کاغذ و جعبه

جوشکاری ضربه ای ورق
در دهه 1940، کارل پیشنهاد کرد مواد منفجره را می توان برای ایجاد برخورد ورق و فلز برای پیوند متالورژیکی مورد استفاده قرار داد، که او آن را جوشکاری انفجاری نامید [11]. امروزه مردم انرژی شیمیایی، انرژی میدان الکترومغناطیسی، انرژی نوری با چگالی انرژی بالا، گاز پرفشار و سایر منابع محرک را برای تولید اشکال مختلف جوشکاری ضربه ای با آزاد کردن انرژی بالا به صورت گذرا و ایجاد برخورد با سرعت بالا قطعات جوشکاری به کار می گیرند. این موارد تاثیر بسزایی بر قیمت ورق دارند.

در طول جنگ بزرگ، مهندسان متوجه ترکش هایی شدند که به طور غیرمعمولی به تانک های زرهی چسبیده بودند، نه اینکه به سادگی در کناره تانک وارد شوند (شکل 2). مواد مخزن و ترکش در اثر شدت برخورد ذوب شدند. یعنی ضربه منجر به تشکیل جوش شد.

شکل 2.
ترکش به تانک زرهی چسبیده است.
در فرآیند جوشکاری ضربه ای، دو یا چند ورق فلزی با سرعت زیاد با هم برخورد می کنند. ضربه در مجاورت با سرعت صوت در هوا آغاز می شود [12]. قطعات کار با تبدیل انرژی جنبشی به انرژی تغییر شکل پلاستیک، تغییر شکل پلاستیک شدید را در ناحیه تماس در هنگام ضربه تجربه می‌کنند. لایه های سطحی (اکسید) در اثر این تغییر شکل پلاستیکی از هم جدا می شوند. زاویه مورد نیاز بین قطعات کار باعث می شود که با بسته شدن فضای بین آنها، یک ناحیه تماس خطی از سطح قطعه کار عبور کند. تماس با فشار بالا به طور قابل توجهی شکاف ها را از بین می برد و منجر به پیوند متالورژیکی بین مواد می شود. فرآیند جوشکاری ضربه ای فلز غیر مشابه را با موفقیت جوش می دهد و ناحیه متاثر از حرارت ایجاد نمی کند. یک اشکال رایج فرآیندهای جوشکاری سنتی این است که فرآیندها خواص مواد را با شرایط دمایی محلی تغییر می‌دهند، که اغلب منجر به ایجاد ناحیه نرم‌تر در اطراف جوش (منطقه متاثر از حرارت) می‌شود. اتصالات با ضربه هستند، خواص فلز پایه در محل اتصال دست نخورده است. رابط حاصل ممکن است به اندازه فلزات پایه قوی باشد یا نباشد.

فن آوری های مختلف جوشکاری، مانند جوشکاری پالس الکترومغناطیسی، جوشکاری محرک فویل تبخیر کننده، و جوشکاری ضربه ای لیزری، همگی بخشی از خانواده جوشکاری ضربه ای هستند. اگرچه اصل کار اولیه این فرآیندها برخورد با سرعت بالا بین یک پرواز و یک هدف است، روش شتاب دادن به پرواز متفاوت است. این روش ها همچنین دارای طیف گسترده ای از مقیاس های طولی هستند که به گروه جوش ضربه ای طیف وسیعی از کاربردها را می دهد. جوشکاری ضربه ای می تواند باعث توسعه تحقیقات علمی متعددی شود که برای بهینه سازی فرآیندهای تولید فعلی با توسعه تکنیک ها و راه حل های جدید جوشکاری ضروری هستند.

2.1 جوشکاری الکترومغناطیسی
جوشکاری الکترومغناطیسی (EMW) یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است که در درجه اول مواد رسانا را با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی با سرعت بالا به هم متصل می کند. این تکنیک به طور موثر فلزات مشابه یا غیر مشابه، و همچنین فلزات و غیرفلزها را به هم می پیوندد [13]. این فرآیند از سرعت و نرخ کرنش بسیار بالایی برای اتصال چندین ماده استفاده می کند. نیروی تکانشی لورنز که با دفع میدان های مغناطیسی ناشی از جریان پالس ایجاد می شود، به یک یا هر دو ماده به هم پیوسته سرعت می بخشد و در نتیجه یک برخورد با سرعت بالا و تشکیل مفصل ایجاد می شود. تماس جوش برخلاف روش های سنتی اتصال ذوب نمی شود و خصوصیات مواد را حفظ می کند.

