناشی از آن ، فرایند جوش انجام می شود. در این مطلب قصد آن را داریم تا به صورت جامع و کاربردی به این موضوع بپردازیم که جوشکاری انفجاری چیست و تمام عوامل و پارامتر هایی را که به شناخت هرچه بهتر جوش انفجاری کمک می کند، بررسی و تحلیل کنیم.
اتصال متریال مختلف یکی از روش هایی است که در سالیان اخیر در صنایع و ساخت و ساز از اهمیت بالایی برخوردار بوده است. همانگونه که می دانیم مهم ترین و اثرگذار ترین حالت برای یک اتصال مقاوم و مستحکم جوشکاری است. جوشکاری این کمک را می کند تا بتوانیم در سریع ترین زمان و با مناسب ترین روش ،فرایند و عملیات اتصال را انجام دهیم. برای اینکه بتوانیم مناسب ترین روش برای جوشکاری را انتخاب کنیم مهم است که بداینم جوشکاری دارای چه انواعی است و برای کاری که قصد انجام آن را داریم از چه نوع جوشی می توان استفاده کرد.
همانطور که می دانید جوشکاری در یک تقسیم بندی کلی دارای دو نوع ذوبی و جامد است که هر کدام نیز دارای انواع روش ها و حالت ها می باشند. هر کدام از این دو روش یعنی جوشکاری ذوبی و جوشکاری جامد دارای مزیت ها و ویژگی هایی هستند که به کاربر کمک می کند تا یک جوش مقاوم و مستحکم را تجربه کنند. در مقالات دیگری انواع جوشکاری را به طور کامل معرفی کرده ایم که پیشنهاد می شود برای شناخت بهتر جوشکاری انفجاری ، آنها را مطالعه نمایید.
به طور کلی اگر بخواهیم به زبان ساده جوشکاری را تعریف کنیم باید بگوییم که جوشکاری به انواع روش ها و حالت هایی گفته می شود که با کمک انواع دستگاه های جوش می توان فلزات را به یکدیگر متصل کرد.
جوشکاری انفجاری چیست؟
جوشکاری انفجاری (Explosive Welding ) از انواع جوش جامد است که در آن با استفاده از انفجار کنترل شده مواد منفجره می توان دو و یا چند فلز را به یکدیگر متصل کرد. در جوش انفجاری به هیچ وجه ذوب و انجماد صورت نمی گیرد و عامل اصلی اتصال انفجار و سرعت ضربه است و برای اینکه بتوان یک جوشکاری انفجاری را انجام داد نیاز به روانساز داریم.
انفجار و ضربه دو رکن اساسی در جوشکاری انفجاری است که اساس آن بر پایه اتصال مولوکولی است. در جوشکاری انفجاری مواد منفجره باید تحت کنترل باشد و ضربه ای که به فلز وارد می شود از سرعت بالایی برخوردار است. در این روش از جوشکاری دو صفحه به یکدیگر متصل می شوند که یکی ثابت در قسمت پایین و دیگری متحرک در بالا که اصطلاحا به آن صفحه پرنده نیز گفته می شود.نکته مهم این است که سرعت ضربه ای که باید به صفحه پرنده وارد شود زیاد باشد تا هنگامی که انفجار به وجود می آید هر دو فلز در قسمت های مشترک به یگدیگر متصل شده و جوش بخورند.
کاربرد جوشکاری انفجاری
یکی از گسترده‌ترین کاربردهای جوشکاری انفجاری، روکش‌دهی صفحات مسطح است که در مورد صفحات بزرگ به دلیل برخیمشکلات (دفرمه شدن و پیچیدگی) محدود می‌شود، به طوری که روکش‌دهی فلزات تنها توسط غلطک‌کاری یا جوشکاری لایه‌ای امکان‌پذیر است.
معمولاً هدف از پوشش‌دهی صفحات با صفحه‌ای از جنس دیگر، نیاز به مقاومت در برابر خوردگی، بهبود انتقال حرارت، بالابردن مقاومت یا استحکام قطعه، بهبود خواص الکتریکی و غیره است. معمولاً برای فرایندهای شیمیایی، از پوشش‌هایی گران‌قیمت نظیر نیکل، فولاد ضدزنگ، تیتانیم و… استفاده می‌شود. مثلاً، اگر بخواهیم از فولاد ضدزنگ در مخازن استفاده کنیم و مخزن را یکپارچه بسازیم، هزینه زیادی صرف کرده‌ایم. در صورتی که ساخت مخزن توسط لایه‌ای نازک از این فولاد به صورت پوششی روی فولاد معمولی و توسط جوشکاری انفجاری، هزینه را بسیار پایین می‌آورد.
