65ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 4. Engenharia de Materiais e Metalúrgica

DETEMINAÇÃO EXPERIMENTAL DAS VARIÁVES TÉRMICAS DA LIGA MULTICOMPONENTE DO SISTEMA Al-Mg SOLIDIFICADA DIRECIONALMENTE

Angela de Jesus Vasconcelos - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará Igor Alexsander Barbosa Magno - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará Lilian Mara Setubal Azevedo - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará Laércio Gouvêa Gomes - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará Otávio Fernandes Lima da Rocha - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará

INTRODUÇÃO:

Existe uma forte inter-relação entre processamento, estrutura, propriedades e desempenho de materiais. A solidificação de metais e ligas é um dos mais antigos processos de fabricação (Garcia, 2011) e apresenta parâmetros térmicos operacionais como velocidade de solidificação, identificada pela velocidade de deslocamento da isoterma líquidus (VL), gradiente de temperatura frente à isoterma líquidus (GL) e taxa e resfriamento (TR), os quais exercem forte influência na estrutura dos materiais. Vários trabalhos na literatura (Dias Filho, 2011; Rocha et al., 2003; Spinelli et al., 2007; Silva et al., 2011; Siqueira, 2002) tem correlacionado esses parâmetros térmicos com parâmetros estruturais. Nesse sentido, é de conhecimento que as propriedades mecânicas dos fundidos depende fortemente dos parâmetros operacionais da solidificação.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Neste trabalho as variáveis térmicas de solidificação como velocidade de deslocamento da isoterma líquidus, gradiente de temperatura e taxa de resfriamento da Liga Al 5050, foram determinadas experimentalmente correlacionando os resultados obtidos a partir dessas variáveis em função da posição de avanço de isoterma líquidus, através de equações em forma de potência do tipo (VL, GL e TR) = a(P)-n.

MÉTODOS:

A Liga Al 5050 foi fundida em um forno tipo mufla e em seguida vazada em um dispositivo de solidificação direcional horizontal refrigerado a água, onde o calor do metal líquido é extraído somente através da interface metal-molde, localizada em uma das faces laterais do molde de aço inoxidável, com dimensões internas de 110mmx70mmx60mm e chapas de 3mm de diâmetro. A liga utilizada no experimento foi fundida previamente em um forno tipo mufla e vazada no dispositivo como já mencionado a uma temperatura programada para garantir o superaquecimento de 10% acima da temperatura líquidus (TL = 650°C). Logo em seguida, foi desernegizado o dispositivo e acionado o sistema de refrigeração a água. Para a obtenção dos perfis de temperatura foram utilizados termopares posicionados à 5, 10, 15, 30, 50 e 70mm da interface metal-molde e conectados através de um cabo registrador de temperaturas Almemo interfaceados a um computador e interpretados no software DataControl.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Observa-se pelos resultados obtidos que as variáveis térmicas do processo de solidificação como: velocidades de evolução das isotermas de transformação líquidus (VL), Gradiente de temperatura (GL) e taxa de resfriamento (TR) diminuem com o avanço da solidificação, ou seja, quanto mais próximo da câmara refrigerada, maiores são essas variáveis. A diminuição desses parâmetros ao longo do comprimento horizontal do lingote pode ser explicada pela formação da camada de solidificação que cresce gradativamente com o avanço da isoterma líquidus, promovendo no sistema metal/molde maior resistência térmica de extração de calor por condução. A correlação matemática entre esses parâmetros térmicos e a posição de avanço da isoterma líquidus é representada por equações em forma de potência do tipo: (VL, GL e TR) = a(P)-n, onde a = 0,3; 606,67 e 182 e n = 0,1; 1,52 e 1,62 para a velocidade, gradiente e taxa de resfriamento, respectivamente.

CONCLUSÕES:

Com base nos resultados obtidos, analisados e discutidos, pode-se concluir que: • A velocidade de deslocamento da isoterma líquidus, o gradiente de temperatura e a taxa de resfriamento diminuem com o avanço da solidificação e a correlação matemática entre esses parâmetros térmicos com a posição de avanço da isoterma líquidus é representada por equações em forma de potência do tipo: (VL, GL e TR) = a(P)-n. • A diminuição desses parâmetros com o avanço da isoterma líquidus é promovida pela resistência térmica à extração de calor formada pela camada solidificada.

Palavras-chave: Solidificação, Liga Al 5050, Variáveis Térmicas.