relatório de trabalho prático - liga aa2024
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Relatório de Trabalho Prático
Paulo Teixeira
Formadora Maria Ferreira
12/09/2012
1
Resumo de trabalho
O objectivo deste trabalho prático é identificar os processos envolvidos (mecânicos e térmicos), empregá-los e depois analisar a influência que estes exerceram, a nível de dureza, em várias amostras de Alumínio 2024:
Amostra rectangular 200x100x4mm Amostras quadradas 100x100x4mm
Índice
Resumo de trabalho.......................................................................................................................2
Índice............................................................................................................................................... 2
Introdução Teórica.........................................................................................................................3
Parte Experimental.........................................................................................................................4
Caracterização do Equipamento utilizado................................................................................4
Caracterização Material..............................................................................................................5
Descrição Trabalho Efectuado (Peça 200x100x4mm)..............................................................7
Tratamentos Mecânicos....................................................................................................7
1ªFase (Base).........................................................................................................................7
2ªFase (Furação)....................................................................................................................8
Tratamentos Térmicos (Endurecimento por Precipitação*)........................................10
1ªFase (Solubilização*).........................................................................................................10
2ªFase (Envelhecimento Natural).........................................................................................11
Descrição Trabalho Efectuado (Peças 100x100x4mm)..........................................................15
Tratamentos Mecânicos..................................................................................................16
1ªFase (Bases).....................................................................................................................16
2ªFase (Furação)..................................................................................................................18
Tratamentos Térmicos (Endurecimento por Precipitação*)........................................19
1ªFase (Solubilização*).........................................................................................................19
2ªFase (Envelhecimento Forçado).......................................................................................20
Conclusão Trabalhos Práticos....................................................................................................23
Comentários e Sugestões para Futuros Trabalhos...................................................................24
Webgrafia/Bibliografia..................................................................................................................26
Glossário.......................................................................................................................................27
2
Introdução Teórica
Como sabemos, o Alumínio tem as mais diversas aplicações em quase todos os aspectos da vida moderna actual.
Das suas principais características a de maior relevância é a sua elevada resistência à corrosão atmosférica, o que faz com que o seu principal consumidor seja a Industria Aeronáutica mas, no entanto, não é usado no seu estado puro, devido à sua diminuição à resistência mecânica a altas temperaturas, situação comum no transporte aéreo.
Para além do já mencionado é importante referir que o Alumínio possui:
Baixo peso. Apresenta densidade - 2,7 g/cm3, aproximadamente 1/3 da densidade do aço.
Excelente condutividade elétrica e térmica (50 a 60% da do cobre). Ductilidade_ elevada (estrutura CFC) permitindo conformação de
componentes. Não é ferromagnético (importante para aplicações eletroeletrónicas). Não é tóxico. A principal limitação do alumínio é a sua baixa temperatura de fusão (660 °C),
o que, limita a temperatura de trabalho destas ligas.
É criada então uma liga conformada ou trabalhada derivada do Alumínio, que contêm como elementos como Cobre de nome Alumínio 2024.
O problema relacionado com as ligas é a corrosão, principalmente a corrosão por pites, daí a necessidade de fazer uma série de tratamentos para retardar o processo de degradação.
O objectivo deste trabalho prático é analisar a influência dos tratamentosMecânicos, que englobam a limpeza da superfície das peças AA2024 (Peça 200x100x4mm e 2 Peças 100x100x4mm) através de lixas para retirar o óxido de Alumínio ou Alumina e qual a influência das furações sobre a energia (dureza) das peças. Nos tratamentos térmicos, estudar e analisar a importância nas peças da:
3
Solubilização - onde a liga é aquecida uniformemente até cerca de 515⁰C, que causa uma dispersão homogénea dos elementos de liga. Depois desse aquecimento segue-se um arrefecimento rápido (Têmpera), normalmente em água simples ou salmoura, que previne a precipitação dos elementos de liga. Serve também para diminuir os efeitos dos Tratamentos Mecânicos.
E após a solubilização como as peças reagem com o:
Envelhecimento Natural - Esta fase é denominada por Envelhecimento Natural porque ocorre à temperatura ambiente até que se verifique uma recuperação igual ou superior dos níveis de dureza iniciais da peça.
Envelhecimento Forçado - Esta fase passa por introduzir novamente as peças no forno prolongando o tempo de exposição ao calor (2h a 190°C) a fim de se conseguir um aumento da dureza mais rapidamente que no Envelhecimento Natural.
Como auxilio para qualquer termo técnico que se encontre ao longo do relatório pratico que se desconheça existe na própria palavra em questão um acesso direto para o Glossário.
