TIXOCONFORMAÇÃO: UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SOBRE CONFORMAÇÃO MECÂNICA

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(1)TIXOCONFORMAÇÃO: UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SOBRE CONFORMAÇÃO MECÂNICA. Isadora Branco 1 Renan Gomes Amaral 2 Leandro Antonio Thesing 3. Resumo: A área automobilística cresce cada dia mais, junto com esse crescimento há o avanço tecnológico no desenvolvimento de ligas de alumínio, material amplamente utilizado devido à necessidade de produção de peças com alta resistência. Sendo esta uma das principais patrocinadoras para o incremento de novos processos de conformação não convencionais, nesse contexto surge a conformação semissólida. A tixoconformação, ou conformação semissólida, é o processamento de ligas metálicas em um estado onde coexiste fase sólida e fase líquida. Estes materiais semissólidos apresentam características estruturais particulares, sendo assim, se diferenciando dos processos convencionais de conformação e fundição, tanto no aspecto de processamento como no morfológico. O processo é dividido em etapas, sendo elas a solidificação parcial e agitação, solidificação, refusão parcial, tixoconformação e por fim se divide em tixofundição e tixoforjamento. O tempo, o custo e o acabamento de uma peça conformada são quesitos que essa técnica atende com distinção, proporcionando em excelente produto final. Para tal resultado é exercido um alto controle de material, parâmetros dos moldes e da faixa de temperatura, pressão e velocidade de perfuração, a fim de se alcançar a máxima qualidade do produto. Garantidos estes quesitos torna-se viável a obtenção de peças com geometrias muito complexas, com menos tempo de processo, economia de material, ótimo acabamento e menos desgaste das matrizes.. Palavras-chave: Tixoconformação, conformação semissólida, processo. Modalidade de Participação: Iniciação Científica. TIXOCONFORMAÇÃO: UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SOBRE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 1 Aluno de graduação. [email protected]. Autor principal 2 Aluno Graduação, engenharia mecânica. [email protected]. Co-autor 3 Docente. [email protected]. Orientador. Anais do 10º SALÃO INTERNACIONAL DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO - SIEPE Universidade Federal do Pampa | Santana do Livramento, 6 a 8 de novembro de 2018.

(2) TIXOCONFORMAÇÃO: UMA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA SOBRE CONFORMAÇÃO MECÂNICA 1 INTRODUÇÃO A área automobilística cresce cada dia mais, junto com esse crescimento há o avanço tecnológico no desenvolvimento de ligas de alumínio, material amplamente utilizado devido à necessidade de produção de peças com alta resistência. A indústria automobilística é uma das principais patrocinadoras para o incremento de novos processos de conformação não convencionais. Os processos não convencionais de conformação mecânica ocorrem quando se utiliza uma fonte de energia não tradicional, mais especificamente química, elétrica ou térmica, ao invés da energia mecânica. Aplica-se quando os materiais metálicos a serem trabalhados são de conformação dificultada, como os aços temperados, carbonetos, ferros fundidos e materiais cerâmicos, segundo Kalpakjian e Schmid (2001). A tixoconformação, ou conformação semissólida, é o processamento de ligas metálicas em um estado onde coexiste fase sólida e fase líquida. Estes materiais semissólidos apresentam características estruturais particulares, sendo assim, se diferenciando dos processos convencionais de conformação e fundição, tanto no aspecto de processamento como no morfológico. Essa tecnologia induz a propriedades mecânicas sem defeitos como porosidade e aprisionamento de ar, é um processo econômico, que pode alcançar quase a mesma taxa de produção que o processo de fundição sob pressão, e é adequado para automação, segundo Kang e Kim (2000). Por ser uma técnica relativamente nova e restrita, pouco se sabe sobre os parâmetros utilizados nesse processo e a respeito da sua aplicabilidade na indústria. Esse trabalho possui como justificativa a análise de estudos acerca do tema abordado e informar de forma clara e sucinta a respeito do processo de tixoconformação, sendo assim, tem como objetivo obter informações acerca do processo, explicitando fatores que influenciam no procedimento e como este é utilizado na indústria. 2 METODOLOGIA É considerado como metodologia o conjunto de métodos racionais que, com maior segurança permite alcançar o foco ± conhecimentos válidos e verdadeiros ± traçando assim o caminho a ser seguido, detectando os possíveis erros e auxiliando nas decisões a serem tomadas pelo pesquisador. 2.1 TÉCNICA DE PESQUISA ± QUESTIONAMENTO O questionário é uma ferramenta de coleta de dados e a partir de fontes primárias, como exemplo de dados bibliográficos, há um levantamento de dados para formulação de problemas. Q1- Quais são os parâmetros utilizados nesse processo? Q2- Qual sua aplicabilidade na indústria? Q3- Quais suas vantagens aos processos convencionais? 2.2 COLETA E TIPO DE DADOS A pesquisa utiliza um acervo documental, de forma indireta. Com análise de artigos.

