Estudo da variação da composição química, microestrutura e propriedades mecânicas da liga Al4,5Cu submetida a fusão prolongada

Abstract

Atualmente, assiste-se a um forte desenvolvimento tecnológico, fruto das exigências crescentes dos componentes mecânicos em geral. A indústria de fundição de ligas de alumínio atual é um exemplo típico desse desenvolvimento, tendo vindo a possibilitar melhorar significativamente o desempenho em serviço dos componentes fabricados nessas ligas. Contudo, trata-se de uma tecnologia que apresenta vários problemas relacionados com o processo de fusão e vazamento, destacando-se o tempo de permanência do metal no estado líquido antes do vazamento, e a temperatura a que se efetua essa manutenção. O objetivo principal desta dissertação consistiu em avaliar o efeito do tempo de permanência da liga Al4,5Cu no estado líquido, a diferentes temperaturas de manutenção do banho, na qualidade final dos fundidos, permitindo obter conhecimentos sobre a influência dos dois parâmetros (temperatura e tempo) nas caraterísticas microestruturais, sanidade e propriedades mecânicas e de fadiga dos componentes fundidos. Para isso, numa primeira fase a liga Al4,5Cu foi fundida e mantida no estado líquido às temperaturas de 700ºC, 730ºC e 760ºC, durante 8 horas, tendo sido vazados provetes para caraterização após 0 horas, 1 hora, 2 horas, 4 horas e 8 horas. Numa segunda fase, os provetes para caraterização mecânica, ensaios de fadiga e tração, foram maquinados e tratados termicamente. Por outro lado, os provetes dos quais resultaram as amostras utilizadas na caraterização microestrutural, química e ensaio de dureza, não foram sujeitas a tratamento térmico. Os resultados obtidos revelam que a microestrutura e propriedades mecânicas são afetadas tanto pela temperatura de manutenção do banho, como pelo tempo de permanência da liga no estado líquido. Verificou-se, também, que a composição química da liga é afetada, uma vez que existe uma tendência para a diminuição das concentrações de alguns elementos de liga com o aumento do tempo de estágio, para as diferentes temperaturas em análise, nomeadamente o magnésio. O trabalho efetuado permitiu adquirir conhecimentos, através dos quais será possível sensibilizar a indústria de fundição para o problema do tempo e temperatura de estágio das ligas no estado líquido e o efeito daí resultante nos componentes fundidos.

Currently, we are seeing a strong technological development, the result of increasing demands on the mechanical components in general. The foundry industry of aluminum alloys current is a typical example of this development, having been possible to significantly improve the service performance of components manufactured in these alloys. However, it is a technology that presents several problems related to the process of melting and casting, highlighting the length of stay of the liquid metal before casting, and the temperature at which makes this maintenance. The main objective of this thesis was to evaluate the effect of length of stay league Al4,5Cu liquid at different temperatures to maintain the melt in the final quality of the castings, allowing to obtain knowledge about the influence of the two parameters (temperature and time) the microstructural characteristics, sanity and mechanical properties and fatigue of cast components. For this purpose, in a first stage the alloy AL4, 5Cu was melted and maintained in a liquid state at temperatures of 700 ° C, 730 ° C and 760 ° C for 8 hours and was cast samples for characterization considering 0 hour, 1 hour, 2 hours, 4 hours, and 8 hours. In a second stage the test samples for mechanical characterization, fatigue and tensile tests were machined and heat treated. On the other hand, the samples which resulted in the microstructural characterization on the samples used, chemical and hardness test were not subjected to heat treatment. The results show that the microstructure and mechanical properties are affected by both the maintaining the melt temperature as the residence time of the liquid alloy. It was found also that the chemical composition of the alloy is affected, since there is a tendency to decrease the concentration of some alloying elements with increasing residence time at different temperatures for analyzing, particularly magnesium. The work carried would acquire knowledge, through which it will be possible to sensitize the casting industry for the problem of temperature and time of permanence in liquid alloys and the effect resulting in cast components.