Parte Experimental
Caracterização do Equipamento utilizado
Guilhotina - máquina de corte situada na serralharia para obter amostras da chapa AA 2024;
Amostras AA 2024 - amostras do material com que vamos efectuar o trabalho prático;
Paquímetro Digital - para tirar as dimensões das amostras de AA 2024;
4
Lixas P80 e P400 - para retirar o óxido de alumínio ou alumina de uma das faces das amostras;
Riscador e Régua - para efectuar marcação das coordenadas nas amostras; Durómetro Metrotec - para realizar medições de dureza nas amostras depois
de cada um dos tratamentos mecânicos e tratamentos térmicos. Torno de Bancada - para fixação das amostras nos tratamentos mecânicos. Lima Irimo 9 Paralela Bastarda - para alisamento das arestas das amostras; Berbequim Pneumático Dynabrade - para efectuar a furação das amostras,
com brocas de Ø2.4mm, de Ø4mm e a broca escariadora.
Disco TR 361F- lixa mecânica com Ø50,8mm e P120 de marca 3M Roloc TM, para lixar as faces das peças 100x100mm.
Forno NaberTherm Gmbh - forno com programador, para realizar tratamentos térmicos às amostras;
Forno - não programável para realizar tratamentos térmicos às amostras. E.P.I - os Equipamentos de Proteção Individual como a bata, botas de
biqueira de aço, óculos e luvas que cada operador tem de usar; Molas de pressão Piher - para utilizar na medição das durezas como fixação
das amostras à bancada quando estas “entortam”; Caneta Gravação Metal Dremel - para identificação das amostras; Material Limpeza - para efectuar a limpeza das bancadas após cada utilização
da mesma (vassoura, pá e panos);
Caracterização Material
O Alumínio 2024 ou Duraluminio é uma liga conformada ou trabalhada que contêm alumínio, cobre, magnésio e manganês como elementos de liga principais (ver tabela abaixo) e é largamente empregada em componentes estruturais de aeronaves.
Elemento Composição
5
Alumínio 90,7 - 94,5%
Cobre 3,8 - 4,9%
Magnésio 1,2 - 1,8%
Manganês 0,3 - 0,9%
Ferro <= 0,5%
Silício <= 0,5%
Zinco <= 0,25%
Titânio <= 0,15%
Crómio <= 0,1%
Outros <= 0,15%
Com o Cobre (Cu) o material terá uma resistência à tração equivalente e até maior que a de alguns aços de baixo teor de carbono e além disso, apresenta maior condutividade eléctrica.
Possui Manganês (Mn) em teores relativamente altos, que causa a formação da fase Al12(Fe,Mn)3Si que sob a forma de partículas dispersóides retardam os processos de recristalização e crescimento de grão.
A presença do Magnésio (Mg) acelera e intensifica o endurecimento até 20% quando comparado ao Alumínio Puro, isto devido ao envelhecimento natural da liga.
As características/propriedades conferidas à liga, contando com as referidas anteriormente, através dos seus elementos são:
Elementos Liga AA2024 Características/Propriedades
AlumínioDuctilidade, condutividade elétrica e
térmica, resistência à corrosão.
CobreResistência mecânica, resistência às altas temperaturas e ao desgaste,
usinabilidade.
Manganês Ductilidade, melhor resistência mecânica à corrosão.
6
Magnésio Resistência à corrosão em atmosferas marinhas, soldabilidade, usinabilidade.
Estas características/propriedades sofrem alterações consoante os tratamentos térmicos aplicados como podemos ver na seguinte tabela:
Tratamentos Térmicos Limite Escoamento (Mpa) Limite de Resistência (Mpa) Alongamento %
O 76 186 22
T3 338 476 18
T351 324 469 19
Valores apresentados podem variar
Descrição Trabalho Efectuado (Peça 200x100x4mm)
Amostra rectangular obtida do corte da chapa de Alumínio 2024 na guilhotina
Tratamentos Mecânicos
1ªFase (Base)
1. Alisamento de arestas e a eliminação do óxido de alumínio ou alumina* em uma da face da peça, usando lixa P80.
2. É utilizada lixa P400 e trabalha-se em água, limpando as impurezas retiradas do objecto lixado. De seguida a peça é limpa e seca.
3. Faz-se a limpeza da bancada de trabalho e arruma-se o material utilizado;4. Com um riscador e régua marca-se um sistema de coordenadas (divisão da
peça em células quadradas 20x20mm)7
5. Com o Durómetro Metrotec, é feito o teste de dureza em HL (Leeb) ao centro de todas as células e elaborada uma tabela representativa.