(3) científicos e livros na área de conformação mecânica, engenharia de materiais, engenharia mecânica, entre outros. 2.3 VALIDAÇÃO Os testes metodológicos utilizados para execução e criação deste artigo científico foram questionamentos e documentação indireta. Isso, além de observações e análises dos dados obtidos com tais métodos. Desta forma, transcrevendo e contextualizando de maneira adequada, neste artigo, tais resultados que tem por objetivo responder a todos os questionamentos, iniciais, levantados; validando e assim dando credibilidade ao que se é dito. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO As pastas metálicas no estado semissólido, apresentando fase sólida globular, originaram o processo de tixoconformação, usado amplamente na indústria automobilística. O processo de termoformagem, conhecido também como tixoconformação, é um processo de fabricação relativamente novo que utiliza o material no estado semissólido para obtenção de componentes e ligas metálicas, segundo VIEIRA, T. et al (2011). Sendo assim, é preciso que a conformação da peça ocorra dentro da faixa de temperatura sólido e líquido. Na etapa em que o material se encontra mais líquido, classifica-se como tixofundição, porém, quando a maior parte de material se for sólida dá-se o nome de tixoforjamento. A imagem a seguir ilustra estas três fases:. Figura 1 - Diagrama de obtenção de peça por Tixoconformação.. Fonte: VIEIRA, E. et al., p. 440. 2011.. A imagem mostra passo a passo do processo, que se inicia com a solidificação parcial e agitação, segue com a solidificação, refusão parcial, tixoconformação e por fim se divide em tixofundição e tixoforjamento..

(4) Segundo Kang e Kim (2000) essa tecnologia induz a propriedades mecânicas sem defeitos como porosidade e aprisionamento de ar. A tabela 1 a seguir mostra as vantagens e desvantagens do processo de conformação semi-sólida: Tabela 1 - Vantagens e desvantagens da obtenção de peças por conformação semissólida. Vantagens. Desvantagens. Curto tempo de processo. Processo restrito apenas a ligas de alumínio, ferro e algumas ligas de cobre. Geometrias de peças complexas. Janela de aplicação do processo de conformação estreita. Redução de trincas a quente, o menor choque térmico durante o resfriamento com relação aos componentes obtidos por fundição. Custos tecnológicos elevados para manutenção do sistema mecânico simultaneamente com o controle de temperatura operacional. Menor porosidade e segregação, estado Elevada solicitação térmica da ferramenta semissólido favorece difusão e solubilidade Menor desgaste do ferramental, ligas de Quando necessário, dificuldade de alumínio são processadas com controle da velocidade de agitação para temperatura de até 100ºC inferior à de homogeneizar o metal. fusão. Fonte: Os autores, adaptado de BRESCIANI FILHO, E. et al. 2011.. A tabela mostra o quão eficaz se faz essa nova tecnologia em detrimento das convencionais, todavia, como qualquer processo de conformação apresenta suas dificuldades e particularidades. Ferraresi (1997) mostra que cada etapa do processo de conformação do metal é de suma importância no que se diz respeito à qualidade do produto final. É necessário monitorar a qualidade do material utilizado, parâmetros de moldagem, aquecimento e resfriamento, obtendo assim peças de alta qualidade. Mesmo que uma matriz possa ter formas complexas, o processo de formação semissólida (SSF) pode fabricar produtos que podem competir com as propriedades mecânicas das peças de forjamento de alumínio. Além disso, as aplicações do processo SSF no campo de peças automotivas e peças eletrônicas compactas foram estudados ativamente, porque o processo de SSF tem vantagens sobre os processos convencionais de formação nas áreas de redução da força de formação, aumento da vida útil da matriz, redução de defeitos de produto, e melhoria de processos. TIETMANN, T. et al. (1992) relata que produtos com melhores propriedades mecânicas poderiam ser obtidos aumentando substancialmente a pressão hidrostática durante a solidificação, quando simples e complexa. Por meio de ensaios TIETMANN, T. et al. (1992) constataram um aumento da resistência à tração final e resistência à escoamento com maior pressão aplicada. Isto deveu-se à melhoria da resistência de acordo com a densificação avançada da estrutura interna dos corpos de prova pela força da compressão. Desta forma,.

