Para a segunda análise realizada nos massalotes, foram utilizadas ligas com a mesma faixa de teor de cobre, as quais são apresentadas na Tabela 15 para baixo cobre e na Tabela 16 para cobre de 4-5%. As ligas marcadas com asterisco (*) são as ligas apresentadas na Tabela 3.
Tabela 15 - Composição dos massalotes de ligas com baixo teor de Cobre
Cu Mg Mn Si Fe Zn Ti Outros total Al
Al-00-28* 2,82 0,01 0,08 1,37 0,58 0,14 0,01 0,09 94,9
Al-10-19 1,97 0,02 0,09 1,60 0,66 0,15 0,02 0,22 95,29
Al-15-22 2,28 0,02 0,09 1,60 0,59 0,16 0,01 0,07 95,19
Fonte: Autoria Própria, 2016.
Tabela 16 - Composição dos massalotes 4-5% Cu
Cu Mg Mn Si Fe Zn Ti Outros total Al
Al-05-41 4,16 0,01 0,09 1,60 0,59 0,17 0,01 0,10 93,29
Al-10-41* 4,12 0,01 0,08 1,36 0,55 0,14 0,01 0,088 93,65
Fonte: Autoria Própria, 2016.
Tanto os ensaios de dureza HRF e microdureza HV foram realizadas leituras na base e na parte superior do massalote. Os valores de média e desvio padrão obtidos para a dureza HRF e microdureza HV para as ligas com variações de cobre de 4-5%, são mostrados na Tabela 17.
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Tabela 17 - Dureza HRF e microdureza HV dos massalotes com 4-5%Cu
Al-05-41 Al-10-41
Posição Base Superior Base Superior
HRF Média 71,6 74 76,6 62,6
Desvio Padrão 0,58 1,00 2,08 2,08
HV Média 65,58 63,31 73,06 75,22
Desvio Padrão 5,32 7,65 6,58 11,98 Fonte: Autoria Própria, 2016.
Pela Tabela 16 é possível observar que para uma mesma porcentagem de cobre, a aplicação de uma vibração de 0,5 Bar possui valores de dureza HRF parecidos para variações de módulo de Chvorinov, o que não ocorre com a aplicação de 1 Bar de pressão, que possui uma maior variação de valores de dureza HRF entre a base e a parte superior do massalote.
Para as amostras com 4-5%Cu o desvio padrão foi pequeno para todas as amostras, o que torna cada amostra mais homogênea em relação a macrodureza. Esta variação pode ser explicada pela microestrutura das ligas Al-05-41 e Al-10-41 apresentadas nas Figuras 15 e 16.
Figura 15 - Microestrutura da liga Al-05-41 (a) Parte superior; (b) Base do massalote
Fonte: Autoria Própria, 2016.
A partir da Figura 15 é possível observar que a microestrutura da parte superior e da base do massalote não apresentam diferenças muito significativas, o que é traduzido em valores de dureza HRF parecidos. Com isso é possível dizer que a vibração de 0,5 Bar é efetiva em ligas de 4-5%Cu, visto que a variação de módulo sem a aplicação da vibração geraria grãos mais grosseiros na parte superior e mais refinados na parte inferior. Diferente da liga Al-10-41, apresentada na Figura 16.
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Figura 16 - Microestrutura da liga Al-10-41 (a) Parte superior; (b) Base do massalote
Fonte: Autoria Própria, 2016.
Pela Figura 16 é possível ver que ao final da aplicação da vibração de 1 bar em uma liga com 4,1% de cobre, os grãos da base do massalote estão mais definidos e menos grosseiros que na parte superior do massalote, sendo esta uma estrutura resultante da variação do módulo de Chvorinov.
Em relação a microdureza HV também apresentada na Tabela 16, a liga Al-10-41 apresenta maiores valores do que a liga Al-05-41, tanto na base quanto na parte superior do massalote. Podemos observar que o valor de microdureza HV tende a se manter ao longo da variação do módulo.
Pelo desvio padrão apresentado na Tabela 16, podemos dizer que os valores de dureza são muito próximos para as duas condições, visto que em certos valores de dureza elas se sobrepões.
A segunda análise em relação a variação de módulo, realizada em ligas de baixo teor de cobre, possui os valores de dureza apresentados na Tabela 18.
Tabela 18 - Dureza HRF e microdureza HV dos massalotes com baixo cobre
Al-00-28 Al-10-19 Al-15-22
Posição Base Superior Base Superior Base Superior
HRF Média 71,3 62 57,6 53,3 56,3 48,6 Desvio Padrão 4,04 2,00 5,77 1,15 0,58 0,58 HV Média 75,5 57,8 54,19 57,47 53,28 50,41 Desvio Padrão 7,11 4,11 3,71 7,86 5,64 3,48 Fonte: Autoria Própria, 2016.