A B C D E F G H I J
1 302 178 171 192 197 160 185 185 162 196
2 257 186 152 137 142 131 138 136 116 134
3 266 189 145 135 135 130 147 140 138 190
4 267 214 173 172 175 157 131 148 107 141
5 277 239 224 265 263 256 230 221 204 213
6. Através da tabela cria-se um gráfico de superfície 3D e é determinado o desvio padrão e a média.
7. Faz-se uma análise dos dados
Os valores de dureza mais altos apresentam-se nas extremidades da peça, (excepto os pontos J2 e J4) e vão diminuindo à medida que se convergem até ao centro da peça.
A razão dos altos valores nas extremidades é um acontecimento de um fenómeno, o encruamento.
2ªFase (Furação)
1. Aproveitando os pontos deixados pelo Durómetro ao longo das coordenadas, inicia-se furações com uma broca de Ø2,4mm.
8
Desvio Padrão 49,2Média 183,0
São estabelecidos os valores iniciais do Desvio Padrão (49,2) e a Média (183,0).
Valor Mínimo Dureza – 107 HL
Valor Máximo Dureza – 302 HL
2. De seguida utiliza-se uma broca de Ø4mm e depois é feita uma limpeza das limalhas da peça com uma broca escariadora, de forma a tornar a superfície o mais homogénea possível.
3. Faz-se a limpeza da bancada de trabalho e arruma-se o material utilizado;4. É feito o teste de dureza e elabora-se uma tabela representativa.
A B C D E F G H I J
1 371 165 206 178 193 176 226 170 213 192
2 158 156 116 125 119 139 148 129 95 78
3 200 143 118 123 126 120 108 116 104 83
4 180 135 90 106 130 131 132 101 104 88
5 236 102 99 101 78 81 130 89 85 95
5. Através da tabela é determinado o desvio padrão e a média e cria-se um gráfico de superfície 3D.
6. Faz-se uma análise dos dados.
9
Desvio Padrão 53,3Média 137,7
O Desvio Padrão aumentou e a Média diminui.
O Valor Mínimo Dureza (78HL) diminuiu e o Valor Máximo Dureza (371HL) aumentou em relação aos valores anteriores.
Existem discrepâncias nos valores de dureza, devido à conformação plástica causada pelas furações.Assim, através do método utilizado consegue-se quantificar o efeito da operação de furação, em termos do nível de tensões residuais induzidas, por forma a avaliar as deformações e tensões residuais.Em A1 por exemplo deu-se um novo encruamento o que fez com o seu valor de dureza aumentasse e em J5 houve perda de matéria (equivalente a perda de energia) o que fez o valor de dureza diminuísse.
Tratamentos Térmicos (Endurecimento por Precipitação)
1ªFase (Solubilização)
1. Após identificar a peça devidamente, esta é colocada no forno NaberTherm Gmbh durante 30 min a 515°.
2. Ao fim desse tempo é retirada e não excedendo os 10s é colocada logo em recipientes com água, originando outro fenómeno, a Têmpera.(peça retirada às 17h20 do dia 20)
3. Faz-se as leituras de dureza da peça para averiguar que influência teve a temperatura sobre a peça e elabora-se a tabela.(Peça é “presa” à bancada por molas de pressão devido a ter “entortado”)
10
A B C D E F G H I J
1 117 96 83 119 60 51 72 54 98 183
2 89 96 73 68 62 70 62 71 58 131
3 93 108 85 81 83 79 81 83 80 160
4 102 80 76 74 74 71 73 71 83 105
5 127 87 105 91 109 66 124 108 174 250
4. Determina-se o desvio padrão e a média e cria-se o gráfico de superfície 3D.
5. Faz-se uma análise dos dados.
Os valores de dureza apresentados na tabela acima encontram-se bastante próximos uns dos outros (com excepções) o que indica que a amostra ao ser aquecida até aos 515ºC fez com que os átomos de cobre e de alumínio se difundissem aleatoriamente e que, depois de passar por um “arrefecimento rápido”, não está estável e tende a formar fases metaestáveis de mais baixa energia do sistema.
2ªFase (Envelhecimento Natural)
Esta fase é denominada por Envelhecimento Natural porque ocorre à temperatura ambiente até que se verifique uma recuperação igual ou superior dos níveis de dureza iniciais da peça.
1.1 Tabela, Gráfico, Desvio Padrão e Média da dureza às 15h do dia 23/07.
11
Desvio Padrão 36,2Média 93,9
O Desvio Padrão e a Média diminuíram.
Tanto como o Valor Mínimo Dureza (51HL) e o Valor Máximo Dureza (250HL) diminuíram.