(5) quanto maior a pressão aplicada, mais densa é a microestrutura e menores são os defeitos internos, como porosidade. TIETMANN, T. et al. (1992) notaram também que a porosidade, que é um defeito interno, foi observada, particularmente em temperaturas mais baixas. No que diz respeito a velocidade de perfuração, para distribuir uniformemente as regiões de fase sólida e líquida ao redor da amostra na formação, é necessário o aumento da velocidade. Produtos típicos produzidos por essa são componentes destinados à indústria automobilística, como distribuidores de combustível, eixo de comando de válvula da bomba injetora, cilindros mestres de freios, suportes de suspensão lateral, entre outras peças, segundo IDEGOMORI, T. et al. (1998). Isso ocorre pela necessidade de peças com alta resistência mecânica e longo período de vida. 4 CONCLUSÕES O aprimoramento dos processos de conformação mecânica, principalmente na área automobilística, levou ao desenvolvimento de tecnologias que trabalham com o material no estado semissólido, alcançando propriedades mecânicas excepcionais quando comparadas às dos métodos convencionais, como fundição e forjamento. É fundamental que seja exercido um alto controle de material, parâmetros dos moldes e das faixas de temperatura, pressão e velocidade de perfuração, a fim de se alcançar a máxima qualidade do produto final. Garantidos estes quesitos torna-se viável a obtenção de peças com geometrias muito complexas, com menos tempo de processo, economia de material, ótimo acabamento e menos desgaste das matrizes.. REFERÊNCIAS BRESCIANI FILHO, E. (Coord. e rev.). CONFORMAÇÃO PLÁSTICA DOS METAIS, 2011. 1. ed. dig. São Paulo: EPUSP, 2011. Disponível em: <http://www.fem.unicamp.br/~sergio1/CONFORMACAOPLASTICADOSMETAIS.pdf>. Acesso em: 06 set. 2018. FERRARESI, D. Fundamentos da usinagem dos metais. v. 1. São Paulo, Editora Edgard Blucher Ltda. 1997. IDEGOMORI, T. et al. Proc. 5th Int. Conference on the Semi-solid Processing of Alloys and Composites. Colorado, p. 23-25. 1998. KALPAKJIAN, S.; SCHIMID, S. R. Manufacturing engineering and tecnology. 7. Ed. 2001. KANG, C. G.; KIM, N. S. An investigation of flow characteristics considering the effect of viscosity variation in the thixoforming process. Journal of Materials Processing Technology, 2000 p.103-237..

(6) TIETMANN, A. et al. Preliminary results in thixoforming wroght aluminium alloys. Proceeding of the second international conference on sem-solid processing of alloys and composites. Cambridge, June, 1992. p. 170-179. VIEIRA, E. A.; FREITAS, E. R.; FERRANTE, M. Influência do tempo de espera na fluidez da liga comercial A356 com estrutura globular no estado semi-sólido. Metalurgia e Materiais. Ouro Preto, vol. 64. 2011..

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