Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/2176-1523.20222804
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

Influência na microestrutura e propriedades mecânicas da liga de alumínio A380 fundida sob pressão pela variação nas velocidades de injeção

Influence in the microstructure and mechanical properties of the aluminum alloy A380 die casting by the injection speed steps

Carlos Alberto Marchioli, Gisele Fabiane Costa Almeida, Rodolfo Luiz Prazeres Gonçalves, Marcos Domingos Xavier, Givanildo Alves dos Santos, Antonio Augusto Couto

Downloads: 2
Views: 805

Resumo

Na fundição sob pressão de ligas de alumínio, devido à alta velocidade de injeção do metal líquido no molde, obtém-se uma microestrutura com grãos refinados e possível ocorrência de defeitos como microporosidade e microrechupes. Esses defeitos podem ocorrer devido a deficiências no projeto do ferramental, na definição dos parâmetros de cálculo ou mesmo no controle dos parâmetros de injeção. O objetivo deste trabalho é analisar a influência das velocidades das fases de injeção (primeira e segunda fases) na microestrutura e propriedades mecânicas da liga de alumínio A380. Corpos de prova foram moldados sob pressão de matriz em uma máquina de injeção de câmara fria. A faixa de velocidade de injeção do processo foi de 0,10 m/s, 0,25 m/s e 0,50 m/s para a primeira fase, e 0,6 m/s, 1,5 m/s 3,0 m/s para a segunda fase. As propriedades mecânicas foram determinadas por meio de ensaios de tração e dureza e a caracterização microestrutural por microscopia óptica. Os resultados indicaram que a velocidade de injeção não influencia o limite de resistência tanto da primeira quanto da segunda fase de injeção. No entanto, o nível de porosidade e erros de execução mudaram em função das variações de velocidade, fatores que afetam o resultado do alongamento e limite de escoamento dos produtos de fundição sob pressão.

Palavras-chave

Fundição sob pressão; A380 ligas de alumínio; Dureza; Propriedades de tração.

Abstract

In pressure die casting, due to the high speed of the liquid metal injection into the mold, a microstructure with refined grains is obtained and defects such as microporosity and microshrinkage, cold shut, and misrun can occur. These defects can occur due to deficiencies in the tooling design (injection mold), in the definition of calculation parameters, or even in the control of the injection parameters. The aim of this paper is to analyze the influence of injection phase velocities (first and second phases) on the microstructure and mechanical properties of the Aluminum A380 alloy. Standard test samples were cast under die pressure in a cold chamber injection machine. The range injection speeds of the process were 0.10 m/s, 0.25 m/s and 0.50 m/s for the of the first phase, and 0.6 m/s, 1.5 m/s 3.0 m/s of the second phase. The mechanical properties characterization was performed by tensile and hardness tests and the microstructural characterization by optical microscopy. The results indicated that the injection speed does not influence the strength limit of both the first and the second injection phases. However, the level of porosity and misruns changed as a function of the speed variations, factors that affect the result of the elongation and yield point of the die-casting products.

Keywords

Die-casting; A380 aluminum alloys; Hardness; Tensile properties.

Referências

1 Apelian D, Makhouf MM. Casting Characteristics of Aluminum Die Casting Alloys. United States, 2002. https://doi. org/10.2172/792701.

2 Karamouz M, Azarbarmas M, Emamy M, Alipour M. Microstructure, hardness and tensile properties of A380 aluminum alloy with and without Li additions. Materials Science and Engineering A. 2013;582:409-414

3 Javidani M, Larouche D. Application of cast Al-Si alloys in internal combustion engine components. International Materials Reviews. 2014;59(3):132-158.

4 Lin C, Chen H, Zeng L, Wu S, Fang X. Microstructures and properties of v-modified a380 aluminum alloy produced by high pressure rheo-squeeze casting with compound field treatment. Metals. 2021;11(4):587.

5 Dou K, Lordan E, Zhang Y, Jacot A, Fan Z. A novel approach to optimize mechanical properties for aluminium alloy in High pressure die casting (HPDC) process combining experiment and modelling. Journal of Materials Processing Technology. 2021;296:117193.

6 Erzi E, Gürsoy Ö, Yüksel Ç, Colak, Dispinar. Determination of acceptable quality limit for casting of A356 aluminium alloy: supplier’s quality index (SQI). Metals. 2019;9(9):957.

7 Brevick J. Die casting porosity guidebook. Wheeling: North American Die Casting Association; 2009.

8 Čížek L, Greger M, Pawlica L, Dobrzański LA, Tański T. Study of selected properties of magnesium alloy AZ91 after heat treatment and forming. Journal of Materials Processing Technology. 2004;157:466-471.

9 Hu BH, Tong KK, Niu XP, Pinwill I. Design and optimisation of runner and gating systems for the die casting of thin-walled magnesium telecommunication parts through numerical simulation. Journal of Materials Processing Technology. 2000;105(1-2):128-133.

10 El-Mahallawy NA, Taha MA, Pokora E, Klein F. On the influence of process variables on the thermal conditions and properties of high pressure die-cast magnesium alloys. Journal of Materials Processing Technology. 1998;73:125-138.

11 Park J, Kang C. Microstructure and mechanical properties of AM50 alloy according to thickness and forming condition of the products by a high pressure die-casting process. Journal of Mechanical Science and Technology. 2013;27(10):2955-2960.

12 Zhang Y, Patel JB, Lazaro-Nebreda J, Fan Z. Improved defect control and mechanical property variation in highpressure die casting of A380 alloy by high shear melt conditioning. JOM. 2018;70(11):2726-2730..

13 Dargusch MS, Hamasaiid A, Dour G, Balasubramani N, StJohn DH. The influence of in-cavity pressure on heat transfer and porosity formation during high-pressure die casting of A380 Alloy. JOM. 2020;72(11):3798-3805.

14 Birch J. A porosidade em fundidos sob pressão. São Paulo: Fundição e Serviços; 2000.

15 Fuoco R. Minicurso de Fundição de ligas de Al - Parte 3 - Fundição sob pressão de Alumínio. In: III Encontro Gaúcho de Fundidores. Caxias do Sul: Zenah Soluções em Fundição; 2020.

16 Dargusch MS, Dour G, Schauer N, Dinnis CM, Savage G. The influence of pressure during solidification of high pressure die cast aluminium telecommunications components. Journal of Materials Processing Technology. 2006;180(1-3):37-43.

17 Wang L, Turnley P, Savage G. Gas content in high pressure die castings. Journal of Materials Processing Technology. 2011;211(9):1510-1515.

18 Faura F, López J, Hernández J. On the optimum plunger acceleration law in the slow shot phase of pressure die casting machines. International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2001;41(2):173-191.

19 Ammar H, Samuel A, Samuel F. Porosity and the fatigue behavior of hypoeutectic and hypereutectic aluminum– silicon casting alloys. International Journal of Fatigue. 2008;30(6):1024-1035.

20 Fuoco R. Caracterização de defeitos em peças fundida. In: 8o Congresso Internacional do Alumínio – EXPOALUMINIO. São Paulo: ABAL, 2018.

21 Bonollo F, Gramegna N, Timelli G. High-pressure die-casting: contradictions and challenges. JOM. 2015;67(5):901-908.


Submetido em:
01/10/2022

Aceito em:
05/12/2022

63d4159ea953952b447ed3d4 tmm Articles
Links & Downloads

Tecnol. Metal. Mater. Min.

Share this page
Page Sections