جوشکاری پالس الکترومغناطیسی توسط یو و همکاران [14] برای ایجاد لوله های فولادی با پوشش آلومینیوم استفاده شد. یافته‌ها نشان می‌دهد که روش پیشنهادی EMW می‌تواند پیوندهای روکش قوی ایجاد کند تا یک جزء روکش لوله‌ای با طول محوری بلند ایجاد کند. P. Q. Wang و همکاران، [15] ورق فلز غیر مشابه Al/Cu را با موفقیت توسط EMW جوش دادند. بسیاری از پارامترهای فرآیند عملکرد مکانیکی و مورفولوژی سطحی اتصالات جوش داده شده EMP را تعریف می کنند. تحقیقات C. Li و همکاران، [16] یک رابطه بین پارامترهای فرآیند مانند فرکانس جریان تخلیه، نیروی لورنتس و جابجایی در فلزات پایه را گزارش کردند. Shaoluo Wang و همکاران [17] گزارش کردند که برای بهبود محدوده جوش‌پذیری توسط EMW، انرژی تخلیه و محدوده فاصله ایستادن قابل استفاده افزایش می‌یابد زیرا صعود انرژی تخلیه می‌تواند باعث شود صفحه پرواز سرعت برخورد بالاتری داشته باشد. این فرآیند تأثیر قابل توجهی بر تغییرات ریزساختاری در رابط پیوند نیز دارد. مورفولوژی رابط عموماً شامل تشکیل شبکه نابجایی، انحلال مکانیکی رسوبات و تبلور مجدد است [18]. شواهد کمی در مورد ذوب مواد پایه وجود دارد. علاوه بر این، انتظار افزایش قابل توجهی در استحکام برای آلیاژهای قابل عملیات حرارتی پس از جوش توسط پردازش حرارتی مکانیکی وجود دارد. در طول سرویس، اتصالات فلزی غیرمشابه همواره دچار خوردگی می شوند که منجر به شکست زودرس اتصالات جوش شده می شود. خوردگی گالوانیکی در اتصالات سازه های هیبریدی باعث تسریع خوردگی می شود. ویژگی های خوردگی ورق های فولادی/آلومینیوم گالوانیزه جوش داده شده EMP در گزارش شده است.

https://www.intechopen.com/chapters/80119

جوشکاری ضربه ای ورق
در دهه 1940، کارل پیشنهاد کرد مواد منفجره را می توان برای ایجاد برخورد ورق و فلز برای پیوند متالورژیکی مورد استفاده قرار داد، که او آن را جوشکاری انفجاری نامید [11]. امروزه مردم انرژی شیمیایی، انرژی میدان الکترومغناطیسی، انرژی نوری با چگالی انرژی بالا، گاز پرفشار و سایر منابع محرک را برای تولید اشکال مختلف جوشکاری ضربه ای با آزاد کردن انرژی بالا به صورت گذرا و ایجاد برخورد با سرعت بالا قطعات جوشکاری به کار می گیرند. این موارد تاثیر بسزایی بر قیمت ورق دارند.

در طول جنگ بزرگ، مهندسان متوجه ترکش هایی شدند که به طور غیرمعمولی به تانک های زرهی چسبیده بودند، نه اینکه به سادگی در کناره تانک وارد شوند (شکل 2). مواد مخزن و ترکش در اثر شدت برخورد ذوب شدند. یعنی ضربه منجر به تشکیل جوش شد.

شکل 2.
ترکش به تانک زرهی چسبیده است.
در فرآیند جوشکاری ضربه ای، دو یا چند ورق فلزی با سرعت زیاد با هم برخورد می کنند. ضربه در مجاورت با سرعت صوت در هوا آغاز می شود [12]. قطعات کار با تبدیل انرژی جنبشی به انرژی تغییر شکل پلاستیک، تغییر شکل پلاستیک شدید را در ناحیه تماس در هنگام ضربه تجربه می‌کنند. لایه های سطحی (اکسید) در اثر این تغییر شکل پلاستیکی از هم جدا می شوند. زاویه مورد نیاز بین قطعات کار باعث می شود که با بسته شدن فضای بین آنها، یک ناحیه تماس خطی از سطح قطعه کار عبور کند. تماس با فشار بالا به طور قابل توجهی شکاف ها را از بین می برد و منجر به پیوند متالورژیکی بین مواد می شود. فرآیند جوشکاری ضربه ای فلز غیر مشابه را با موفقیت جوش می دهد و ناحیه متاثر از حرارت ایجاد نمی کند. یک اشکال رایج فرآیندهای جوشکاری سنتی این است که فرآیندها خواص مواد را با شرایط دمایی محلی تغییر می‌دهند، که اغلب منجر به ایجاد ناحیه نرم‌تر در اطراف جوش (منطقه متاثر از حرارت) می‌شود. اتصالات با ضربه هستند، خواص فلز پایه در محل اتصال دست نخورده است. رابط حاصل ممکن است به اندازه فلزات پایه قوی باشد یا نباشد.

