116- پروژه آماده: بررسی فرآیند جوشكاري انفجاري در فلزات – 95 صفحه فایل ورد (word)

فهرست مطالب

عنوان   صفحه

فصل 1-         جوشکاری انفجاری   4

1-1-   مقدمه: 4

1-2-   تاریخچه و سیر پیشرفت جوشكاری انفجاری : 4

1-3-   روش جوشكاری انفجاری: 5

1-4-   مكانیزم جوشكاری انفجاری : 7

1-5-   موجهای فصل مشترک قطعات : 9

1-6-   برخی کاربردهای جوشكاری انفجاری : 11

1-7-   کاربردها: 12

1-8-   محدودیتها: 13

1-9-   جمعبندی  13

فصل 2-         بررسي فصل مشترك جوشكاري انفجاري اتصال سه لايه  15

2-1-   مقدمه  15

2-2-   مکانیزم جوشکاری انفجاری  16

2-3-   مواد و روش تحقیق  18

2-4-   مراحل فرآیند جوشکاری انفجاری  19

2-5-   مراحل تهیه ی مواد منفجره 20

2-6-   سنجش سرعت انفجار 20

2-7-   طراحی جوشکاری انفجاری افزودن مواد منفجره و چاشنی  21

2-8-   تعیین مرز پائینی پنجره ی جوشکاری  22

2-9-   تعیین مرز بالایی پنجره ی جوشکاری  24

2-10- تعیین مرز سمت راست پنجره جوشکاری  25

2-11- تعیین مرز سمت چپ پنجره ی جوشکاری  25

2-12- مرز انتقال فصل مشترک صاف به موجی  26

2-13- مدل نمودن مواد مورد استفاده در جوشکاری و شرایط مرزی  30

2-14- مدل کردن بارگذاری انفجاری  30

2-15- .نتایج آزمایش های متالوگرافی ، سختی سنجی و برش   32

2-16-  نتایج شبیه سازی  36

2-17- تصاویر متالوگرافی و آزمایشهای مکانیکی  36

2-18- مراجع  44

فصل 3-        تحلیل جوشکاری و شکلدهی انفجاری صفحات غیر هم جنس     46

3-1-   مقدمه  46

3-2-   بررسی تجربی فرآیند  46

3-3-   بررسی تئوری فرآیند  47

3-4-   نتایج و بحث   62

3-5-   مراجع  64

فصل 4-        اثر متغیرهای جوشکاری انفجاری بر مرفولوژی فصل مشترک  آلومینیوم  66

4-1-   مقدمه  66

4-2-   روش تحقیق  70

4-3-   نتایج  73

4-4-   اثر فاصله توقف   75

4-5-   اثر مقدار خرج انفجاری  81

4-6-   مراجع  91

1-1-    مقدمه:

در این بخش، سعی شده است تعریفی کلی از فرایند جوشكاری انفجاری، همراه با برخی عوامل موثر در این روش، ارائه شود . البته از آنجا که 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، شبیه سازی موجهای فصل مشترک قطعات، خصوصیات مواد منفجره و برخی کاربردهای متداول جوشكاری انفجاری را بررسی خواهیم کرد .

1-2-    تاریخچه و سیر پیشرفت جوشكاری انفجاری :

جوشكاری انفجاری بعد از جنگ جهانی اول موردتوجه قرار گرفت . در طول این جنگ، مشاهده شد تكههایی که از متلاشیشدن پوشش فلزی گلوله های 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 کسی که جوشكاری تحت سرعت بالای برخورد را مورد توجه قرارداد « کارل » بود . او در آزمایشهای خود، دو نیمه برنج سخت که توسط مواد منفجره و تحت سرعت بالا به یكدیگر برخورد کرده بودند را مورد بررسی قرارداد و متوجه شد که 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 مشترک آنها بوده است .