A B C D E F G H I J
1 187 121 80 96 85 87 132 103 106 110
2 105 103 93 97 86 102 96 100 103 109
3 166 79 78 74 81 78 86 94 87 105
4 182 129 81 86 85 84 84 80 90 97
5 175 95 94 118 92 136 122 132 92 187
1.2 Tabela, Gráfico, Desvio Padrão e Média da dureza às 17h45 de 25/07.
A B C D E F G H I J
1 405 244 252 225 152 113 123 165 288 352
2 225 252 172 163 157 163 156 155 179 199
3 256 277 198 165 161 152 150 217 239 203
4 93 172 183 229 210 172 245 264 258 182
35 218 193 88 146 186 172 168 198 135 372
12
Desvio Padrão 29,3Média 105,4
O Desvio Padrão diminuiu e a Média aumentou.
O Valor Mínimo Dureza (74 HL) aumentou e o Valor Máximo Dureza (187 HL) diminuiu.
Desvio Padrão 64,3Média 200,8
O Desvio Padrão e a Média aumentaram.
O Valor Mínimo Dureza (88 HL) aumentou assim como o Valor Máximo Dureza (405 HL).
1.3 Tabela, Gráfico, Desvio Padrão e Média da dureza às 15h30 de 27/07.
A B C D E F G H I J
1 159 64 81 90 68 107 84 45 63 78
2 104 73 68 78 62 70 71 75 69 84
3 127 86 68 76 60 57 70 68 62 100
4 151 98 74 87 76 73 85 113 114 79
5 159 112 80 72 95 161 100 139 153 219
1.4 Tabela, Gráfico, Desvio Padrão e Média da dureza às 14h30 do dia 30/07.
A B C D E F G H I J
1 213 120 92 87 87 85 98 91 83 181
2 116 148 105 96 91 111 87 91 100 154
3 134 140 123 127 95 92 76 89 114 152
4 117 90 78 81 82 90 93 130 139 90
5 195 106 85 53 68 61 110 99 143 314
13
Desvio Padrão 34,3Média 92,1
O Valor Mínimo (45HL) e o Valor Máximo (219HL) de dureza diminuíram para quase metade do valor adquirido na tabela anterior.
O mesmo se passou com os valores do Desvio Padrão e Média.
1.5 Tabela, Gráfico, Desvio Padrão e Média da dureza às 16h de 31/07
A B C D E F G H I J
1 197 99 62 99 76 77 105 67 181 237
2 248 126 81 76 77 77 74 81 105 107
3 135 107 82 74 71 74 74 76 118 130
4 130 84 77 87 77 87 82 109 146 310
5 248 197 124 154 128 180 222 233 296 309
1.6 Tabela, Gráfico, Desvio Padrão e Média da Dureza às 18h do dia 5/9
14
Desvio Padrão 43,6Média 112,0
Ambos os Valores de Dureza aumentaram (53HL Mínimo e 314 HL Máximo).
O Desvio Padrão e a Média aumentaram.
Desvio Padrão 68,9
Média 129,5
O Valor de Dureza Mínimo aumentou para 62HL e o Máximo diminuiu para 310HL.
O Desvio Padrão e a Média aumentaram.
A B C D E F G H I J
1 323 188 92 105 166 97 131 121 136 224
2 183 120 72 77 77 68 79 87 84 106
3 142 145 81 60 69 69 69 83 95 178
4 109 89 89 71 70 80 79 113 147 132
5 165 136 85 109 77 186 194 180 153 336
2. Faz-se uma análise dos dados.
A peça está a apresentar nos dados referidos nos pontos 1.2 e 1.3 discrepâncias:
No ponto 1.2 essas discrepâncias dos valores de dureza podem se dever a erros como por exemplo ou erro de Histerese ou erro de Paralaxe.
No ponto 1.3, depois de um diálogo entre formandos, deve-se ao facto que o Durómetro não estar configurado para a medição de Dureza de Ligas de Alumínios mas sim para o Aço, daí a disparidade de valores obtidos.
-> Conclusão Trabalhos Práticos
15
Desvio Padrão 59,7
Média 122,5
O Valor de Dureza Mínimo diminuiu para 60HL e o Máximo aumentou para 336HL.
O Desvio Padrão diminuiu e a Média aumentou.
Descrição Trabalho Efectuado (Peças 100x100x4mm)
Amostras quadradas obtidas do corte da chapa de Alumínio 2024 na guilhotina
Tratamentos Mecânicos
1ªFase (Bases)
1. Alisamento de arestas e a eliminação do óxido de alumínio ou alumina em uma das faces das peças, usando uma lixa mecânica, o Disco TR 361F, com Ø50,8mm e P120;
2. É utilizada lixa P400 e trabalha-se em água, limpando as impurezas retiradas dos objetos lixados. De seguida as peças são limpas e secas;
3. Faz-se a limpeza da bancada de trabalho e arruma-se o material utilizado;4. Com um riscador e régua marca-se um sistema de coordenadas (divisão das
peças em células quadradas 20x20mm);
5. Com o Durómetro Metrotec, é feito o teste de dureza em HL (Hardness Leeb) ao centro de todas as células. São elaboradas tabelas representativas.