فن آوری های مختلف جوشکاری، مانند جوشکاری پالس الکترومغناطیسی، جوشکاری محرک فویل تبخیر کننده، و جوشکاری ضربه ای لیزری، همگی بخشی از خانواده جوشکاری ضربه ای هستند. اگرچه اصل کار اولیه این فرآیندها برخورد با سرعت بالا بین یک پرواز و یک هدف است، روش شتاب دادن به پرواز متفاوت است. این روش ها همچنین دارای طیف گسترده ای از مقیاس های طولی هستند که به گروه جوش ضربه ای طیف وسیعی از کاربردها را می دهد. جوشکاری ضربه ای می تواند باعث توسعه تحقیقات علمی متعددی شود که برای بهینه سازی فرآیندهای تولید فعلی با توسعه تکنیک ها و راه حل های جدید جوشکاری ضروری هستند.

2.1 جوشکاری الکترومغناطیسی
جوشکاری الکترومغناطیسی (EMW) یک فرآیند جوشکاری حالت جامد است که در درجه اول مواد رسانا را با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی با سرعت بالا به هم متصل می کند. این تکنیک به طور موثر فلزات مشابه یا غیر مشابه، و همچنین فلزات و غیرفلزها را به هم می پیوندد [13]. این فرآیند از سرعت و نرخ کرنش بسیار بالایی برای اتصال چندین ماده استفاده می کند. نیروی تکانشی لورنز که با دفع میدان های مغناطیسی ناشی از جریان پالس ایجاد می شود، به یک یا هر دو ماده به هم پیوسته سرعت می بخشد و در نتیجه یک برخورد با سرعت بالا و تشکیل مفصل ایجاد می شود. تماس جوش برخلاف روش های سنتی اتصال ذوب نمی شود و خصوصیات مواد را حفظ می کند.

جوشکاری پالس الکترومغناطیسی توسط یو و همکاران [14] برای ایجاد لوله های فولادی با پوشش آلومینیوم استفاده شد. یافته‌ها نشان می‌دهد که روش پیشنهادی EMW می‌تواند پیوندهای روکش قوی ایجاد کند تا یک جزء روکش لوله‌ای با طول محوری بلند ایجاد کند. P. Q. Wang و همکاران، [15] ورق فلز غیر مشابه Al/Cu را با موفقیت توسط EMW جوش دادند. بسیاری از پارامترهای فرآیند عملکرد مکانیکی و مورفولوژی سطحی اتصالات جوش داده شده EMP را تعریف می کنند. تحقیقات C. Li و همکاران، [16] یک رابطه بین پارامترهای فرآیند مانند فرکانس جریان تخلیه، نیروی لورنتس و جابجایی در فلزات پایه را گزارش کردند. Shaoluo Wang و همکاران [17] گزارش کردند که برای بهبود محدوده جوش‌پذیری توسط EMW، انرژی تخلیه و محدوده فاصله ایستادن قابل استفاده افزایش می‌یابد زیرا صعود انرژی تخلیه می‌تواند باعث شود صفحه پرواز سرعت برخورد بالاتری داشته باشد. این فرآیند تأثیر قابل توجهی بر تغییرات ریزساختاری در رابط پیوند نیز دارد. مورفولوژی رابط عموماً شامل تشکیل شبکه نابجایی، انحلال مکانیکی رسوبات و تبلور مجدد است [18]. شواهد کمی در مورد ذوب مواد پایه وجود دارد. علاوه بر این، انتظار افزایش قابل توجهی در استحکام برای آلیاژهای قابل عملیات حرارتی پس از جوش توسط پردازش حرارتی مکانیکی وجود دارد. در طول سرویس، اتصالات فلزی غیرمشابه همواره دچار خوردگی می شوند که منجر به شکست زودرس اتصالات جوش شده می شود. خوردگی گالوانیکی در اتصالات سازه های هیبریدی باعث تسریع خوردگی می شود. ویژگی های خوردگی ورق های فولادی/آلومینیوم گالوانیزه جوش داده شده EMP در گزارش شده است.

https://www.intechopen.com/chapters/80119