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Para todas as ligas os valores de dureza HRF diminuíram com o aumento do valor do módulo de Chvorinov. O que, como dito anteriormente, acompanha a regra de Chvorinov, quanto menor o módulo, mais refinada a estrutura.
Gráfico 7 - Dureza HRF x Posição do módulo
Fonte: Autoria Própria, 2016.
Pelo Gráfico 7, é possível observar que a liga com o maior percentual de cobre, também possui o maior valor de dureza HRF encontrado. No caso das ligas com baixo teor de cobre, podemos dizer que a aplicação da vibração não é efetiva, pois a variação do módulo de Chvorinov é mais influente que a vibração aplicada.
As Figuras 17;18;19 apresentam as microestruturas das ligas com baixo teor de cobre em sua composição. Para todos os casos a parte superior do massalote apresenta uma microestrutura com grãos mais grosseiros do que a parte inferior, o que explica os maiores valores de dureza para todas amostras na parte de baixo do massalote. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 Dur ez a HRF Altura da amostra Al-00-28 Al-10-19 Al-15-22
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Figura 17 - Microestrutura da Liga Al-00-28: (a) Parte superior; (b) Parte inferior do massalote
Fonte: Autoria Própria, 2016.
Figura 18 - Microestrutura da Liga Al-10-19: (a) Parte superior; (b) Parte inferior do massalote
Fonte: Autoria Própria, 2016.
Figura 19 - Microestrutura da Liga Al-15-22: (a) Parte superior; (b) Parte inferior do massalote
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Em relação a microdureza HV das ligas com baixo teor de cobre, que são apresentadas na Tabela 18, apenas a liga Al-10-19 sofreu um leve aumento de dureza na parte superior do massalote em relação a parte inferior, o que não pode ser totalmente considerado, já que os valores dos desvios padrão se sobrepõe.
Pelo Gráfico 8 é mais fácil perceber a grande variação de microdureza entre a parte superior e inferior da liga Al-00-28, que diminuiu em torno de 24% da parte inferior para a parte superior. Para a liga Al-15-22 não houve muita variação em seus valores com a alteração do módulo.
Gráfico 8 - Microdureza HV x Posição do módulo
Fonte: Autoria Própria, 2016.
A partir das duas análises realizadas é possível observar que a aplicação da vibração de fato influencia nas propriedades mecânicas e nas microestruturas dos materiais quando aplicada no seu processamento. Porém, ela nem sempre é efetiva e varia de acordo com a liga que é processada. Logo, deve sempre se buscar encontrar o ponto ótimo de aplicação da vibração para cada liga, o que pode acarretar em uma ótima relação entre custo e melhores propriedades mecânicas, gerando em um campo de aplicação ainda maior para o alumínio.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 10 20 30 40 50 60 Dur ez a HV Altura da amostra Al-00-28 Al-10-19 Al-15-22
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5 CONCLUSÃO
Com o desenvolvimento deste trabalho foi possível avaliar as propriedades das ligas de Al-Cu com variações de teor de cobre solidificadas com diferentes condições de vibração.
Com teores semelhantes de cobre, a intensidade de vibração tende a diminuir a massa específica do material. Todas as ligas ensaiadas possuem o mesmo teor de Si, responsável por conferir fluidez ao material fundido, neste estudo, o teor de Si foi baixo, o que não permitiu que a vibração atuasse como agente desgaseificante no processo.
Se aplicarmos vibração com 1 bar de pressão em uma liga com 1,9% de cobre é possível conferir uma resistência a tração bem próxima de uma liga com 5,7% de cobre em sua composição, sem a aplicação de vibração. Sendo possível obter uma liga com uma boa resistência a tração aliada a uma maior ductilidade.
No caso da dureza, a relação entre teor de cobre e durezas HRF e HV é mais forte do que a relação entre dureza e intensidade de vibração, quando estas são inversamente proporcionais.
Em ligas de Al-Cu com variações de cobre de 4-5%, em termos de dureza HRF apenas a aplicação de 1 bar foi efetiva, fazendo com que a base e a parte superior do massalote apresentassem valores de durezas próximos. Já para o caso da mirodureza HV nas ligas de 4-5% Cu, as vibrações geradas por 0,5 bar e 1 bar, foram efetivas. Nas ligas com baixos teores de cobre, a variação do módulo foi mais efetiva do que a aplicação da vibração.
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