| B. Engenharias - 1. Engenharia - 4. Engenharia de Materiais e Metalúrgica |
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AVALIAÇÃO DA EVOLUÇÃO DO COEFICIENTE DE EXTRAÇÃO DE CALOR METAL/MOLDE E MICRODUREZA DA LIGA Al-0,5%Cu SOLIDIFICADA UNIDIRECIONALMENTE |
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| Ulysses Rodrigues dos Prazeres 1 |
| Francisco Andrey Jucá Cavalcante 1 |
| José Tavares Machado Neto 1 |
| João Antônio Corrêa Pinto 2 |
| José Maria do Vale Quaresma 1 |
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| (1. Departamento de Engenharia Mecânica; 2. Departamento de Elétrica) |
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| INTRODUÇÃO: |
A solidificação é a descrição científico-tecnológica da transformação de um material da fase líquida para a fase sólida. É importante ressaltar, quanto a este aspecto, que este estudo está mais ligado a metais, já que exerce importante influência nas propriedades finais dos mesmos.
Durante o processo de solidificação, os parâmetros térmicos e operacionais são decisivos para a formação estrutural de produtos fundidos, causando um reflexo no comportamento mecânico do material.
Tendo como base estas afirmações, o processo de extração de calor, desenvolve importante papel no estudo da solidificação e, por conseguinte, das propriedades finais do metal em estudo. Este estudo se dedicará a compreender como o coeficiente de extração de calor metal/molde (hi) encontra-se ligado a propriedade mecânica do binário Al-0,6%Cu. |
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| METODOLOGIA: |
A liga estudada foi fundida em um forno tipo mufla, e vazada a 710°C em uma câmara que permitiu a solidificação unidirecional horizontal. A câmara é composta de um bloco de aço SAE 1010 com 63mm de espessura, o qual funcionou como fonte extratora da energia térmica proveniente do metal fundido e as outras paredes são constituídas de um material cerâmico à base de sílica, objetivando-se direcionar o fluxo de calor. Durante a solidificação, seis termopares foram posicionados, um no molde e cinco na câmara, objetivando-se construir a curva de resfriamento. Os termopares estavam conectados a um sistema de aquisição de dados, o qual registrou toda a variação térmica desde o momento do vazamento até o processo de solidificação estar consumado. Para determinação da condutância térmica metal/molde, utilizou-se de uma metodologia indireta, que consiste em mapear experimentalmente as temperaturas em determinados pontos do molde e do metal ao longo da solidificação unidirecional e posteriormente, confrontar os perfis térmicos ou curvas de resfriamento experimentais com as curvas teóricas, obtidas por simulação utilizando-se modelo numérico de solidificação, que tenha sido prévia e devidamente aferido. A determinação da dureza do material foi feita em um microdurômetro HMV–2 Shimadzu segundo ASTM E 384 – 99, tomando como referência o inicio da solidificação. Fez-se também a metalografia do fundido, iniciando por corte e preparação da face da amostra a ser estudada, seguida de lixamento, polimento e ataque químico. |
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| RESULTADOS: |
No conjunto dos perfis térmicos teóricos e experimentais notou-se, uma discrepância em algumas curvas experimentais, principalmente nos momentos iniciais. Observa-se que perfil térmico da liga, varia em função do tempo, onde a medida que o tempo aumenta o coeficiente de extração de calor metal/molde diminui.
Os resultados do ensaio de dureza mostram as medidas ao longo da frente de solidificação, ficando evidente que a liga apresenta diferença entre a dureza no início e no final da solidificação, mesmo variando dentro de uma faixa pequena.
A macroestrutura nos mostra a formação de grãos preferencialmente colunares durante a extensão da solidificação, destaca-se também a formação de grãos equiaxiais. |
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| CONCLUSÕES: |
Observou-se que hi varia em função do tempo, onde notamos que no contato inicial metal/molde o coeficiente é maior e decresce em função do tempo. Notamos também uma não similaridade para as curvas experimentais nos momentos iniciais, este fato provavelmente ocorre devido às correntes de convecção que surgem logo após o vazamento do metal, que provocam uma turbulência térmica que é registrada pelos termopares, fazendo com que as curvas mostrem uma deformidade inicial.
A análise dos resultados das medidas de microdureza da liga aponta para um decréscimo desta propriedade, à medida que ela se afasta da interface metal/molde, o que nos mostra que a maior potência de extração de calor nos gerou melhores propriedades mecânicas de dureza. |
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Trabalho de Iniciação Científica
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Palavras-chave: Coeficiente de extração de calor; Solidificação Unidirecional; Macroestrutura. |
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| Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006 |
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