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ANÁLISE DA REFUSÃO SUPERFÍCIAL DE LIGAS DE Al-Cu

Autor: F. P. Weber.

Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Paraná, Centro Politécnico, Curitiba/PR, cep: 81531-990.

Palavras-chave: Refusão por laser, cordão, Alumínio.

Resumo

Os processos que podem ser utilizados para alterar as propriedades superficiais de uma liga metálica podem ser divididos em duas categorias: aqueles que modificam a composição química da superfície e aqueles que alteram a estrutura da superfície sem modificação de sua composição química. O presente trabalho utiliza um processo que se enquadra nesta última categoria. Refusão superficial por laser foi realizada sobre uma liga Al-Cu 2011 T4 (liga solubilizada e envelhecida naturalmente). Esta análise teve por objetivo a caracterização do efeito das velocidades de processamento na microestrutura e microdureza. A liga na qual este trabalho está sendo desenvolvido tem composição química apresentada na tabela 1:

Três condições de processamento foram utilizadas para a refundir a superfície, variando apenas um parâmetro, velocidades de processamento do laser de 20, 40 e 60 mm/s. Os outros parâmetros de refusão foram: potência de 1500w, diâmetro do feixe 1,5mm, gás de proteção Argônio, sobreposição de 33%.

O laser usado para o tratamento foi CW 3Kw CO2 laser e uma área foi fundida pela sobreposição dos cordões paralelos. Posteriormente foi realizado um tratamento térmico de precipitação em algumas amostras a 200 ºC por 2horas. Os procedimentos de caracterização incluíram microscopia óptica, perfis transversais e longitudinais de microdureza (Vickers 0,5). O ataque foi realizado com solução de água destilada, ácido nítrico e ácido fluorídrico.

Os perfis de dureza transversais estão na figura 1. Em uma primeira análise é encontrada uma queda de dureza medida na região refundida. Este comportamento é mantido para as três velocidades em estudo. Pode-se observar que os menores valores de dureza foram encontrados para a menor velocidade do feixe, quantitativamente, ao se comparar as velocidades de 20 mm/s e 60 mm/s, a queda de dureza na de 20mm/s ficou por volta de 35% em relação à região não tratada, enquanto a de 60mm/s ficou por volta de 20% em relação a região não tratada, o que pode ser atribuído a uma solubilização do material.

O perfil de dureza longitudinal da região refundida está apresentado na figura 2. A oscilação nos valores medidos ao ser correlacionado com a microestrutura mostra que os menores valores de dureza correspondem as regiões de sobreposição dos cordões, onde se observa uma estrutura mais grosseira.

A profundidade e largura da região refundida de acordo com a velocidade de processamento são maiores tanto quanto menor é a velocidade de avanço do feixe, resultado que é esperado já que quanto maior a velocidade do feixe, menor o tempo de interação entre o feixe e o metal.

Com o intuito de esclarecer a queda de dureza encontrada na região refundida foi realizado um tratamento de precipitação. Pode-se observar um acréscimo de dureza em relação à amostra não tratada, confirmando que a refusão na amostra inicial além de refinar a estrutura superficial colocou os elementos de liga em solução sólida, o tratamento térmico provocou precipitação e conseqüentemente um acréscimo de dureza. Pode-se concluir que:

Agradecimentos: O autor agradece ao Laboratório de Materiais do Departamento de Engenharia mecânica da Universidade Federal do Paraná e a sua orientadora Ana Sofia C. M. d'Oliveira.

Referências Bibliográficas:

1. Antona,P.L., Appiano, S., Moschini, R. (1987) "Laser Surface Remelting and Alloying of Aluminum Alloys" Proceedings of the European conference on Laser Treatment of materials, p.133-145.
2. Luft, U., Bergmann, H.W., Mordike, B.L. (1987) "Laser Surface Melting of Aluminum Alloys", Proceedings of the European conference on Laser Treatment of materials, p.147-162.
3. Noordhuis, J., De Hosson, J.TH.M. (1993) "Microstructure and Mechanical Properties of a Laser Treated Al Alloy"Acta metallurgica et materialia, vol41, n7, p1989-1998.