Neste trabalho buscou-se avaliar a melhor forma de incorporação de partículas cerâmicas para a fabricação de um CMA utilizando como matriz chapas da liga 2024-T6 através do processamento por FSP, e assim propor uma nova destinação para os refugos da indústria de fundição por cera perdida.
Para tanto, foram realizados diversos ensaios para definir os melhores parâmetros de processamento, que a partir do ensaio visual, os valores escolhidos foram de 1400 rpm para velocidade de rotação, 10 mm/min para velocidade de avanço e o uso da ferramenta com pino.
Estes parâmetros foram escolhidos por serem os que apresentavam melhores aspectos do cordão de processamento com pouca rebarba, ausência de soldas frias e ausência de defeitos pela falta de preenchimento e maior homogeneidade da região processada com a ausência de material cerâmico aglomerado, sem mistura, desta forma a análise se baseou na escolha da melhor forma de incorporação das partículas, entre furos excêntricos e canaleta.
O primeiro ensaio realizado foi o DRX, indicando a presença da fase Al-α, porém os difratogramas apenas apontaram a presença de traços do material cerâmico que não foram possíveis de indexar no difratograma, algo esperado dada a concentração do pó em relação à matriz e a profundidade média que as partículas estavam na matriz, não sendo atingidas pelos raios-X, o que foi confirmado nas imagens de MEV, por isso é possível considerar a formação de um compósito na região de mistura.
Imagens de MEV foram realizadas com o intuito de observar a existência das partículas cerâmicas e avaliar a dispersão e distribuição das partículas cerâmicas nas diferentes regiões do processamento. Para a amostra utilizando os furos excêntricos, foi possível observar uma baixa quantidade de partículas cerâmicas e uma baixa homogeneidade na região processada, zona de mistura, visto a inexistência de material na região de avanço, uma baixa quantidade na região de mistura e um aumento na região de retrocesso, o que pode estar associado à posição em que o pó foi adicionado.
Já para a amostra da canaleta, foi possível observar uma maior distribuição das partículas na zona de mistura, com alguns pontos de aglomerado, porém com o
afastamento desta região, seja para o lado do avanço quanto do retrocesso, a concentração de partículas sofre uma redução significativa.
Junto ao MEV foi realizado o EDS das amostras processadas e como recebida que serviu para confirmar a composição do pó cerâmico exposto pelo difratograma de raios-X e com este resultado, garantir que as partículas encontradas no MEV eram realmente advindas da adição das partículas cerâmicas.
Para avaliar as propriedades mecânicas das amostras processadas por FSP, foi utilizado o ensaio de microdureza Vickers, e foi possível observar uma relação entre o perfil de microdureza com as imagens obtidas no MEV.
Para a amostra utilizando os furos excêntricos, os resultados não foram satisfatórios pois os valores obtidos (115Hv) ficaram abaixo do valor da chapa não processada (~140Hv) por conta de uma recristalização próxima a um recozimento incompleto que promove a redução da microdureza, no entanto, comparando com os resultados da literatura foi possível observar que as partículas cerâmicas contribuíram na forma de não reduzir ainda mais a microdureza, pois a presença delas dificultava o deslizamento dos planos.
Já para a amostra utilizando as canaletas como forma de inclusão das partículas cerâmicas, o resultado foi acima do material não processado, atingindo um pico de 153Hv na região de mistura, mostrando que a canaleta seria a melhor forma de inclusão de partícula no FSP.
Assim como na microdureza, os resultados do ensaio de tribologia confirmam que a canaleta seria a melhor forma de inclusão, algo esperado dado o fato das propriedades serem relacionadas, os perfis da amostra como recebida e da canaleta eram bem similares, apresentando um pico no início e depois redução do coeficiente de atrito seguida de estabilização dos valores, embora com valores diferentes, já para a amostra dos furos o perfil foi bem diferente, com um aumento e posterior estabilização.
Enquanto a amostra utilizando furos excêntricos apresentou um aumento no coeficiente de atrito (de 0,5 para 0,7) e com isso a possibilidade de um maior desgaste do material quando submetido a um atrito, a amostra da canaleta apresentou uma redução para de 0,5 para 0,2, a redução do coeficiente de atrito é um resultado importante pois proporciona um aumento da vida útil do material quando exposto ao desgaste ou a abrasão física.
Por fim, a partir dos resultados obtidos, é possível definir que a melhor forma de inclusão das partículas cerâmicas foi utilizando a canaleta por apresentar maior homogeneidade e concentração de partículas, principalmente na zona de mistura, o que impactou em uma maior microdureza na região processada e menor coeficiente de atrito, formando um compósito superficial na região de mistura.
Este trabalho, diferente dos demais encontrados na literatura que utilizam pós comerciais, focou na reutilização de refugo da casca cerâmica do processo de fundição por cera perdida para a obtenção dos pós, dando uso a um material que antes seria descartado a grande custo. Para trabalhos futuros, outros ensaios mecânicos podem ser realizados para confirmar a melhoria promovida pela inclusão das partículas cerâmicas e um estudo do aporte térmico durante o processamento.
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