تأثير فاصله توقف و ضخامت ماده منفجره بر خواص اتصال انفجاري مس- فولاد زنگ‌نزن 304

Effect of Standoff Distance and Explosive Material Thickness on Properties of Explosively Welded Copper and 304 Stainless Steel

در اين تحقيق، تأثير متغيرهاي فاصله توقف و ضخامت ماده منفجره بر خواص متالورژيكي فصل مشترك اتصال انفجاري مس به فولاد زنگ‌نزن 304 بررسي شده است. بررسي‌هاي آزمايشگاهي با استفاده از ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، آزمون‌هاي ريزسختي سنجي و استحكام سنجي كششي برشي انجام ‌شده است. كشيدگي دانه‌ها و ريزدانگي در مجاورت فصل مشترك بر اثر تغيير شكل پلاستيكي شديد اتفاق افتاده است. با افزايش متغيرهاي آزمون، مناطق مذاب موضعي در مجاورت امواج افزايش‌ يافته كه تركيب مناطق مخلوطي از عناصر صفحات پايه و پرنده بوده است. نتايج ريز سختي نشان داده با كاهش ضخامت ماده منفجره و فاصله توقف سختي در مناطق مجاور فصل مشترك در قسمت مس از 103/4 ويكرز به 99/8 ويكرز كاهش يافته است. همچنين در قسمت فولاد زنگ‌نزن مقدار سختي در مجاورت فصل مشترك كاهش يافته كه دليل آن بالا رفتن دما در مجاورت فصل مشترك بوده است. همچنين در آزمايش استحكام كششي برشي در ضخامت ماده منفجره 79 ميلي‌متر و فاصله توقف سه ميلي‌متر بالاترين استحكام در حد 244 مگاپاسگال بوده و كمترين استحكام در ضخامت ماده منفجره 46 ميلي‌متر و فاصله توقف سه ميلي‌متر برابر 208 مگاپاسگال به‌دست آمد. با كاهش مقدار ضخامت ماده منفجره و فاصله توقف، استحكام كاهش يافته است.

In this research, the effect of standoff distance and explosive material thickness on metallurgical features of explosive welding connection of copper to 304 stainless steel has been investigated. Experimental analysis were performed using optical microscopy, scanning electron microscopy, microhardness test and tensile shear strength test. The results indicated that due to severe plastic deformation in welding, both grain elongation and refinement occurred near the connection. Also, increasing of welding parameters led to an increase in the locally melted zones. The results showed that chemical composition of the melted zone consisted of elements of both flyer and base plates. By decreasing the explosive material thickness and standoff distance, the hardness of copper interface zone decreased from 103.4 HV to 99.8 HV. Moreover, increasing the temperature in stainless steel connection led to decreased hardness. As such, the maximum tensile shear strength of 244 MPa was observed in the sample with 79 mm explosive thickness and 3 mm standoff and the minimum tensile shear strength of about 208 MPa in the sample with 46 mm explosive thickness and 3 mm standoff. By decreasing explosive thickness and standoff, the bond strength decreased, too.