16
Base 1 A B C D E1 268 265 216 217 2822 208 150 167 207 2533 244 138 166 195 2444 255 121 120 169 2785 233 232 183 183 264
Base 2 A B C D E1 235 243 251 257 3632 187 136 145 125 2353 204 133 157 120 2274 239 114 138 131 2065 252 237 228 244 221
6. Através da tabela calcula-se o desvio padrão, a média e são feitos os gráficos de superfície 3D.
41,3
210,3
Desvio Padrão
Média
50,0
201,1
Desvio Padrão
Média
7. Faz-se a análise dos dados.
Deu-se o fenómeno de encruamento e como podemos verificar através das tabelas e gráficos, os valores de dureza nas extremidades das peças apresentam os seus valores mais altos, e vão diminuindo à medida que convergem até ao centro, excepto em alguns pontos.
17
Base1- São estabelecidos os valores iniciais do Desvio Padrão (41,3) e a Média (210,3).
Valor Mínimo Dureza – 120 HL Valor Máximo Dureza – 282 HL
Base 2 - São estabelecidos os valores iniciais do Desvio Padrão (50,0) e a Média (201,1).
Valor Mínimo Dureza - 114 HL Valor Máximo Dureza - 363 HL
2ªFase (Furação)
1. Aproveitando os pontos deixados pelo Durómetro ao longo das coordenadas, inicia-se as furações com uma broca de Ø2,4mm.
2. De seguida utiliza-se uma broca de Ø4mm e depois é feita uma limpeza de modo a retirar as limalhas da peça com uma broca escariadora, de forma a tornar as superfícies o mais homogéneas possível.
3. Faz-se a limpeza da bancada de trabalho e arruma-se o material utilizado;4. É feito o teste de dureza e elabora-se tabelas representativas.
Base 1 A B C D E1 216 211 189 105 2132 144 118 116 85 2113 98 122 116 92 1794 173 83 113 84 835 139 94 92 355 237
Base 2 A B C D E
1 217 127 79 216 307
2 153 101 112 114 136
3 92 114 125 139 208
4 143 104 139 114 230
5 143 151 92 129 217
5. Através da tabela calcula-se o desvio padrão, a média e são feitos os gráficos de superfície 3D.
53,1
146,7
Desvio Padrão
Média
41,1148,1
Desvio PadrãoMédia
18
6. Faz-se uma análise dos dados
A furação ao exercer uma força sobre as peças (conformação plástica) originaram novos encruamentos, daí aparecerem valores de dureza em alguns pontos superiores à leitura anterior. Em outros pontos os valores de dureza diminuíram devido à perda de matéria que é equivalente à peça perder energia.
Tratamentos Térmicos (Endurecimento por Precipitação)
1ªFase (Solubilização)
1. Após identificar as peças devidamente estas são colocadas no forno NaberTherm Gmbh durante 30 min a 515°.
Base 1 - colocada no forno dia 26/07 às 14h30 Base 2 - colocada no forno dia 30/07 às 14h30
2. Após retirarmos as peças do forno e efectuarmos as temperas faz-se as leituras de dureza da peça para averiguar que influência teve a temperatura sobre a peça e elaboram-se as tabelas.
Base 1 - retirada dia 26/07 às 15h20. Base 2 - retirada dia 30/07 às 15h20
Base 1 A B C D E1 136 112 81 80 1462 140 83 83 73 993 180 104 75 65 1054 105 57 127 89 1395 188 91 96 66 167
Base 2 A B C D E1 219 157 156 157 3022 186 101 101 93 1973 80 101 108 105 1394 245 89 99 133 2935 269 193 225 180 284
3. Determina-se o desvio padrão e a média e cria-se o gráfico de superfície 3D de ambas as peças.
19
Base 1- O Desvio Padrão aumentou e a Média diminuiu. O valor mínimo de dureza diminuiu (83HL) e o máximo aumentou (355HL).
Base 2 - O Desvio Padrão e a Média ambos diminuíram. O valor mínimo e máximo de dureza diminuíram (79HL e 307HL respectivamente).
29,4
107,5
Desvio Padrão
Média
59,2
168,5
Desvio Padrão
Média
4. Análise dos dados obtidos
A Base 1 reagiu conforme esperado após a solubilização, em que os átomos de cobre e de alumínio da peça se difundiram aleatoriamente e mesmo ao passar pela Tempera, não fica estável e tende a formar fases metaestáveis de mais baixa energia do sistema.Na Base 2 os valores de dureza podem ter tido algumas oscilações mas nada de revelante. Aliás como já se falou os valores do Desvio Padrão e da Média ambos aumentaram.
