Forjamento da liga AA 2011 no estado semi-solido : estudo do processo e do produto

Orientador : Maria Helena RobertTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: O trabalho apresenta uma análise da aplicação da tecnologia de processamento de materiais no estado semi-sólido, no foIjamento da liga de alumínio AA2011. Inicialmente foi estudada a influência da temperatura de reofundição na qualidade de pastas semi-sólidas obtidas pelo método de fusão parcial controlada de estruturas refinadas (FPCER). Foram sistematizados testes de tratamento térmico a quatro diferentes temperaturas (888,893,898 e 903 K), por tempo de 10 min para globularização da estrutura. Os resultados obtidos mostraram que o método de (FPCER) é eficiente para promover a globularização da estrutura podendo ser utilizado para produzir pastas reofundidas de qualidade em todas as condições testadas. Foram executados testes de tixofoIjamento a 893 e 903 K, com força máxima aplicada de 50, 100, 200 e 270 kN, utilizando para tanto condições severas segundo a teoria do forjamento convencional. Foi estudada a influência da temperatura de tixoforjamento no preenchimento da matriz. Os produtos obtidos foram caraterizados mecânica e metalurgicamente com e sem tratamento térmico de solubilização e envelhecimento. Quanto ao tixoforjamento, os resultados mostraram que podem ser obtidas, num único passo de forjamento, peças com geometria complicada, exatidão e qualidade dimensional próximas às de projeto; e ainda aplicando forças de conformação menores do que as necessárias para obter a mesma peça utilizando forjamento convencional. O preenchimento da matriz aumenta com o aumento da força máxima aplicada. Análises estruturais mostraram que produtos obtidos por forjamento de semi-sólidos apresentam estrutura equiaxial, porém rejeição de líquido para as bordas da peça pode ser observada. As propriedades mecânicas foram melhores nos tixoforjados com maior fração sólida, porém os produtos obtidos por métodos convencionais (extrusão e fundição com refino de grão) apresentaram melhores propriedades do que os tixoforjados em todas as condições testadas. Tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento podem melhorar, até certo ponto, as propriedades mecânicas dos produtos tixoforjadosAbstract: The work deals with the ana1ysis of the semi-solid technology applied to the thixoforming of AA 20011 aluminium alloy. Initially it was studied the influence of temperature in the quality of semi-solid raw material suitable for thixoforming (spheroidal morphology in the solid phase) when producing such material by partial melting of super-refined as-cast structures. Heat treatment at four differents temperatures (888, 893, 898 and 903 K) were carried out, to promote structure spheroidisation. Results show that perfect and equiaxial structure can be obtained in all tested conditions. Thixoforging tests at 893 K and 903 K, with maximum forces of 50, 100, 200 and 270 kN, were carried out in a specially designed die to impose severe flow conditions, in such a way that 100 % solid material would not be able to succeed. Forces were monitored during tests and their influence in the microstructure of the products was ana1ysed. Flow pattems and mechanical properties were ana1ysed. Results show that much more complex geometries can be achieved, in just one operation, when using semi-solid, globular structures. Good surface finishing and accuracy were obtained; required lower forces compared to those required for conventional forming (100 % solid) were observed when forging in the semi-solid state. Products with fine, equiaxial structure, were obtained by thixoforming. However, heterogeneous structure can be produced by liquid separation during processing. Mechanical properties of the thixoforging in the as thixoforged and after ageing treatment (T6) products were not substantially better than mechanical properties of the products obtained by conventional processes like extrusion and casting (with grain refiner). T6 treatment can improve, at certain extent, mechanical properties of the productsDoutoradoDoutor em Engenharia Mecânic