Impact wave process modeling and optimization in high energy rate explosive welding

Impact waves are used in many different industries and are classified according to whether they cause plastic or elastic deformations. In the plastic deformation mode, these waves can be used to produce special electrical joints. In the elastic deformation mode, they can be used to detect leakage or to measure the thickness of pipes. Both modes have applications in offshore technology. In this thesis the application of impact waves in the plastic deformation mode and explosive welding are discussed. In the explosive welding (EXW) process a high velocity oblique impact produced by a carefully controlled explosion occurs between two or more metals. The high velocity impact causes the metals to behave like fluids temporarily and weld together. This process occurs in a short time with a high rate of energy. EXW is a well known method for joining different metals together. It is a multidisciplinary research area and covers a wide range of science and technology areas including wave theory, fluid dynamics, materials science, manufacturing and modeling. Many of the important results in EXW research are obtained from experimentation. This thesis is mainly based on experimental work. However, it begins with a review of the fundamental theory and mechanisms of explosive welding and the different steps of a successful welding operation. Many different EXW tests are done on horizontal and vertical surfaces with unequal surface areas, and on curved surfaces and pipes. The remainder of the thesis evaluates the results of these experiments, measures the main parameters, and shows the results of simulations to verify the experimental results. The thesis ends with a number of suggestions for improving and optimizing the EXW process. One of these improvements is a model for joining metallic plates with unequal surface areas. An Al-Cu joint based on this model is used in the ALMAHDI aluminum factory, a large company in southern Iran that produces more than 200,000 tons of aluminum per year. Improved methods are also suggested for joining curved surfaces. These methods may have extensive applications in pipelines in oil and gas industries, especially in underwater pipes.Impact vågor används i många olika branscher och klassificeras enligt de deformationer de orsakat: elastiska och plastiska deformationer. I plastisk deformation mode, dessa vågor skulle kunna användas för att framställa särskild elektrisk lederna. I deformationen läge, de skulle kunna användas för att upptäcka läckage eller mäta tjockleken på rören. Båda har tillämpningar inom offshore-teknik. I denna avhandling tillämpningen av effekterna vågor i plastisk deformation mode och explosiva svetsning diskuteras. I den explosiva svetsning (EXW) process hög hastighet sned effekt som produceras av en noggrant kontrollerad explosion uppstår mellan två eller flera metaller. Den höga hastigheten effekt gör att metaller gå ihop samtidigt som beter sig som vätskor. Denna process sker i en kort tid med hög energi. EXW är en känd metod för att gå med olika metaller tillsammans. Det är ett tvärvetenskapligt forskningsområde och omfattar ett brett spektrum av naturvetenskap och teknik, inklusive våg teori, vätskor dynamik, materialvetenskap, tillverkning och modellering. Många av de viktiga resultat i EXW forskning har erhållits från experiment. Denna uppsats bygger främst på experimentella verk. Det kommer dock att börja med en genomgång av grundläggande teori och mekanism av explosiva svetsning och de olika stegen i en lyckad welding operation. Då många olika EXW tester göras på horisontella och vertikala ytor med icke lika ytor och på krökta ytor och ledningar. Utvärdering av resultaten, som mäter de viktigaste parametrarna, som utför vissa simuleringar för att verifiera experimentella resultat och några förslag för att förbättra och optimera EXW process utgör de andra delarna av uppsatsen. En av dessa förbättringar är en modell för att gå med metalliska plattor med icke-lika ytor. En Al-Cu gemensamt bygger på denna modell används i ALMAHDI aluminium fabrik, ett stort företag i södra Iran att produktionen är mer än 200000 ton per år. Dessutom en del andra förbättrade metoder föreslås för att gå med krökta ytor. Dessa metoder kan få omfattande tillämpningar inom olje-och gasindustrin som rörledningar, särskilt under rören