2ªFase (Envelhecimento Forçado)
Esta fase passa por introduzir novamente as peças no forno prolongando o tempo de exposição de calor e diminuindo a temperatura a fim de se conseguir um aumento da dureza mais rapidamente que no Envelhecimento Natural.
1. Após a Solubilização ambas as peças são colocadas novamente no forno para o Envelhecimento Forçado.
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Base 1 – O Desvio Padrão, a Média, o Valor Mínimo Dureza (57 HL) e o Valor Máximo Dureza (188 HL) diminuíram.
Base 2 – O Desvio Padrão e a Média aumentaram. Os Valores de Dureza quase se mantiveram inalterados (80 HL e 302HL).
Base 1 - colocada no forno não programável no dia 26/7 a 190° durante 4 horas, que viriam a ser interrompidas pelo que se julgava ser mau funcionamento do forno, estando somente 2 horas. As restantes 2 horas foram retomadas no seguinte dia (27/7). O arrefecimento da peça foi feita no forno com porta fechada.
Base 2 – colocada às 19h50 no forno programável no dia 30/7 a 190° durante 4horas e o seu arrefecimento é feito no forno com porta fechada.
2. São elaboradas tabelas representativas das durezas das peças.
Base 1 A B C D E1 233 129 126 175 1842 194 111 98 130 1113 231 113 136 108 1944 188 120 129 93 905 265 208 171 173 169
Base 2 A B C D E1 161 129 97 94 1752 146 77 85 110 753 174 86 113 102 1004 247 113 129 133 1705 226 101 140 103 118
3. Calcula-se o desvio padrão, a média e gráfico de superfície 3D das peças.
41,8
155,2
Desvio Padrão
Média
33,6
128,2
Desvio Padrão
Média
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Base 1 – O Desvio Padrão, a Média, o Valor Mínimo Dureza (90 HL) e o Valor Máximo Dureza (265 HL) aumentaram.
Base 2 – O Desvio Padrão, a Média, o Valor Mínimo de Dureza (75 HL) e o Valor Máximo Dureza (247 HL) diminuíram.
4. São elaboradas novas tabelas de dureza e novos gráficos, com o desvio padrão e média respeitando os valores de dureza obtidos às 18h dia 5/9.
Base 1 A B C D E1 195 234 145 154 2052 158 105 94 93 1763 114 195 88 105 1434 232 151 91 106 1295 183 140 138 109 136
Base 2 A B C D E1 226 121 157 191 2772 152 98 91 108 843 124 82 63 79 1224 143 71 99 100 1875 189 206 171 213 257
34,9
144,8
Desvio Padrão
Média
51,0
144,4
Desvio Padrão
Média
5. Análise dos dados obtidos
Mediante os dados obtidos verifica-se que :
Na Base 1 existe muitas irregularidades, fruto de algumas inconsistências no realizar do trabalho pratico (como por exemplo o interromper do forno não programável).
Na Base 2 apresenta valores muito consistentes com o qual vão atingir o objectivo pretendido
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Base 1 – O Desvio Padrão e a Média, o Valor Mínimo Dureza (88 HL) e o Valor Máximo Dureza (234 HL) diminuiram.
Base 2 – O Desvio Padrão e a Média aumentaram, o Valor Mínimo de Dureza (63 HL) diminuiu e o Valor Máximo Dureza (277 HL) aumentou.
Conclusão Trabalhos Práticos
O principal objectivo destes trabalhos práticos é ver qual o efeito que os tratamentos mecânicos e os tratamentos térmicos têm e se conferem às peças de Liga AA2024 uma homogeneização da composição das mesmas (o cobre e outros elementos estão heterogeneamente espalhados pela peça) e, conseguindo assim aproveitar certas características.(Ver Descrição Material.)
Env. Nat/Forç 5 129,5
Env. Nat/Forç 6 122,5
Env. Nat/Forç 3 92,1
Env. Nat/Forç 4 112
Env. Nat/Forç 1 105,4 155,2 128,2
Env. Nat/Forç 2 200,8 144,8 144,4
Furação 137,7 146,7 148,1
Solubilização 93,9 107,5 168,5
Média 200x100mm 100x100mm Base 1 100x100mm Base 2
Base 183 210,3 201,1
Env. Nat/Forç 5
Env. Nat/Forç 6
Furação
Solubilização
Env. Nat/Forç 1
Env. Nat/Forç 2
Env. Nat/Forç 3
Env. Nat/Forç 4
50
41,1
59,2
33,6
51
68,9
59,7
41,3
53,1
29,4
41,8
34,9
53,3
36,2
29,3
64,3
34,3
43,6
Desvio Padrão 200x100mm 100x100mm Base 1 100x100mm Base 2
49,2Base
Através das tabelas e dos gráficos podemos ver a relação entre as peças a nível do Desvio Padrão e da Média no decorrer dos tratamentos mecânicos e dos tratamentos térmicos. Os valores apresentados em Env.Nat/Forç 2 e Env.Nat/For 3 da Peça 200x100x4mm não devem ser tomados em conta devido aos erros domáveis e indomáveis e uma má calibração do Durómetro, respectivamente.