1-3-    روش جوشكاری انفجاری:

جوشكاری انفجاری تحت تاثیر ضربه مایل با سرعت بالا انجام میپذیرد که مكانیسم اساسی آن بر پایه اتصال مولكولی است. صفحه بالایی موسوم به صفحه پرنده تحت زاویه a نسبت به صفحه زیرین موسوم به صفحه ساکن توسط یک لایه ضربهگیر محافظت میشود. یک لایه از ماده منفجره به صورت ورقه و یا به شكل پودر، روی صفحه فلزی بالایی قرار میگیرد و چاشنی در انتهای پایینی عمل میکند و باعث میشود صفحه فلزی بالا با سرعت زیاد به سطح صفحه فلزی زیرین  که روی سندان قرار دارد  چسبیده شود.

پدیده تشكیل جت برای اتصال ضروری است و تحت شرایط خاصی که با سرعت صفحه فوقانی و زاویه برخورد در ارتباط است امكانپذیر میشود. لایه جهندهای از ذرات مسطح دو فلز تشكیل میشود و به موازات رانده شدن آن از سیستم، دو صفحه در هم فشرده میشوند و اتصال در فاز جامد در طول فصل مشترک به وجود میآید. قشری از سطح دو صفحه پرنده و ساکن که معمولاً محل تجمع اکسیدها و ناخالصیهای دیگر است، جدا میشود و در همسایگی نقطه Q که در آن فشار فوقالعادهای وجود دارد، دو صفحه عاری از اکسیدها و مواد ناخالصی به یكدیگر متصل میشوند و به این ترتیب جوش تشكیل میشود و توسعه مییابد. وجود حالت موجی در فصل مشترک صفحات پس از جوشكاری انفجاری با تهیه نمونه متالوگرافی و بررسی میكروسكوپی به سهولت قابل مشاهده است. وجود حالت موجی در فصل مشترک، معرف استحكام اتصال است و مكانیسم تنشهای موجی )موجهای تنش( را میتوان عامل تشكیل آن دانست.

جوشكاری انفجاری برای اتصال ورقههای فلزی مقاوم در مقابل خوردگی به ورقهای ضخیم و سنگینتر فلز پایه )عملیات روکشدهی(، به خصوص در مواردی که سطوح تماس وسیع باشند، مورد استفاده قرار میگیرد. نتیجه کار، یک جوش دمای پایین است که در آن آرایش سطوح تماس به شكل یک سری موجهای متداخل و متصل به هم است. استحكام اتصال بسیار زیاد است و صفحاتی را که به این روش روکش داده شدهاند، میتوان تحت فرایندهای مختلف دیگر شامل کاهش ضخامت به وسیله نورد، قرار داد. از آنجا که این روش یک فرایند جوشكاری حالت جامد است، زوجهای بسیار متنوعی از فلزات غیرهمجنس را به راحتی میتوان با این روش به یكدیگر متصل کرد.

فرایند اتصال دو صفحه را میتوان به سه مرحله اصلی تقسیم کرد:

الف( بروز انفجار

ب( تغییر شكل و شتاب یافتن صفحه پرنده

ج( برخورد بین صفحات پرنده و ساکن

پارامترهای موثر در فرایند جوشكاری انفجاری عبارتند از:

الف( سرعت صفحه پرنده Vp

ب( سرعت نقطه تصادم Vc

ج( زاویه دینامیكی برخورد b ماده منفجره:

مقدار و جنس ماده منفجره در تعیین کیفیت جوش تاثیر بسزایی دارد. اگر میزان ماده منفجره از مقدار بحرانی کمتر باشد، سطوح جوش به دست آمده به صورت تخت خواهد بود و جوشی با مقاومت پایین به دست میآید و اگر بیشتر باشد سطوح جوش در هم فرو میروند و شكل موج مانند به خود میگیرند و استحكام جوش بالا میرود. اگر مقدار مواد منفجره بیش از اندازه باشد، سرعت انفجار بیش از 021 درصد سرعت صوت در فلزات میشود و امكان ذوب سطوح تماس پیش میآید. البته این در مواقعی باعث افزایش مقاومت جوش میشود. برای مثال در آلیاژ تیتانیم به فولاد ضد زنگ 413 (stainless steel 304) مقاومت برشی تا Mpa 480 افزایش مییابد

سرعت انفجاری بعضی از مواد منفجره در جدول زیر آورده شده است.