Reaproveitamento de cavaco gerado no processo de usinagem das ligas de alumínio AA 413 e AA 6351-T6

Abstract

A reciclagem de materiais tem sido umaprática desenvolvida no Brasil eno mundo,com o proposito de preservaros recursos naturais e desenvolver uma atividade econômica rentável ao setor da indústria que realiza essa prática. Entre essesmateriaiso alumínio ocupaum lugar dedestaque, por ser o material maisreciclado no Brasilvem surgindo comofator de interesse pelospesquisadores, visto que essa prática necessita de uma tecnologia mais avançada buscando aumentar a eficiência dessesprocessos.O presente estudo teve como objetivocaracterizar lingotes fundidos obtidos a partirdo reaproveitamento do cavacode ligas de alumínio liga AA413 e a ligaAA 6351-T6, geradonos processos de usinagem.Oslingotes obtidos foramcaracterizados quanto à sua morfologia, estrutura,seu comportamento mecânico e a corrosão visando a aplicação industrial.A preparação doscorpos de prova usadosnessa pesquisa tevecomo princípio a obtenção de cavacossem contaminações econtrole da composição química, a partir destecontroleos mesmos foram prensados e fundidos em forno elétrico comcadinho de grafite. Foram fundidos também corposde prova de material maciço proveniente dasmesmas ligasde alumínio usadasnaobtenção dos cavacos. Foram obtidos dessa forma, seis sistemas paraestudo: As ligas primárias oucomerciais(liga AA 413 e a liga AA6351-T6),as ligas secundáriasde material maciço fundido paracada umadessas ligas e cavacos prensados de fundidos dessas duas ligas. As propriedades mecânicas foram avaliadas e comparadas entre as ligas secundárias por ensaios de tração, dureza Brinell e impacto Charpy, os quais apresentaram uma superioridade das ligas secundárias derivadas AA 413 em relação à tração, porém as ligas as ligas secundárias derivadas de AA 6351-T6 obtiveram uma maior tenacidade e durezas próximas entre todas as ligas secundárias. Também se avaliou o comportamento quanto à resistência à corrosão por ensaio de polarização e imersão por 30 dias em solução de NaCl 3,5 %, esses mostraram uma corrosão generalizada nas ligas de AA 413 e nas ligas secundárias de AA 6351-T6 uma corrosão por pites e valores superiores de icor para as ligas provenientes de AA 413. A composição química das ligas foi analisada por ensaios de espectrometria de emissão ótica e demonstraram equivalência entre as ligas secundárias com liga de origem, ou seja, uma proporcionalidade bastante precisa na composição química das ligas, mesmo com os baixos rendimentos na fusão das ligas produzidas a partir de cavacos de alumínio, os quais revelaram rendimentos inferiores a 50% para ambas as ligas. As propriedades mecânicas apresentaram uma perda considerável dos materiais proveniente da liga AA 6351-T6 e uma regularidade daqueles obtidos da liga AA 413. Os materiais secundários apresentaram defeitos como porosidades o que foi observado também na liga AA 413 primária. Nos ensaios de corrosão as ligas secundárias tiveram comportamentos bem próximos ao comportamento das ligas primárias mesmo com defeitos de solidificação não encontrados na liga primária AA 6351 T6. Os resultados encontradas nos ensaios realizados para os materiais fundidos a partir de material maciço e os fundidos a partir de cavacos oriundos do processo de usinagem, foram muito próximos para as duas ligas de alumínio estudadas, indicando que é possível a utilização desse tipo de material como matéria-prima para peças fundidas.

Materialsrecycling has been under development, bothin Braziland worldwide,which has the purpose to preserve the natural resourcesand developa profitable economic activity to the industries thatbenefit from this practice. Aluminum, being the most recycled materialin Brazil, has attracted researcher’s attention sincethere is aneed for advanced technologies in order to improve the aluminumrecyclingprocess. Thepresentstudy aims to characterize aluminumcast ingots obtained from the recyclingof machining chips and solid debris of AA 413 and AA 6351-T6 aluminum alloys. The morphology,structure, mechanicaland corrosion behavior were characterized consideringfurther industrial application. Inorder to prepare the tensile specimens, the machining chips andsolid debris used as resourcematerial were carefully selected to obtainthe desired chemical composition and to avoid impurities. Then, the machining chips were mechanically pressed and molten using a graphite crucible and anelectricfurnace. In the same way, tensile specimens were prepared from thesolid debris of the same aluminum alloys. For control, tensile specimens from the respective commercial alloys were prepared. Therefore, this study evaluates the following systems: the primary or commercial alloys (AA 413and AA6351-T6), and the secondary alloys obtained fromthe machining chips and solid debrisof both alloys. The mechanical properties were evaluated and compared between thesecondary alloys by tensile,Brinell hardness and Charpy impact tests, which showed superiority of AA 413derived secondaryalloysin relationto tensile, but the AA6351-T6 secondaryalloys. obtained ahigher toughness and close hardness among all secondary alloys. Corrosion resistance behavior was also evaluated by polarization test and immersion for 30 days in 3.5%NaCl solution. These showed a generalized corrosion in AA 413 alloys and AA 6351-T6 secondary alloys. pits and higher icor values for the alloys from AA 413. The chemical composition of the alloys was analyzed by optical emission spectrometry assays and demonstrated equivalence between minor alloys with source alloy, ie very precise proportionality in the chemical composition. alloys, even with the low melting yields of alloys produced from aluminum chips, which showed yields of less than 50% for both alloys.The mechanical properties of the recycled materials obtained from the AA 6351-T6 alloy showed a considerable loss, whilst the samples obtained from the AA 413 alloy showed similar mechanical behavior when compared to the commercial alloys. The secondary materials presented defects such as porosities, which was also observed on the AA 413 primary alloy. The secondary AA 6351-T6 alloy showed a similar corrosion behavior in relation to the primary one, even though solidification defects were present. The results found for the materials cast from the machining chips and solid debris showed similar properties in relation to the primary alloys, indicating the possibility to employ this kind of recycled material in structural and engineering applications.