Efeito da aplicação de ultrassons ao processo Squeeze Casting

Abstract

As ligas de alumínio são globalmente utilizadas em inúmeras atividades. Sendo estas, indústrias muito competitivas, existe a necessidade de um melhoramento constante de todos os intervenientes no processo produtivo. Essas melhorias têm como objetivo reduzir custos e/ou melhorar o desempenho dos componentes e têm vindo a ser efetuadas quer pelo recurso a novas técnicas de produção, quer pelo desenvolvimento de novas ligas/composições. Neste âmbito, o objetivo central deste projeto consistiu no estudo da conjugação de duas tecnologias distintas, Squeeze Casting e Ultrassons, para analisar a melhoria das propriedades mecânicas das ligas de alumínio, decorrentes dessa combinação. Inicialmente, foram realizados testes para cada uma das tecnologias singularmente, os quais se constituíram como ensaios de controlo, tendo sido depois avaliada a sua conjugação para diversos parâmetros. Foi desenvolvido um projeto para um equipamento experimental com vista à realização dos ensaios, mas, por motivos alheios ao autor, não foi possível a sua construção. No entanto, com recurso à colaboração de uma empresa local, foram realizados ensaios para estudar o efeito da conjugação das duas tecnologias. Mais especificamente, foi estudado o efeito de dois níveis de pressão distintos – 5 e 10 MPa – e de dois métodos de aplicação de ultrassons ao banho metálico – direto isotérmico por via de um radiador acústico e indireto através da coquilha, durante a solidificação. Foram avaliadas as características microestruturais, a dureza e a densidade das amostras dos diferentes ensaios. Verificou-se que as amostras resultantes da conjugação das tecnologias apresentam características microestruturais muito favoráveis – afinadas e modificadas (silício e componentes intermetálicos) – quando comparadas com os ensaios de cada uma das tecnologias singularmente. Foi possível a obtenção de amostras com cerca de 98.5% da densidade teórica com a aplicação direta da pressão contra os 95,6% obtidos apenas com desgaseificação. Os resultados relativos à dureza não foram conclusivos. Os resultados parecem indicar que a conjugação das duas tecnologias é benéfica, permitindo a obtenção de componentes complexos, afinados e livres de porosidades com pressões relativamente baixas.

The aluminum alloys are used all over the world in countless industrial activities. These activities are very competitive and demand constant improvement of all the parts involved in the productive process. Those improvements, aimed to reduce costs or improve the components performance, are done by using new production technics or by the development of new alloys and their treatment. In this context, the main goal of the project consists in the study of the conjugation of two different technologies, Squeeze Casting and Ultrasonic Melt Treatment, to analyze the improvement of the mechanical characteristics in aluminum alloys resultant of that combination. An equipment project was developed to build an experimental machine for the trials, but, due to the state of the national economy, that goal was not achieved. Even though, thanks to a local company, it was possible to conduct the trials. The first ones were made with each technology alone and were considered control trials. Afterwards, the combination of the two technologies was evaluated using different parameters – two pressure values (5 and 10 MPa) and two ultrasonic application methods (direct isothermal, using an acoustic radiator, and indirect, through the mold, during the solidification). Several aspects where evaluated, such as, the microstructural characteristics, the hardness and the density of each sample. The samples obtained with the combination of the two technologies were refined and modified – both the silicon and the intermetallic particles. With the application of pressure during the solidification, the density value increased (98,5% of the theoretical density against 95,6% without the application of pressure). The hardness trials were inconclusive. The results seem to indicate that the combination of these two technologies is interesting and might allow the production of complex, refined and pores free components. Additionally, it may allow the reduction of the pressure values used in the Squeeze Casting operations.