Study about the drawability, in the solid state, of the thixocast A5052 aluminium alloy and the viability of its thixodrawing

Este trabalho apresenta estudo sobre a viabilidade da estampagem, no estado semisólido, de chapas da liga A5052. Inicialmente, para a obtenção de chapas tixofundidas, chapas comerciais laminadas foram submetidas ao processo de fusão parcial controlada, variando-se os parâmetros tempo e temperatura, com o objetivo de analisar a estampabilidade das chapas no estado sólido. Os parâmetros utilizados foram: fusão parcial a 627°C por 5 e 10 minutos, e 634°C, por 5 e 15 minutos, em chapas com 0,8 mm; fusão parcial a 624°C por 5 e 10 minutos, e 631°C por 5 e 15 minutos, em chapas com 2,0 mm; e fusão parcial a 625, 630 e 635°C por 15 minutos em chapas de 4,0 mm de espessura. As chapas foram caracterizadas com relação à microestrutura, sendo observada homogeneidade estrutural em toda a chapa. Também foram caracterizadas quanto às propriedades mecânicas, sendo que o material tixofundido (obtido por fusão parcial) apresentou diferenças significativas em relação ao material laminado. Para a caracterização da estampabilidade do material, foram feitos ensaios de Erichsen e obtidas curvas limite de conformação de chapas nos estados laminado, recozido e tixofundido, utilizando o método Marciniak e um método de análise de imagens para a obtenção das deformações principais da liga nos diferentes estados. Os resultados mostraram que o material tixofundido apresenta formabilidade semelhante à do material recozido. Foi buscada a caracterização do arranjo espacial de glóbulos em pastas tixofundidas; os resultados mostraram a presença de aglomerados tridimensionais de partículas com evidente interação entre elas, indicando a possibilidade da estrutura suportar esforços de tração. Portanto, para estudos da viabilidade de tixoestampagem, foi construída matriz com geometria tal a apresentar condições severas de conformação. As chapas foram tixoestampadas (temperaturas acima da solidus) e comparadas com chapas estampadas a quente. Observou-se que a tixoestampagem é um processo perfeitamente viável, levando a excelentes resultados de acabamento da peça e redução da força necessária para a obtenção do produtoThis work presents an analysis of the viability of drawing A5052 sheets in the semisolid state. Initially, to produce thixocast sheets, rolled commercial sheets were submitted to partial melting by different temperatures and holding times, to analyse the sheets draw ability in the solid state. The parameters utilised were: 627°C for 5 and 10 minutes, and 634°C, for 5 and 15 minutes, in sheets of 0,8 mm; 624°C for 5 and 10 minutes, and 631°C for 5 and 15 minutes, in sheets of 2,0 mm; and 625, 630 and 635°C for 15 minutes in sheets of 4,0 mm thickness. The sheets had their microstructure characterised; results showed high homogeneity of the structure throughout the test piece. Mechanical properties of the thixocast material (obtained by partial melting) were also characterised, showing significant differences when compared to the rolled condition. For drawing ability characterisation, Erichsen tests were performed and forming limit diagrams of the sheets in the rolled, annealed and thixocast states were obtained, using Marciniak´s technique and image analysis to obtain the main deformations of the alloy in the different conditions. Results showed that the thixocast material shows good formability, similar to the annealed material. Characterisation of the spatial structure of thixocast slurry showed the presence of tridimensional agglomerates of globular solid particles, with evident interaction among globules, indicating the possibility of the structure to stand tensile stresses. Therefore, for thixodrawing tests, a die was especially designed to impose severe flow conditions. The sheets were formed by thixodrawing (temperatures above the solidus) and compared to hot drawing tests. It was observed that thixodrawing is a perfectly viable process, requiring lower forces than conventional solid processing and resulting in excellent finishing product