COMPARAÇÃO DA VIDA EM FADIGA DAS LIGAS DE ALUMÍNIO GK AlSi11 E GK AlSiMg7

AUTORA: RENATA CARDOSO LOPES (fei_relopes@yahoo.com.br)Orientador: Prof. Dr. Rodrigo Magnabosco (rodrmagn@fei.edu.br)

Materiais e métodosA composição das ligas estudadas é mostrada nas tabelas a seguir:

Resultados e discussãoMicroestruturas:

Conclusões: Os valores de rigidez, tenacidade e resistência são superiores na liga

GKAlSiMg7. A liga GKAlSiMg7, sob carregamento cíclico, apresenta estabilização

da tensão após endurecimento cíclico, enquanto a liga GKAlSi11 não apresenta tal estabilização, endurecendo até a fratura.

A liga GKAlSiMg7 apresenta vida em fadiga superior à da liga GKAlSi11, resultado de sua microestrutura mais homogênea, o que proporciona menos concentração de tensões.

Enquanto a liga GK AlSi11 apresenta predominantemente poros arredondados, a liga GKAlSiMg7 apresenta porosidade interdendrítica, mais crítica para as propriedades mecânicas da liga. Assim, diminuindo esta porosidade, a vida em fadiga da liga pode aumentar ainda mais.

Agradecimentos: Ao Centro Universitário da FEI pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsa de iniciação científica à aluna Renata Cardoso Lopes. Ao orientador da pesquisa, Prof.Dr. Rodrigo Magnabosco. Aos técnicos do LabMat. À empresa Italspeed Automotive Ltda pela concessão do material estudado. A toda minha família e ao meu namorado pelo apoio que têm me dado.

ObjetivosComparação da vida em fadiga das ligas GK AlSi11 e GK AlSiMg7, através de ensaios de tração, e de ensaios de fadiga controlados por amplitude de deformação, além da análise da microestrutura das duas ligas, relacionando-as com o comportamento mecânico das mesmas.

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Departamento de Engenharia Mecânica

IntroduçãoAs ligas de alumínio GK AlSi11 e GK AlSiMg7 são usadas pela empresa Italspeed Automotive Ltda na fabricação de rodas automotivas fundidas em moldes permanentes.

Si Fe Cu Mn Mg Zn Ni Ti Ca Sr Al

10,94 0,1741 0,0057 0,0019 0,0794 0,0064 0,0062 0,1158 0,0021 0,0271 balanço

Si Fe Cu Mn Mg Ti Ca Sr Al

7,44 0,14 0,005 0,003 0,32 0,13 0,002 0,02 balanço

Microestrutura da seção longitudinal do corpo-de-prova da liga GK AlSi11 após polimento até etapa com sílica coloidal. Dendritas de fase envoltas por microestrutura eutética. Na terceira foto, observa-se poros arredondados.

Microestrutura da seção longitudinal do corpo-de-prova da liga GK AlSiMg7 após polimento até etapa com sílica coloidal. Dendritas de fase envoltas por

microestrutura eutética. Na terceira foto, observa-se poros interdendríticos.

Dados obtidos a partir dos ensaios de tração

Propriedades Liga GK AlSi11 Liga GK AlSiMg7

AT25mm (%) 11,82±3,05 10,84±2,03Redução de área (%) 15,02±5,47 11,80±1,21

LE (MPa) 73,20±15,90 220,00±20,0

LR (MPa) 169,40±21,02 292,00±16,00

LF (MPa) 129,20±35,69 287,00±17,00

LFReal (MPa) 178,48±15,84 325,00±18,00

UTReal(N.mm/mm3) 28,79±9,84 36,29±2,71

E (GPa) 65 ±1 70 ±1,6

H 372±46 378±37

n 0,266±0,017 0,088±0,007

Dados obtidos a partir dos ensaios de fadiga

Máquina Universal de Ensaios MTS – LabMat/FEI.

Ensaios de tração e fadigaEm uma máquina MTS universal foram feitos ensaios de tração, para se obter as propriedades mecânicas básicas, estabelecer os parâmetros para os ensaios de fadiga, e também para a obtenção dos coeficientes H e n da equação de Ramberg-Osgood. Em seguida, foram feitos ensaios de fadiga, que tiveram a amplitude de deformação variando entre 0,13% e 0,25% para a liga GK AlSi11 e entre 0,175% e 0,25% para a liga GK AlSiMg7.

Composição Química da liga GK AlSiMg7

Composição química da liga GK AlSi11

A empresa Italspeed Automotive Ltda forneceu, de cada liga, 37 conjuntos com 3 corpos-de-prova cada, usinados com 45 mm de comprimento útil e 6 mm de diâmetro útil, sendo que os corpos-de-prova da liga GK AlSiMg7 tiveram que ser re-usinados, ficando com 5,8 mm de diâmetro útil.

Região de extração dos corpos-de-prova e suas dimensões.

Os corpos-de-prova foram lixados com lixas de granulações #220, #320, #400 e #600 e polidos com pasta de diamante de 6μm e 1μm.

(mm/mm) c (MPa) b

GKAlSi11 4,82 -0,8853 169 -0,0577

GK AlSiMg7 0,04 -0,6619 702 -0,1397