Caracterização mecânica e metalúrgica das ligas hipoeutéticas de Al-Si utilizadas no processo de fundição da placa reforçadora de solo

Abstract

O objetivo deste trabalho é realizar um estudo comparativo das propriedades mecânicas e metalúrgicas em duas peças de ligas de Al-Si produzidas por injeção sob baixa pressão. As peças estudadas referem-se às placas acessórias utilizadas para fornecer sustentação durante a entrada e saída de vaus por carros de combate do Exército Brasileiro, sendo uma nacional e a outra importada. Para a caracterização metalúrgica foram realizados ensaios metalográficos (microscopia óptica e eletrônica). Para a obtenção das propriedades mecânicas foram realizados ensaios de tração, microdureza Vickers e impacto. Quanto aos resultados metalográficos observou-se: na peça nacional, a presença de uma estrutura predominantemente eutética com silício em forma acicular e a fase Al15 (Fe, Mn)3Si2 com morfologia tipo escrita chinesa; na peça importada, foi identificado silício disperso com formato arredondado. A análise da porosidade por gases realizada no canal de alimentação indicou baixos índices para as duas peças. De outro modo, foi observada a presença de porosidades por contração na peça nacional. Nos resultados mecânicos, a peça importada apresentou valores significativamente superiores para a tensão de escoamento e máxima, energia de impacto e deformação. A partir dos resultados obtidos nos ensaios mecânicos realizaram-se simulações no software Solidworks, módulo Simulation, para a determinação da ocorrência de falha quando utilizado por dois carros de combate: o Leopard 1A5, sobre lagartas, e o URUTU, sobre roda. As simulações indicaram falha da peça nacional pelo uso do carro sobre rodas. O resultado em peso da composição química da peça nacional revelou uma liga de alumínio com 12%Si e 0,88%Fe, enquanto a peça importada apresentou 10,38%Si, 0,294%Mg e somente 0,12%Fe. Com a análise dos resultados, conclui-se que os principais fatores da baixa durabilidade da peça nacional foram, preponderantemente, a composição química e a morfologia do silício.

The objective of this research is to perform a comparative study of the mechanical and metallurgical properties in two castings of Al-Si alloys produced by injection under low pressure. The pieces studied refer to soil reinforcing plates used as accessory plates used to provide support during the entry and exit of the Brazilian Army combat vehicles, one national and other imported. For the metallurgical characterization, metallographic analysis by electron and optical microscopy were performed and. To obtain the mechanical properties tensile tests, Vickers microhardness and impact were performed. Regarding the metallographic results, it was observed: In the national piece, the presence of a predominantly eutectic structure with needle-shaped silicon and the Al15(Fe,Mn)3Si2 phase with Chinese writing morphology; In the imported part, dispersed silicon with a rounded shape was identified. The gas porosity analysis performed on the feed channel indicated low indexes for the two pieces.Otherwise, the presence of porosities by contraction in the national piece was observed. In the mechanical results, the imported part presented values significantly higher for the yield stress and maximum, impact energy and deformation. From the results obtained in the mechanical tests it was able to perform simulations on the Solidworks software, Simulation mode, to determine the failures occurrence when used by two battle cars: Leopard 1A5, on caterpillars, and URUTU, on wheels. The simulations indicated failure of the national part by the use of the car on wheels. The weight result of the chemical composition of the domestic part revealed an aluminum alloy with 12% Si and 0.88% Fe, while the imported piece revealed 10.38% Si, 0.294% Mg and only 0.12% Fe. Analyzing the results, it is concluded that the main factors of the low durability of the national piece were, predominantly, the chemical composition and the morphology of the silicon.