Soldadura Al-Cu por explosivo em configuração plana

Abstract

O trabalho aqui apresentado tem como objectivo o estudo da influência da carga explosiva e da espessura da chapa voadora na qualidade de soldaduras realizadas entre chapas de alumínio e cobre, em geometria plana sobreposta. A soldadura por detonação consiste num processo de junção de metais, onde a detonação de um explosivo tem lugar numa das faces de um metal, que é projectado a alta velocidade sobre o outro. O elemento que é projectado é designado como elemento voador, neste caso chapa voadora. O facto de esta união se dar no estado sólido permite que metais com propriedades distintas possam ser soldados, mantendo as propriedades úteis de ambos. A preservação dessas propriedades seria difícil na soldadura por fusão. Este processo tem uma vasta gama de aplicações, que vai desde a indústria petroquímica até à indústria naval, sendo que a sua simplicidade o torna economicamente atractivo. Apesar desta grande variedade de aplicações, há ainda aspectos por analisar, tanto ao nível das configurações de soldadura, como dos materiais a soldar, o que leva a que haja, presentemente, uma motivação para a investigação e desenvolvimento nesta área. Neste trabalho foram realizados dois ensaios, variando a espessura da placa voadora e, em cada ensaio, foram utilizadas duas razões entre a massa de explosivo e a massa da placa voadora. Consequentemente, a variação destes parâmetros induz uma variação na velocidade de impacto e no ângulo de colisão. Posteriormente, foi avaliada a qualidade das soldaduras obtidas e a influência dos parâmetros alterados nessa mesma qualidade. Foi também dado ênfase à variação das características da interface com a variação dos diferentes parâmetros. Da realização deste trabalho conclui-se que é possível ligar cobre e alumínio através do método de soldadura por detonação. Conclui-se também que este processo deu origem à formação de material, possivelmente por fusão, que não é nenhum dos materiais base. Em todas as soldaduras, o valor da dureza após a execução do processo, aumentou quando comparado com a dureza dos materiais base.

Abstract The work presented aims to study the influence of the explosive charge and the flyer plate thickness in the quality of the welds performed between sheets of aluminum and copper in superimposed planar geometry. The explosive welding is a process of joining metals, where the detonation of an explosive takes place on one side of a metal, which is projected at high speed over the other. The element which is projected is referred to as flyer, in this case flyer plate. As the joining of materials takes place in the solid state allows metals with different properties to be welded, while maintaining the intrinsic properties of both. The preservation of these properties would be difficult in fusion welding. This process has a wide range of applications, from the petrochemical industry to the naval industry, and its simplicity makes it economically attractive. Despite this variety of applications, there are still some areas left to analyze, either in terms of welding configurations or in terms of materials to weld, which means that there is currently a motivation for research and development in this area. In this study two experiments were performed varying the flying plate thickness, and at each test, two ratios between the mass of explosive and the mass of the flying plate were used. Consequently, the variation of these parameters induces variations in the impact velocity and angle of collision. Subsequently the welds were evaluated, in order to characterize the influence of these parameters on the weld quality. It has also been emphasized the changes of the interface morphology with the variation of weld parameters. From this study it is concluded that it is possible to bind copper and aluminum by the method of explosive welding. It also follows that this process has given rise to the formation intermetallic materials, possibly by melting. The welding process produced a significant increase in hardness in the interface of both materials.