Caracterização microestrutural das ligas AA7004 e AA7075 tixoforjadas em prensa excêntrica

Abstract

RESUMO Este trabalho tem como objetivo analisar o processo de tixoforjamento em prensa excêntrica das ligas aeronáuticas AA7004 e AA7075 e compreender o comportamento do material semissólido durante o preenchimento da matriz através de análises microestruturais. As ligas foram submetidas a tratamentos térmicos de globularização pelo tempo de 210 s e fração líquida de 55% e na sequência tixoforjadas. As temperaturas de trabalho foram determinadas via ensaios de DSC (differential scanning calorimetry). O tratamento térmico de globularização tem como objetivo efetuar a globularização parcial ou total das ligas, permitindo analisar a evolução microestrutural. A força máxima aplicada no ensaio de tixoforjamento foi de aproximadamente 500 kg, sendo que a capacidade da prensa excêntrica segundo seu fabricante é de 25 toneladas, demonstrando que a carga utilizada para a realização dos ensaios foi irrisória em comparação com a capacidade do equipamento. O produto final apresentou total preenchimento da matriz e qualidade dimensional. A região localizada no centro da peça, onde ocorreu a maior deformação apresentou grãos deformados e menores em relação às outras regiões, a saber, a liga AA7004 apresentou tamanho de grãos de 142 µm e a liga AA7075 apresentou tamanho de grãos de 105 µm.

Análise do comportamento mecânico das ligas AA7004 e AA7075 tixoforjadas em prensa excêntrica

“…Analisando as microestruturas das ligas antes do processo de tixoforjamento, & s 2a e 2b e 3a e 3b, nota-se uma morfologia globular para a liga AA7075 e uma morfologia praticamente globular para a liga AA7004, sendo que ambos os fenômenos de ostwald ripening (mecanismo de engrossamento dos ramos dendríticos) e coalescência agiram simultaneamente para a obtenção desta microestrutura, demonstrando dependência em relação ao tempo de permanência da liga à temperatura de tratamento térmico [17,18]; outro fato observado foi a diminuição desses valores quando a liga passa pelo processo de tixoforjamento principalmente quando analisamos os valores médios de grãos, devido à deformação Como observado em trabalho anterior [12] a liga AA7075 apresentou o tamanho de glóbulo primário superior quando comparada com a mesma liga antes do processo de tixoforjamento, este fato pode ser explicado devido à deformação sofrida, fazendo com que os contornos de grãos praticamente desaparecessem. A Tabela 2 apresenta os valores médios de tamanho de glóbulos primários e de grãos.…”

“…Após alcançar a temperatura relativa à fração líquida de 55% e o tempo de reaquecimento de 210 segundos, o corpo de prova (lingote) era imediatamente transferido para a matriz, retirando-se o termopar de sua extremidade (evitando ao máximo a perda de temperatura). Posicionado o corpo de prova dentro da matriz a prensa era acionada; com força máxima de fechamento da matriz de aproximadamente 500 kg para ambas as ligas [12]; sendo realizadas três réplicas para cada liga, totalizando 6 corpos de prova para o ensaio de tração. Os produtos tixoforjados foram submetidos ao processo de corte em uma serra mecânica na metade de sua largura, posteriormente, as duas metades foram usinadas para a obtenção de corpos de prova para os ensaios de tração, regido pela norma ASTM B557M-02a [15], conforme Figura 1a.…”

“…Após o polimento, as amostras foram atacadas com reagente Keller (2,5 mL HNO 3 , 1,5 mL HCl, 1 mL HF e 95 mL H 2 O) pelo tempo de 10 segundos, sendo utilizado para a aquisição das imagens um microscópio óptico Leica DM ILM. As mesmas amostras passaram pela caracterização microestrutural via metalografia colorida através de um ataque eletrolítico com deposição de HBF 4 (ácido fluorbórico) em solução 6,0% e tensão de 20 V por cerca de 90 segundos com agitação moderada e constante [10,12,13]. As medições de tamanho de glóbulos primários e de grãos foram obtidas pelo Método dos Interceptos de Heyn, regido pela norma ASTM E112 [16].…”

“…Dimensões do produto tixoforjado (cor preta) e dimensões dos corpos de prova para o ensaio de tração (cor vermelha) adaptado de Torres e Zoqui[12] e Nadal et al[14] (a) e a vista em corte da matriz projetada e utilizada no processo de tixoforjamento (b).4/7Tecnol Metal Mater Min. 2020;17(4):e2094 sofrida durante o processo, tornando os glóbulos primários e grãos totalmente deformados, Figuras 2c e 2d e 3c e 3d.…”

“…Composição química em peso (wt%) das ligas AA7004 e AA7075 conforme fabricante e temperaturas de trabalho obtidas através de ensaios de DSC[12,13] …”