مزایای جوشکاری انفجاری:
ـ ساخت مخازن از ۲ لایه تا چند لایه
ـ اتصال فلزات غیرهمجنس، مثلاً فولاد و آلومینیم، در صنایع کشتی‌سازی نتایج خوبی را ارائه کرده است.
ـ جوشکاری فلزات با درجات ذوب متفاوت که نمی‌توان توسط جوشکاری ذوبی آنها را به هم جوش داد.
ـ کاهش هزینه‌های اتصال قطعات، به ویژه قطعات بزرگ.
گفتیم که یکی از گسترده‌ترین کاربردهای جوشکاری انفجاری در روکش‌دهی صفحات مسطح است، اما کاربردهای بسیار دیگری نیز می‌توان برای آن درنظر گرفت که برخی از آنها عبارتند از:
روکش‌دهی صفحات مسطح
جوشکاری سطوح استوانه‌ای
جوشکاری داخلی استوانه‌های هم مرکز
روکش‌دهی داخلی و خارجی استوانه‌ها
روکش‌دهی نازک‌ها
جوشکاری لوله به صفحه
جوشکاری سربه‌سر لوله به لوله
جوشکاری خطی لب به لب صفحات مسطح
جوشکاری مقاطع توخالی مثل رادیاتورها
روکش‌دهی سیم‌ها و مفتول‌ها
روش جوشکاری انفجاری
جوش انفجاری نیز همانند دیگر روش های جوشکاری برای اتصال دادن فلزات است و برای اینکه بتوانیم فلزات را به شکلی مطلوب به یکدیگر متصل کنیم نیاز است که مناسب با روش این جوشکاری فرایند جوش را انجام دهیم. در روش جوشکاری انفجاری فرایند به این گونه است که ابتدا باید دو صفحه را در دو قسمت پایین و بالا قرار دهیم که اصطلاحا صفحه پایینی را ثابت و بالایی را پرنده می گویند.
جوش انفجاری به این صورت است که به صفحه بالایی فشاری با سرعت وارد می شود و سرعت ضربه در حین انفجار باعث می شود که اتصال برقرار شود. در اصل روش و فرایند اصلی در جوشکاری انفجاری به این صورت است که انفجار و ضربه عامل اتصال هستند و باید در نظر داشت که اولا انفجار کنترل شده باشد و دوم اینکه سرعت ضربه بیشتر یا کمتر از حد تعیین شده نباشد. از دیگر نکات مهم در فرایند این روش جوشکاری این است که صفحه پرنده باید کوچکتر از صفحه ثابت باشد.
با توجه به اینکه جوشکاری انفجاری یکی از روش های جوشکاری است به همین خاطر می توان فلزات غیر همجنس را نیز به یکدیگر متصل کرد که برای این کار هم نیاز به این است که روش و نحوه جوش فلزات غیر همجنس را نیر بدانیم و در فرآیند جوش رعایت کنیم. در حالت کلی فرایند جوشکاری انفجاری به سه روش زیر انجام می شود.
- انفجار توسط صفحه ثابت
- سرعت حرکت بالا در صفحه پرنده
- برخورد دو صفحه پایینی و بالایی به یکدیگر و برقراری اتصال
مزایای 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.
عوامل موثر در فرایند جوشکاری انفجاری
- Vpیا سرعت برخورد لوله پرنده
- IEیا انرژی ضربه
- Vwیا سرعت پیشروی نقطه برخورد
- ßیا زاویه دینامیکی برخورد
- VDیا سرعت دتونیشن ماده منفجر کننده
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.
در این مطلب با جوشکاری انفجاری، کاربرد های آن و … آشنا شدیم. اگر به سایر مطالب مهندسی علاقه مندید میتوانید سایر مقالات با موضوع های مهندسی را در سایت ما مطالعه نمایید.
چنانچه در حوزه کاری خود به مشکلی برخورد کرده‌اید و در جستجوی فرد و یا شرکت‌های توانمند برای حل مشکلتان هستید می توانید با عضویت در سامانه گلوپ و ثبت مشکل خود با این افراد و شرکت ها ارتباط برقرار کنید.
برای مشاهده مطالب بیشتر به گلوپ پلاس مراجعه فرمایید.