Sendo assim, após uma cuidada análise dos dados e com base em fundamentos teóricos/práticos pode-se tirar as seguintes conclusões:
Na peça 200x100x4mm de AA2024 verificou-se que o Envelhecimento Natural foi bem sucedido.
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Na peça Base 1 100x100x4mm de AA2024 verificou-se a origem de um fenómeno, o Super-Envelhecimento, isto possivelmente influenciado por vários factores como por exemplo o início de um 2ºEnvelhecimento Forçado após a interrupção do 1ºEnvelhecimento Forçado no forno não programável por mau funcionamento deste.Na peça Base 2 100x100x4mm de AA2024 verificou-se que o Envelhecimento Forçado foi bem sucedido.
Comentários e Sugestões para Futuros Trabalhos
1.Para evitar futuros erros de leitura em novos trabalhos práticos sugiro que, ao utilizar o Durómetro Metrotec antes de qualquer medição ser feita, deve-se sempre:
Verificar a bateria quando utilizado sem adaptador de corrente. Verificar se os cabos estão correctamente ligados. Verificar se o aparelho estará correctamente calibrado (bloco-padrão). Verificar qual a escala de dureza com que se vai trabalhar (Leeb). Verificar se, no Durómetro Metrotec, se o tipo de material que se vai
utilizar no trabalho pratico está selecionada.(Tecla 3 – Alumínio)
2.Para retirar com mais rapidez a alumina ou óxido de alumínio das peças, aconselho a utilização de discos adaptados com lixas que se adaptam ao berbequim pneumático complementando sempre com a utilização de lixas em água corrente.
3.Para a marcação do sistema de coordenadas nas peças limpas não utilizar o riscador mas sim uma caneta de acetato para minimizar os danos à superfície.
4. Preparar o equipamento necessário antes de iniciar quaisquer tratamentos mecânicos. Ao fim efectuar sempre a limpeza do espaço de trabalho.
5.É de minha opinião que a estruturação para o trabalho prático se deve processar da seguinte forma, para a sua melhor compreensão:
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Resumo do Trabalhoa 4 linhas onde se resume o objetivo do trabalho.
ÍndiceO índice deve ser sempre feito, todavia só toma caráter obrigatório quando o
relatório tem mais de 10 páginas.
Introdução teórica Teoria correspondente ao assunto que motivou a execução do trabalho prático.
Caracterização do Equipamento utilizadoDeverá ser feita referindo:
Designação do equipamento; Indicação de marca e modelo (se possível); Indicação da finalidade da utilização.
Caracterização do MaterialDeverá ser feita referindo:
natureza do material fazendo a sua identificação; composição química do material; características/propriedades;
Parte Experimental ( divide-se em grupos de peças)Deverá ser feita referindo:
geometria e dimensões das amostras as etapas constitutivas do trabalho; descrição de cada etapa ; referência aos equipamentos utilizados em cada etapa; indicação do tipo de elementos (dados) recolhidos em cada etapa; análise dos resultados relacionando-os com bases e expectativas
teóricas;
Conclusão Trabalho Retirar as conclusões face ao alcançado e ao previsto e as razões que terão levado à disparidade dos resultados dos trabalhos efetuados se for caso disso.
Comentários e sugestões para futuros trabalhos Podem ser de:
âmbito processual; metodologia;
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equipamentos, etc..
Bibliografia/WebgrafiaPara anexar toda e qualquer fonte a qual tenha tido influência no trabalho prático referente ao manuseamento e teoria aplicados.
GlossárioPara dar a conhecer palavras ou termos usados no trabalho prático pouco conhecidas pelo virtual leitor, acompanhadas de definição.
Webgrafia/Bibliografia
https://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/148627/1/Dissertacao.pdf http://www.abal.org.br/aluminio/temperas.asp http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAfFgAH/tratamento-termico-nas-ligas-
aluminio http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAUZkAF/aluminio-suas-ligas http://www.bibliotecadigital.unicamp.br/document/?code=000831422&opt=1 http://pt.scribd.com/doc/53285221/aula-aluminio http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAq_0AC/conformacao-plasticas-dos-
metais
Também tenho alguns PDF, tabelas e gráficos que me foram fornecidos ou obtidos através da internet.
