BRPI0611421A2 - liga de alumìnio - Google Patents
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Abstract
LIGA DE ALUMìNIO. A presente invenção refere-se a uma liga de alumínio do tipo AlMgSi, que contém além de manganês e cromo como outros aditivos essenciais um ou vários metais de terras raras. A liga possui vantajosas propriedades de resistência e é prevista para emprego em processo de fundição por pressão e afins.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LIGA DE ALUMÍNIO".
A presente invenção refere-se a uma liga de alumínio, especial-mente uma liga de alumínio, que contém além de alumínio magnésio e silíciocomo componentes principais da liga e é prevista para emprego na fundiçãopor pressão e processos afins.
Peças fundidas por pressão de alumínio vêm ganhando impor-tância especial sobretudo na indústria automobilística. As crescentes exi-gências mecânicas a peças fundidas por pressão de alumínio na indústriaautomobilística, desencadeadas sobretudo pela substituição, condicionadapelo peso, de componentes de aço por componentes feitos de ligas de alu-mínio têm sido enfrentadas pelo emprego de ligas especiais de fundição porpressão de AISiMg ou AIMgSi e de um tratamento térmico em seguida aoprocesso de fundição.
Da AT 407 533 é conhecida, por exemplo, uma liga de alumíniocom > 3,0 a 7,0 % em peso de magnésio, 1,0 a 3,0 % em peso de silício, 0,3a 0,49 % em peso de manganês, 0,1 a 0,3 % em peso de cromo, 0 a 0,15 %em peso de titânio, no máximo 0,15 % em peso de ferro e respectivamenteno máximo 0,00005 % em peso de cálcio e sódio e no máximo 0,0002 % empeso de fósforo.
Na EP-B-O 792 380 é descrita uma liga, que contém 3,0 a 6,0,de preferência 4,6 a 5,8 % em peso de magnésio, 1,4 a 3,5, de preferência2,0 a 2,8 % em peso de silício, 0,5 a 2,0, de preferência 0,6 a 1,5 % em pesode manganês, no máximo 0,2, de preferência 0,1 a 0,2 % em peso de titânioe no máximo 0,15, de preferência no máximo 0,1 % em peso de ferro e seapresenta já no estado de textura rheo.
Essas ligas de AIMgSi conhecidas são previstas para empregono processo de fundição por pressão e processos afins. Elas possuem já noestado fundido valores de resistência e dilatação semelhantes às ligas deAISiMg, por exemplo a conhecida liga do tipo AISiMgO,3, no estado plena-mente endurecido (que é chamado de "T6"). Uma desvantagem essencialdesses tipos de liga AIMgSi é, contudo, o limite de dilatação de 0,2% menorem comparação com ligas de AISiMg.
O limite de dilatação de 0,2% caracteriza a transição da defor-mação elástica para a plástica de uma peça fundida e é relevante tambémem conexão com peças estruturais na indústria automobilística sujeitas apancadas.
Na literatura se relata sobre a possibilidade de um tratamentotérmico curto, de no máximo 2 horas, para suspensão do limite de dilataçãode 0,2%.
Um tratamento térmico de peças fundidas por pressão das ligasde AIMgSi acima indicadas acarreta consigo, no entanto, numerosas des-vantagens. Inicialmente, é anulada a vantagem de custo que pode ser obtidapor ligas desse tipo. Outras desvantagens essenciais do tratamento térmicosão falhas típicas em partes fundidas por pressão, como deformação e so-bretudo bolhas, que se formam por decomposição térmica de materiais demolde incluídos e que são conhecidas pelo termo "blister". Mas uma defor-mação anula a vantagem processual de peças fundidas por pressão, a sa-ber, a fabricação próxima às dimensões finais.
Em peças fundidas por pressão, que não são sujeiras a um tra-tamento térmico para aumento especialmente do limite de dilatação de 0,2%,como conseqüência do limite de dilatação de 0,2% relativamente pequeno, érestringida a área de aplicação das ligas de alumínio anteriormente descri-tas, pois especialmente com peças fundidas por pressão solicitadas são re-queridas propriedades de resistência mais elevadas. Um emprego de peçasfundidas por pressão fabricadas dessas ligas só pode então ser viabilizadopor um aumento da espessura de parede. O aumento da espessura de pa-rede, no entanto, reduz ou anula uma vantagem de peso alcançável peloemprego de alumínio.
O objetivo da presente invenção reside, portanto, em disponibili-zar ligas de alumínio do tipo AIMgSi, que sejam apropriadas para o empregona fundição por pressão e apresentem propriedades de resistência compa-ráveis em comparação com as ligas conhecidas do estado atual da técnica,contudo valores superiores relativamente ao limite de dilatação de 0,2%. Umoutro objetivo da invenção reside em disponibilizar tais ligas de alumínio queapresentem as desejadas propriedades de resistência já no estado fundido,de modo que se eliminam um tratamento térmico de peças fundidas porpressão e as desvantagens a isso associadas. Constitui ainda um outro ob-jetivo da presente invenção disponibilizar ligas de alumínio, que possam serempregadas para componentes de alumínio na indústria automobilística,especialmente aquelas que devam satisfazer altas exigências mecânicas,para assim ampliarem a área de aplicação de componentes de alumínio porexemplo na indústria automobilística.
