Ningbo Hersin no sector do alumínio ealumínioQuando se efectua um tratamento térmico, é vital reconhecer os problemas actuais enfrentados e a raz?o pela qual é importante manter um controlo apertado sobre as flutua??es do processo e os desvios do equipamento. A fim de prestar assistência aos colegas no domínio do tratamento térmico, a Ningbo Hersin resumiu e sintetizou os problemas de processo mais frequentemente encontrados e apresentou uma série de sugest?es específicas para os resolver. De seguida, estes tópicos ser?o discutidos em maior profundidade.

Quest?es relacionadas com o tratamento térmico

No que respeita ao tratamento térmico do alumínio, os problemas mais referidos incluem:

1) Coloca??o incorrecta das pe?as

Coloca??o incorrecta - A temperaturas mais elevadas durante a solu??o sólida, o produto é menos rígido e é facilmente esmagado e deformado pela for?a da gravidade. A coloca??o correta (Fig. 1) evita estes problemas.

procurar1. Coloca??o correta das pe?as

2) O aquecimento/temperatura aumenta demasiado depressa-Isto pode causar distor??o térmica e deve ser evitado. A coloca??o correta das pe?as ajuda a aquecê-las uniformemente.

3) Níveis de tens?o residual superiores aos previstos--Os tratamentos térmicos n?o só alteram as propriedades mecanicas, como também afectam diretamente os níveis de tens?o residual.

As causas possíveis s?o as seguintes: uma grande diferen?a nas taxas de arrefecimento entre a superfície e o interior durante a têmpera (incluindo quando a pe?a fundida é arrefecida após a solidifica??o); uma taxa inadequada de aumento de temperatura; altera??es de temperatura que ocorrem em etapas intermédias; etc.

As tens?es residuais est?o relacionadas com factores como (grandes) diferen?as nas taxas de arrefecimento, espessura da sec??o transversal da pe?a, altera??es súbitas nas dimens?es da sec??o transversal e resistência do material. Deve ser lembrado que as tens?es induzidas pela têmpera s?o muito maiores do que as induzidas por outros processos, incluindo a fundi??o.

4) Flutua??o nos parametros de tempo/temperatura/regenera??o-Provocam desvios nas propriedades mecanicas e/ou físicas entre pe?as e entre lotes.

As causas incluem um tempo de transferência da pe?a demasiado longo, um endurecimento incorreto (demasiado lento), sobreaquecimento, subaquecimento ou altera??es nos parametros tempo-temperatura durante o endurecimento por precipita??o. Por exemplo, as partículas maiores (precipitados) s?o precipitadas no caso de um tempo demasiado longo e de uma temperatura demasiado elevada.

5) Aquecimento excessivo--é quando a fus?o incipiente ou eutéctica tende a ocorrer. A título de exemplo, os tratamentos térmicos de solu??o sólida s?o efectuados a temperaturas próximas do ponto de fus?o de muitas ligas de alumínio (especialmente as da série 2xxx, que muitas vezes est?o apenas alguns graus abaixo do seu ponto de fus?o). S?o necessárias temperaturas adequadas para promover a dissolu??o de elementos de liga sólidos.

6) Aquecimento insuficiente--Isto resulta numa perda de propriedades mecanicas devido a uma supersatura??o insuficiente. Se a temperatura de envelhecimento for demasiado baixa e/ou o tempo de envelhecimento for demasiado curto, a forma??o da zona de agrega??o de átomos de soluto (zona GP) n?o é facilmente alcan?ada, resultando numa baixa resistência após o envelhecimento.

7) Um arrefecimento insuficiente provoca deforma??o--O problema/dificuldade nesta área é o movimento da pe?a para o líquido de arrefecimento, especialmente quando é necessário utilizar o arrefecimento manual.

A pe?a deve entrar suavemente no líquido de arrefecimento. Na gíria dos tratadores térmicos, evite "bater" a pe?a contra o líquido de arrefecimento. A transferência uniforme de calor através da pe?a evita diferen?as de arrefecimento e diferen?as de deforma??o.

As altera??es na transferência de calor na dire??o horizontal s?o normalmente mais desfavoráveis do que as altera??es na dire??o vertical. é importante manter o agente de arrefecimento à temperatura adequada, controlar o seu aquecimento, assegurar o seu fluxo uniforme, selecionar o agente de arrefecimento mais adequado (por exemplo, ar, água ou polímero), etc.

Por exemplo, a taxa de arrefecimento do polímero pode ser ajustada para uma aplica??o específica, variando a concentra??o, a temperatura e a intensidade da agita??o para garantir uma transferência de calor uniforme e uma taxa de arrefecimento durante a fase de ebuli??o do núcleo. A manuten??o do agente de arrefecimento também é importante. Para pe?as com formas complexas, tais como pe?as forjadas, pe?as fundidas, extrus?es de impacto e pe?as feitas de placas finas, podem ser utilizadas taxas de têmpera mais baixas para melhorar o comportamento de deforma??o.

8) Descascamento da superfície/oxida??o a alta temperatura--Esta quest?o é abordada em pormenor em "High Temperature Oxidation - A Case Study".