Abaixo estão referenciados alguns:
Estudos sobre a influência de tratamentos termomecânicos na micro estrututa de Ligas Al-Cu no estado Semi-Sólido.
Influência do Tempo de Solubilização. Envelhecimento na dureza do Alumínio 2024-T3. Análise Experimental do Comportamento à Fadiga em Juntas Soldadas por
Fricção Linear de Ligas de Alumínio para a Indústria Aeronáutica
Glossário
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Alongamento - representa o aumento percentual do comprimento da peça sob tração.
Conformação Plástica _- criada neste caso pelo próprio processo de furação que provoca uma tensão residual indesejada devido aos efeitos termomecânicos do procedimento de corte.
Corrosão por pites_ - é uma forma de corrosão localizada que consiste na formação de pequenas cavidades de profundidade considerável e o mais importante, significativa frente a espessura do material. Ocorre de maneira extremamente determinada, podendo portanto ser chamada de puntiforme, não apresentando ataque no material circundante.
Ductilidade_ - é a propriedade que representa o grau de deformação que um material suporta até o momento de sua fratura.
Envelhecimento_ - Este é o 2º passo do tratamento térmico. Neste processo os constituintes do material precipitam-se de uma maneira extremamente fina (só vista com poderosos microscópios) alcançando o máximo efeito de envelhecimento (endurecimento). O envelhecimento pode ser natural ou forçado.
Encruamento_ - É o resultado de uma mudança na estrutura do metal, associada a uma deformação permanente dos grãos do material, quando este é submetido à deformação a frio. O encruamento aumenta a dureza e a resistência mecânica.
Endurecimento por precipitação_ - Processo no qual a dureza e a força de ruptura por tensão podem ser melhoradas em materiais, como ligas de alumínio e titânio. O processo consiste de um tratamento térmico de solução (solubilização) seguido de um envelhecimento no qual os elementos que constituem a estrutura formam uma solução sólida a qual é congelada durante um rápido resfriamento (tempera). O aumento de rigidez é causado pelo ciclo de envelhecimento.
Limite de Escoamento_ - é a tensão máxima que o material suporta ainda no regime elástico de deformação. Se houver algum acréscimo de tensão o material começa a sofrer deformação definitiva.
Limite de resistência_ - é o limite da capacidade de um material resistir a uma força a ele aplicada.
Fases Metaestáveis_ - Um estado metaestável corresponde a qualquer estado do sistema diferente do estado de equilíbrio mais estável.
Óxido de alumínio ou Alumina_ - é responsável pela resistência às intempéries do alumínio metálico. O metal alumínio é muito suscetível ao oxigênio atmosférico e uma camada fina de óxido de alumínio se forma rapidamente na superfície exposta de metal. Essa camada o protege de oxidação mais profunda. É um excelente isolador térmico e elétrico, mas tem uma condutividade térmica relativamente alta (30 Wm−1K−1[6])
Solubilização_ - O processo térmico de solubilização é o aquecimento do metal alumínio a uma temperatura muito elevada, no entanto, ainda inferior a temperatura de fusão da liga de alumínio.
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Este tratamento confere às ligas uma maior resistência à tração e redução da sua ductilidade.O metal é aquecido uniformemente até cerca de 500⁰C, sendo esta temperatura diferente para cada tipo de liga. Este aquecimento causa uma dispersão homogénea dos elementos de liga. Segue-se um arrefecimento rápido, normalmente em água simples ou salmoura, que previne a precipitação dos elementos de liga. Serve também para diminuir os efeitos dos Tratamentos Mecânicos.
Soldabilidade - Capacidade de um material ser soldado, sob condições de fabricação obrigatórias a uma estrutura especifica adequadamente projetada, e de se apresentar desempenho satisfatório em serviço.
Super-Envelhecimento_- é um processo de envelhecimento que supera o ponto das propriedades mecânicas, assim as propriedades retrocedem devido á precipitação de PPT incoerentes.
Têmpera_ - refere-se a um resfriamento brusco. Na química de polímeros e na ciência dos materiais, o processo de têmpera é usado para evitar processos que se dão em temperaturas mais baixas, tais como transformações de fase, disponibilizando apenas uma pequena janela de tempo em que a reacção é termodinamicamente favorável e cineticamente acessível. Por exemplo, pode reduzir a cristalinidade e por consequência aumentar a rigidez de ligas como AA 2024.
Usinabilidade__ – propriedade do material em que, através de um ou mais processos mecânicos, permite trabalha-la como matéria prima para remoção de peças mais pequenas.
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