Explosive Welding of stainless steel AISI 304 to AA6082-T6

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaEste trabalho teve como principal objetivo o estudo da soldadura dissimilar entre alumínio e aço inoxidável, utilizando o método de soldadura por explosão. Foi estudada a influência da variação de alguns parâmetros do processo na qualidade da soldadura, através da análise de alterações observadas nesta a nível macroscópico, microestrutural, químico e mecânico.Foram efetuados sete ensaios experimentais, tendo sido cinco destes realizados com a projeção do aço inoxidável sobre o alumínio e dois com projeção do alumínio no aço inoxidável. Para tal, foram utilizados diversos explosivos com diversas velocidades de detonação e densidades, permitindo assim o posicionamento das soldaduras em diferentes localizações na janela de soldabilidade, com o objetivo principal de obter soldaduras com qualidade. Nestes ensaios foi utilizada a configuração paralela, com uma distância constante entre placas, na ordem de 1,5 vezes a espessura da placa voadora.Os ensaios realizados com a projeção do aço inoxidável no alumínio não apresentaram ligação. A ligação apenas foi obtida nos dois ensaios em que foi usada a projeção do alumínio no aço inoxidável, tendo estas apresentado baixa resistência mecânica. Foi evidenciado em todos estes ensaios a formação de fases frágeis (intermetálicas) na interface de impacto, independentemente dos parâmetros utilizados. A formação destas fases aumentou com o aumento do rácio de explosivo. A composição química destas fases foi muito afetada pela velocidade de detonação no ensaio.Observou-se também o aumento de dureza das chapas base na zona da soldadura, principalmente do aço inoxidável.The main goal of this work is the study of dissimilar welding between aluminum and stainless steel by explosive welding. The influence of the process parameters in the quality of the welds was addressed. In that way, the welds macro and microstructural analysis were performed, as well as, their chemical and mechanical characterization. Seven experimental tests were performed, five of those were done with the projection of the stainless steel on the aluminum, while the other two were performed projecting the aluminum plate on the stainless steel plate. Different detonation velocities and densities of explosives were used, allowing to place the welds in different localizations in the weldability window, with the main goal of obtaining quality welds. These tests were performed in parallel configuration using a constant distance between plates of approximately 1.5 times the thickness of the flyer plate.When the stainless steel plates were projected on the aluminum no bond was achieved, while using the opposite configuration bonding has occurred. These welds presented a weak mechanical resistance bond.It was observed the formation of a brittle compound (intermetallic phase) on the surface of impact, regardless the used parameters. The amount of intermetallic compounds was higher with the increase of the explosive ratio. The chemical composition of these phases was largely affected by the increase of the explosive velocity.Also it was observed the increase of hardness in the base materials on the welding zone, mainly on the stainless steel