Explosive welding between copper and stainless steel: physical properties influence

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaO foco primordial deste trabalho foi a análise da ligação entre o cobre e o açoinoxidável usando o método de soldadura por explosão. Com o propósito de entender melhora influência das propriedades físicas, foram realizadas análises no âmbito macroscópico,microestrutural, químico e mecânico.Foram elaborados dois ensaios com os mesmos parâmetros de soldadura. Umcom a projeção do cobre no aço inoxidável e outro com a configuração inversa, ou seja, umaconfiguração com aço inoxidável como placa voadora e o cobre como placa estacionária.Com uma distância entre placas de 1,5 vezes a espessura da placa voadora, fazendo uso deuma configuração paralela, os resultados experimentais foram claramente satisfatórios, talcomo comprovaram as janelas de soldabilidade.A análise das interfaces de impacto revelou ondas de soldadura consistentes ebem definidas nas amostras longitudinais, o que evidencia a qualidade das soldaduras. Domesmo modo, os ensaios mecânicos validam a resistência das soldaduras revelando fraturasessencialmente dúcteis. Contrariamente ao que costuma ser verificado nas soldaduras demateriais dissimilares, nesta configuração não houve indícios da presença de compostosintermetálicos, apenas zonas pontuais cuja composição engloba os elementos constituintesde cada material base, conforme a análise efetuada por EDS. Por fim, o aço inoxidável exibiuum elevado aumento de dureza, confirmando assim o teórico mecanismo de endurecimentodos aços por deformação plástica, ao passo que no cobre a dureza manteve-se praticamenteigual.The main focus of this work was the explosive welded copper-stainless steelbonding analysis. Macroscopic, microstructural, chemical and mechanical analysis wereperformed in order to understand better the physcial properties influence.Two tests were made with the same welding parameters. One with the copperprojection on the stainless steel and the other one with the inverse configuration, the stainlesssteel as flyer and copper as base plate. The final results were really good, as shown by theweldability windows, using a parallel configuration and a stand-off distance established on1.5 times flyer’s thickness.The impact surface’s observation indicated consistent and well defined weldingwaves which testifies the bonding quality. Accordingly, mechanical tests authenticate theweld’s resistance revealing ductile fractures. On the contrary to what is usual to see in thiswelding types, there was no evidence of intermetallic compounds, only specific meltedregions whose composition includes base material’s elements, as shown by EDS analysis.Lastly, the stainless steel showed a hardness increase, which proves the steel’s characteristichardening mechanism by plastic deformation, whilst copper remained pretty much the same.