Produção de componentes multifuncionais por soldadura por explosivo

Abstract

Este trabalho teve como objetivo principal a análise de juntas soldadas utilizando o método de soldadura por explosão (EXW) entre chapas de alumínio, cobre e alumínio-cobre, e a influência da variação de alguns parâmetros de soldadura na qualidade da interface de soldadura. Foram efetuadas para o efeito 6 ensaios experimentais, sendo dois deles entre placas do mesmo tipo de material (Al-Al e Cu-Cu) e os restantes quatro entre alumínio e cobre, sendo projetado o alumínio, contrariamente aos ensaios realizados noutros anos, onde o material projetado foi o cobre. Utilizaram-se dois tipos de emulsões explosivas de nitrato de amónio, umas sensibilizada com microesferas ocas de vidro (Eex+MEOV) e outras sensibilizadas com esferas de esferovite (Eex+EPS), com variados valores de rácio de explosivo. A emulsão Eex+EPS apresentou uma detonação mais heterogénea e uma velocidade de detonação Vd mais baixa, o que origina uma morfologia na interface também mais heterogénea e uma maior formação de compostos intermetálicos. Para as duas emulsões verificou-se uma maior adesão do alumínio ao cobre utilizando o rácio mínimo de explosivo, no entanto mesmo assim não ocorreu a ligação. Levanta-se a questão entre valores utilizados na construção da janela de soldabilidade no que consta ao cobre, pois apesar de a soldadura se localizar fora da janela de soldabilidade, apresentou bons resultados em termos de aspeto da interface, microdureza e ensaios de tração/corte. A configuração alumínio-cobre apresentou uma janela de soldabilidade muito reduzida, devido maioritariamente à baixa temperatura de fusão do alumínio. Nenhuma das soldaduras Al-Cu foi bem-sucedida, mesmo utilizando os rácios mínimos de explosivo. Conclui-se que as emulsões explosivas utilizadas não são adequadas para este tipo de ensaios, pois é necessário um rácio de explosivo mais reduzido para se conseguir respeitar os parâmetros definidos pela janela de soldabilidade. Observou-se que em soldaduras similares, isto é entre o mesmo tipo de material as maiores durezas são observadas na placa voadora e não na interface. Verificou-se que o aumento do rácio de explosivo R conjuntamente com variações na velocidade de detonação conduz ao aumento da velocidade de impacto Vd, que por sua vez leva ao aumento do ângulo de colisão B.

The main goal of this research was the analysis of the effect of welding parameters on the quality of similar welds aluminum-aluminum and copper-copper and dissimilar welds aluminum-copper, using the explosive welding method (EXW); the influence of some welding parameters in the morphology of the welded interface was analyzed. Six experimental tests were made, four of them between aluminum-copper, being the aluminum projected against the copper plate. Two types of explosive were used, Eex+MEOV and Eex+EPS, with several explosive ratios. The values used for the copper-copper weldability window definition were analyzed, because although the welding was located outside the window, this welding had very good results in terms of interface aspect, hardness and tensile/shear tests. The aluminum-copper weldability window is very small, which is mainly a consequence of the aluminum low temperature melting point. None of the four aluminum-copper weldings were successful, even using the minimum explosive ratio. It’s concluded that the used explosive types are not the right ones for the aluminum flyer. The similar welds, where the same material was used in the flyer and the parent plate, showed an increased hardness in the flyer plate side. It was observed that an increase in the explosive ratio R leads to an increase in the impact velocity Vp, which leads to an increase in the collision angle B.