Análise comparativa da usinagem de ligas à base de alumínio: influência do elemento de liga e do teor de soluto no desgaste da ferramenta.
Usinabilidade, parâmetros térmicos, microestrutura de solidificação,
desgaste da ferramenta.
O melhor desempenho das operações de usinagem almejado pelos profissionais envolvidos na área (tanto pesquisadores quanto profissionais da própria área de usinagem) pode ser obtidos através de pesquisas envolvendo materiais e suas estruturas, já que o controle destas está no processo de solidificação que reduz significativamente os custos com processamentos posteriores. No mercado comercial de ligas fundidas não-ferrosas, mais de 50% das mesmas apresenta o metal alumínio em sua composição sendo o silício e o cobre, com destaque ao primeiro, os principais elementos constituintes das ligas de alumínio. Aproximadamente 90% dos produtos obtidos a partir dessas ligas, são originados de ligas binárias Al-Si e Al-Cu. Tais materiais são bastante utilizados na indústria para a fabricação de componentes que são expostos a condições críticas de desgaste, tais como peças de motor, pistões, cilindros, blocos e cabeçotes. Este vasto campo de aplicação pode ser justificado devido essas ligas fornecerem melhores propriedades mecânicas e maior resistência à corrosão e à propagação de defeitos como, por exemplo, porosidades e trincas de contração, contribuírem para redução do peso específico e da expansão térmica. Neste sentido, o objetivo deste estudo é analisar o comportamento do desgaste da ferramenta HSST6 no sangramento das ligas Al-3%Si, Al-7%Si e Al-3%Cu solidificadas em um dispositivo direcional horizontal, correlacionando-os com os parâmetros térmicos e microestruturais de solidificação, a fim de avaliar a importância do teor de soluto e do elemento de liga nesse critério de usinabilidade. Sendo assim, as ligas foram submetidas a diversos sangramentos, realizados em um torno convencional e as ferramentas foram levadas para microscopia ótica onde foram analisadas as imagens e medidos os desgastes, que foram correlacionados com os parâmetros desejados. Observou-se a predominância do desgaste de flanco das ferramentas em todos os casos, gerado pelos mecanismos de adesão e/ou abrasão. Os valores de desgaste, em todos os casos, diminuíram com o distanciamento da interface metal/molde e aumento de λ2 e aumentaram com o aumento da velocidade da isoterma liquidus e da taxa de resfriamento, sendo esses resultados expressos por meio de funções do tipo potência. Notou-se também que o aumento do teor de soluto e a utilização do silício como elemento de liga eleva significativamente o desgaste de ferramenta com o aumento da velocidade, da taxa de resfriamento, com a proximidade da interface metal/molde e diminuição do espaçamento dendrítico secundário até um ponto de convergência, onde a partir dele há uma inversão no comportamento de desgaste, passando esse a ser maior para a liga com menor teor de soluto, quando comparadas as ligas de silício e para a liga com cobre como elemento de liga.