Soldaduras Similares e Dissimilares, por Explosão, de AA 6082-T6 e Aço AISI 304

Abstract

O Alumínio e o Aço são dos materiais mais utilizados industrialmente. Cada um apresenta propriedades extremamente úteis, o Alumínio tem elevada resistência à corrosão e baixa densidade, e o Aço possui elevada resistência mecânica, elevada resistência a altas temperaturas e, para o caso do Aço Inoxidável, alta resistência à corrosão também. Devido à elevada diferença entre as suas temperaturas de fusão, a combinação destes dois materiais por processos de soldadura por fusão, ditos convencionais, é impossível. O objetivo deste trabalho é iniciar o estudo da ligação destes dois materiais através do processo de soldadura por explosão. Já era conhecida a dificuldade de obter ligação entre estes dois materiais através da configuração plana convencional. Ainda assim, tratando-se de uma primeira abordagem, foi a configuração utilizada para perceber as dificuldades existentes na ligação destes dois materiais. Foi construída a Janela de Soldabilidade, para ligação similar Alumínio-Alumínio e dissimilar Alumínio-Aço, para melhor preparar as condições experimentais. Foram realizados cinco ensaios, onde o Alumínio foi sempre o material projetado. Em dois destes ensaios foi obtida ligação entre as placas, ainda assim, uma ligação de baixa resistência. Apenas um dos ensaios se localizou dentro da Janela de Soldabilidade mas não apresentou ligação. Foi dado maior enfase ao estudo da ligação dissimilar Alumínio-Ferro. Foram utilizadas três composições de explosivo. A composição apenas de ANFO, sigla para Ammonium Nitrate Fuel Oil, não apresentou uma detonação completa e apresentou a menor velocidade de detonação. As outras composições, (ANFO+Eex) e (ANFO+(Eex+DE)), sendo Eex a abreviatura para emulsão explosiva e DE a designação para micro-esferas ocas de polímero, apresentaram detonação homogénea, registando-se a maior velocidade de detonação para a composição (ANFO+(Eex+De)). Apenas nos ensaios onde se utilizaram as composições ANFO e (ANFO+Eex) se obteve ligação. Ainda assim, nenhuma das composições utilizadas é ótima para o resultado final pretendido, uma soldadura por explosão com qualidade. Verificou-se que o aumento do Rácio de explosivo conduz ao aumento da velocidade de impacto e, por conseguinte, também ao aumento do ângulo de colisão. Com o aumento do Rácio de explosivo aumenta também a quantidade de compostos intermetálicos na zona da interface entre as placas e também a dureza final das placas que colidem.

Explosion Welding is an effective method of joining various metals and alloys. The aim of this research is to initiate the study of dissimilar weld aluminum-stainless steel, AA 6082-T6 - AISI 304, and analyze the influence of the welding parameters on the final result using this method. Also an analysis has been made for similar weld aluminum-aluminum. The Weldability Window was studied for the two kinds of joints. Five experimental test were made, always being used aluminum as the flyer plate. Three explosive compositions were tested. The first one had only Ammonium Nitrate Fuel Oil (ANFO), the second one was a ammonium nitrate-based emulsion with ANFO, and the third one was composed of a ammonium nitrate-based emulsion with ANFO and hollow polymer microballons as a sensitizing agent. These compositions didn’t give good results. All the results obtained show that increasing the explosive ratio, increases the impact velocity of the flyer, and, in consequence, also the collision angle increases. A larger quantity of intermetallic compounds on the interface and a higher final hardness on the colliding plates is also observed with the increase of explosive ratio.