Ligas de alumnio para fundioMarcelo F. MoreiraInstituto de Pesquisas Tecnolgicas IPT Escola de Engenharia Mau(011) 37674170 e-mail: mfmoreir@ipt.br

Mercado das ligas de alumnio fundidas

bens de capital

util. Domesticas transportes

exportao

Fundidos de alumnio

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Aplicaes das ligas de alumnioPor questes de demanda, segurana e conforto, a massa dos veculos vem aumentando nos ltimos anos.

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Aplicaes das ligas de alumnioPara reverter ou compensar o aumento do consumo e das emisses, necessrio reduzir a massa do veculo. As ligas de Al fundidas so empregadas em componentes do motor, da suspenso e da estrutura.4

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Aplicaes das ligas de alumnioA reduo de 100 kg em um automvel a gasolina resulta em:

reduo de 9 g de CO2 por km rodado e uma reduo do consumo de 0,4 litros para cada 100 km percorridos.5

Aplicaes das ligas de alumnio fundidas

Componentes do motor (MB SLR McLaren)6

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Aplicaes das ligas de alumnio fundidasComponentes de suspenso fundidos

Componentes de suspenso fundidos em coquilha (A357 T6)

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Aplicaes das ligas de alumnio fundidasComponentes estruturais fundidos por gravidade em liga A356 T6 utilizados no space frame da F360

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Aplicaes das ligas de alumnioMassa de alumnio em veculos (2005):Mdia de 45 kg Brasil Mdia de 95 kg Europa Mdia de 124 kg - EUA

Nacionais: Astra 2005 - ~ 50 kg peas + 40 kg rodas) = (7,5% da massa total) Gol 2005 ~ 60 kg (6,5% da massa total)9

Importncia dos fundidos ABAL 2007Fundio sob presso Fundio por gravidade Fundio por baixa presso Laminados Extrudados Fios e cabos P Outros 48% 17% 8% 2% 5% 38% 34% 4%

Produtos fundidos 20%

Produtos conformados 80%

* 63% deste total produzido com alumnio reciclado10

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Ligas de alumnio fundidas

Endurecidas por meio dos tratamentos trmicos de solubilizao e envelhecimento11

Ligas Al-SiMais de 90% dos componentes fundidos so produzidos com ligas do sistema Al-Si:AA B 380 319, 380 339, 336 413 A356, A357 SAE 306 326 321 305 323 Processo Injeo Coquilha e areia Coquilha Coquilha Baixa presso Aplicaes Carcaas, corpos e suportes injetados. Cabeotes, carter estrutural. Pistes e polias. Rodas e componentes de geometria complexa. Rodas, suportes, componentes de suspenso e cabeotes.12

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Ligas de alumnio fundidasFamlia das ligas Al-Si (4xx):Liga 413: Al - 11 a 13%Si

Famlia das ligas Al-Si-Mg (3xx):Liga 356: Al- 6,5 a 7,5 %Si; 0,20 a 0,45%Mg e at 0,50%Fe Liga A356: Al- 6,5 a 7,5 %Si; 0,20 a 0,45%Mg e at 0,20%Fe Liga A357: Al- 6,5 a 7,5 %Si; 0,40 a 0,60%Mg e at 0,20%Fe

Famlia das ligas Al-Si-Cu (3xx):Liga 319: Al- 5,5 a 6,5%Si; 3,0 a 4,0%Cu e at 0,60%Fe Liga 380: Al- 7,5 a 9,0%Si; 3,0 a 4,0%Cu e at 0,60%Fe Liga 380 (injeo): Al- 7,5 a 9,0%Si; 3,0 a 4,0%Cu e at 1,2%Fe13

Caractersticas gerais das ligas Al-SiBaixa densidade (2,7 g/cm3), Resistncia moderada aps tratamento trmico (LE ~ 250- 350 MPa); Baixa temperatura de fuso (permite fundio em moldes metlicos); Elevada fluidez, devido a presena de Si; Baixa tendncia trincas de solidificao; Elevado coeficiente de transmisso de calor.

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Caractersticas gerais das ligas Al-SiPropriedades de interesse:Material Condutividade trmica k (W/m.C) 145 47 - 56 32 - 36 35 - 42 12 - 20 50 - 52 14 - 17 420 600 210 195 43 - 63 119 - 228 Limite de escoamento LE (MPa) 250 350 220 500 600 E (GPa) 72 120 165 170 KIC (MPa.m1/2) 16 - 27 17 - 21 32 - 46 33 - 54 Densidade (kg/cm3) 2,7 7,6 7,6 7,6 8,3 7,8 7,915

Al-Si (A356) Ferro fundido cinzento (FF 30) Ferro fundido vermicular Ferro fundido nodular Ao Mn (Hadfield) Ao SAE 1020 Ao inoxidvel 304

Propriedades de interesse das ligas Al-Si

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Caractersticas gerais das ligas Al-SiTrs caractersticas tero efeitos adversos sobre o processo de fundio de ligas de Al:Elevada contrao de solidificao que implicar no uso de massalotes; Elevada reatividade com o oxignio no estado lquido (sensibilidade turbulncia no metal lquido); Elevada solubilidade de H no estado lquido e reduzida no estado slido que resulta em elevada tendncia formao de microporosidades.

Tratamentos do metal lquido17

Tratamentos realizados nas ligas Al-Si para fundioA fundio de componentes de qualidade elevada (premium quality castings) envolve a seleo de ligas contendo baixo teor de Fe (