9) Prescri??o excessiva--Pode causar uma perda de propriedades mecanicas. Se a temperatura de envelhecimento for demasiado elevada e/ou o tempo de envelhecimento for demasiado longo, a dimens?o crítica dos núcleos das fases precipitadas na solu??o sólida supersaturada aumenta, resultando num índice de resistência inferior após o envelhecimento.

10) Prazo de prescri??o inadequado--Pode igualmente resultar na perda de propriedades mecanicas.

11) Limita??o natural incorrecta-A dura??o do envelhecimento natural varia entre cerca de 5 dias para as ligas da série 2xxx e cerca de 30 dias para as outras ligas. As séries 6xxx e 7xxx s?o menos estáveis à temperatura ambiente e as altera??es das propriedades mecanicas podem persistir durante muitos anos.

Existem algumas ligas para as quais o envelhecimento natural é inibido ou retardado durante vários dias após o tratamento criogénico a uma temperatura igual ou inferior a -18°C (-1?F).

é prática comum que a conforma??o, o endireitamento e a estampagem sejam concluídos antes de as propriedades do material serem alteradas pelo envelhecimento. Por exemplo, o tratamento criogénico é uma medida frequentemente tomada pelos rebites 2014-T4 para manter boas propriedades de rebitagem.

12) Limita??o artificial incorrecta--O envelhecimento artificial (também conhecido como tratamento térmico de precipita??o) é um processo mais longo e de temperatura mais baixa. O controlo da temperatura é fundamental e a uniformidade da temperatura de ±6?C (±10?F) deve ser rigorosamente garantida. O objetivo ideal para a uniformidade da temperatura deve ser ±4?C (±7?F).

13) Tempo de reten??o insuficiente- A consequência é que as propriedades mecanicas desejadas n?o s?o alcan?adas. Um tempo demasiado curto leva a uma supersatura??o insuficiente, enquanto um tempo demasiado longo tende a deformar a pe?a.

14) Má uniformidade da temperatura-Isto pode fazer com que as propriedades mecanicas n?o sejam atingidas ou sejam mesmo alteradas. Os requisitos típicos para a uniformidade da temperatura do processo s?o ±6?C (±10?F), enquanto a maioria das aplica??es aeroespaciais espera ±3?C (±5?F).

15) Trabalho a frio incorreto após tratamento com solu??o sólida-Isto deve-se normalmente a uma falta de compreens?o da rea??o da liga que está a ser tratada. Por exemplo, o trabalho a frio de uma liga da série 2xxx no estado temperado aumentará significativamente o grau de rea??o a tratamentos de precipita??o subsequentes.

(16) Taxa de arrefecimento insuficiente durante o recozimento de produtos tratados termicamente em solu??o-A taxa máxima de arrefecimento deve ser mantida a 20?C (40?F) por hora até que a temperatura des?a para 290?C (555?F). As taxas de arrefecimento abaixo desta temperatura s?o menos importantes.

Quest?es relacionadas com a fundi??o

A propósito, deve ser mencionado que os lingotes de alumínio em condi??es de fábrica apresentam uma série de defeitos que afectam o tratamento térmico subsequente e as propriedades mecanicas, incluindo

1) Buracos/esparsidade de centros-Causa retra??o insuficiente, segrega??o de hidrogénio ou oxida??o da superfície (frequentemente devido a bolhas de ar)

2) Inclus?es--Impurezas de fundi??o sob a forma de carbonetos, boretos, óxidos, etc. (devido a refinadores de gr?o ou bolhas de ar)

3) Macro ou micro-interesses- Os componentes solúveis, as partículas de compostos intermetálicos de elevada dureza e as partículas de segunda fase n?o est?o distribuídas uniformemente. Uma homogeneiza??o correta ajuda a resolver este problema.

4) Deforma??o/encolhimento-Causa de tens?o/esfor?o induzido pelo arrefecimento

5) Rutura térmica-Devido principalmente a problemas de retra??o

6) Problemas de laminagem (chapas finas e grossas) ou de ductilidade (extrus?es, barras e chapas) envolvidos na obten??o de propriedades mecanicas mais elevadas. No entanto, o tratamento térmico secundário deve ser evitado se forem necessários níveis de desempenho mais elevados.

observa??es finais

A solu??o para a maioria dos problemas relacionados com o tratamento térmico do alumínio é:

Compreender o que pode correr mal; identificar práticas e passos adequados; manter a consistência (e a reprodutibilidade) na execu??o destes passos; monitorizar o processo em tempo real sempre que possível; e manter registos das opera??es do forno de tratamento térmico e dos perfis tempo-temperatura para confirmar que a opera??o pretendida está efetivamente a ser executada.

Por fim, é importante assegurar que s?o utilizados métodos de ensaio adequados para confirmar que os componentes cumprem os requisitos e têm um desempenho fiável na utiliza??o real.

Os tratadores térmicos já tinham conhecimento destes requisitos, mas eles s?o mais críticos para o tratamento térmico do alumínio e das ligas de alumínio do que noutras áreas.