Esses objetivos são alcançados, de acordo com a invenção, poruma liga, que possui a seguinte composição:
4,5 a 6,5 % em peso de magnésio,1,0 a 3,0 % em peso de silício,0,3 a 1,0 % em peso de manganês,0,02 a 0,3 % em peso de cromo,0,02 a 0,2 % em peso de titânio,0,02 a 0,2 % em peso de zircônio,
0,0050 a 1,6 % em peso de um ou vários metais de terras raras,no máximo 0,2 % em peso de ferroe o restante alumínio.
Em uma outra forma de execução, a liga de acordo com a inven-ção possui a seguinte composição:
5,5 a 6,5 % em peso de magnésio2,4 a 2,8 % em peso de silício0,4 a 0,6 % em peso de manganês
0,05 a 0,15% em peso de cromo.
Em uma outra forma de execução preferida da liga de acordocom a invenção é previsto um teor de zircônio de 0,5 a 0,2 % em peso.
Como metais de terras raras são preferidos samário, cério oulantânio. Estes podem ser incluídos na liga individualmente e em qualquercombinação entre si. Especialmente vantajosas são combinações de samá-rio e cério ou samário e lantânio. Uma liga especialmente preferida contémos metais de terras raras samário e cério em uma quantidade de 0,0050 a0,8 % em peso de samário e 0,0050 a 0,8 % em peso de cério.
A adição de samário e cério conduz, quando da consolidação daliga, à formação de precipitações do tipo AICe e AISm em composições dis-tintas, que produzem um efeito de compactação.
Pela adição de cério é ainda também reduzida a tendência à co-lagem da liga na ferramenta de fundição por pressão, o que tem adicional-mente efeito vantajoso sobre a qualidade das peças fundidas por pressão.
A presente invenção será mais ilustrada com auxílio dos valorescaracterísticos mecânicos determinados para as ligas a seguir. Os valorescaracterísticos mecânicos foram determinados por meio de placas escalona-das produzidas por meio de fundição por pressão no ensaio de tração se-gundo DIN EN 10002, sendo que para o ensaio de tração foi utilizado o es-calonamento de 2,7 mm. Essa faixa de espessura de parede é empregadade preferência para a produção de peças estruturais soltáveis e relevantesem impacto sob determinadas circunstâncias. Os valores característicos re-presentam a média de 25 medições.
Os resultados dos ensaios de tração realizados estão especifi-cados na Tabela 1. Nas ligas ali especificadas, as ligas dos ensaios 1 a 4são de acordo com a invenção; na liga de referência se trata de uma liga,cuja composição corresponde a uma liga de acordo com a invenção, masnão contém metais de terras raras na liga.
<table>table see original document page 5</column></row><table>Como se pode ver na tabela, a adição de cério e samário conduza um significativo aumento do limite de dilação de 0,2 % em comparaçãocom liga à base de AIMg5Si2MnCr não modificada.
Os valores de resistência alcançáveis com as ligas de alumíniode acordo com a invenção se situam, ainda, em um nível que é alcançadocom peças forjadas de AISiIMgMn no estado T6, portanto após um trata-mento térmico. Com base nisso e no limite de dilatação de 0,2% melhoradoem comparação com as ligas de alumínio conhecidas do tipo AIMgSi, as li-gas de acordo com a invenção são apropriadas para novas áreas de aplica-ção, especialmente para produção de peças fundidas por pressão de alumí-nio altamente solicitadas, como vêm ganhando cada vez interesse na indús-tria automobilística.
Resultados semelhantes quanto aos valores de resistência me-cânicos também ser obtidos por ligas de acordo com a invenção em que cé-rio é parcialmente ou totalmente substituído por lantânio.
Claims (8)
1. Liga de alumínio, caracterizada pelo fato de que contém-4,5 a 6,5 % em peso de magnésio,-1,0 a 3,0 % em peso de silício,-0,3 a 1,0 % em peso de manganês,-0,02 a 0,3 % em peso de cromo,-0,02 a 0,2 % em peso de titânio,-0,02 a 0,2 % em peso de zircônio,-0,0050 a 1,6 % em peso de um ou vários metais de terras raras,no máximo 0,2 % em peso de ferroe o restante alumínio.
2. Liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zada pelo fato de que contém-5,5 a 6,5 % em peso de magnésio-2,4 a 2,8 % em peso de silício-0,4 a 0,6 % em peso de manganês-0,05 a 0,15% em peso de cromo.
3. Liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1 ou 2, carac-terizada pelo fato de que contém zircônio em uma quantidade de 0,5 a 0,2 %em peso.
4. Liga de alumínio de acordo com uma das reivindicações 1 a 3,caracterizada pelo fato de que o metal de terras raras é samário, cério oulantânio.
5. Liga de alumínio de acordo com uma das reivindicações 1 a 4,caracterizada pelo fato de que como metal de terras raras estão contidoscério e samário.
6. Liga de alumínio de acordo com uma das reivindicações 1 a 4,caracterizada pelo fato de que como metal de terras raras, estão contidoslantânio e samário.
7. Liga de alumínio de acordo com uma das reivindicações 1 a 3,caracterizada pelo fato de que contém-0,0050 a 0,8 % em peso de samário e-0,0050 a 0,8 % em peso de cério.
8. Emprego de uma liga de alumínio como definida em uma dasreivindicações 1 a 7, para o emprego no processo de fundição por pressão,de "squeezecasting", de moldagem thixo ou de forja thixo e outros, que sebaseiam na moldagem no estado parcialmente líquido.
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