50
(A)
(B)
Figura 29: Micrografias típicas da liga Al-Si hipereutética mostrando a identação para
determinação da microdureza Vickers na fase á (alumínio) e â (silício primário).
Uma outra variável importante é o tamanho das partículas de silício â
primário. Partículas de silício muito grandes como as obtidas, por exemplo, em processo de
fundição em areia, não são desejáveis, pois sofrem arrancamento mais facilmente quando
submetidas a esforços mecânicos. Como a partícula deve estar mais concentrada na parede
interna da camisa, o atrito gerado nesta superfície pelos os anéis dos pistões quando na
operação do motor, arrancarão estas partículas, provocando o surgimento de crateras e
consequentemente reduzindo a vida do componente. Como as partículas de silício têm um
formato irregular, adotou-se medir estas partículas na sua maior dimensão. Como resultado
obteve-se um tamanho médio de partícula de 25 ìm, com variação de tamanho entre 12 e
52ìm. Este valor de tamanho de partícula de silício está dentro do esperado para a
aplicação como camisa de cilindro. Ligas Al-Si hipereutéticas produzidas por fundição em
areia apresentam tamanho de partícula pelo menos o dobro do obtido nas ligas fundidas por
centrifugação.
Na figura 30 é mostrada a seção cortada a 100mm da extremidade oposta à
posição de vazamento do tubo 5. Nota-se que o aspecto macroscópico da seção é
aparentemente bom. A espessura do tubo é uniforme. Contudo, nota-se uma faixa mais
escura no anel interno do tubo, provavelmente a região do tubo solidificada por último.
Esta faixa mais escura parece estar relacionada com uma quantidade maior de silício como
é desejado, mas também parece haver porosidade provocada por hidrogênio decorrente de
51
uma desgaseificação incompleta. Em função disto foi aumentado o teor de desgaseificante
na fundição do tubo 6, mas mesmo assim não foi suficiente para eliminar esta porosidade
excessiva.
Figura 30: Seção cortada a 100mm da extremidade oposta à posição de vazamento do tubo 5.
Nas figuras de 31 a 41 são apresentados os perfis metalográficos dos tubos
(camisas) centrifugados a partir da parede externa até a parede interna em intervalos de
1mm. Para facilitar, as extremidades cortadas dos tubos serão designadas como início e
final de vazamento, em função da posição na qual o metal líquido foi vazado. Com
exceção do tubo 1, em todos os outros cinco tubos os perfis metalográficos foram feitos
como descrito no capítulo 4, nas posições próximas ao vazamento e na região oposta, final
do tubo. No tubo 1 só foi executado o perfil metalográfico na posição de início de
vazamento. Em praticamente todos os perfis metalográficos observa-se que numa fina
camada externa há uma quantidade elevada da fase â (silício primário). Esta fase forma-se
imediatamente quando o metal líquido entra em contacto com a parede da coquilha. A
solidificação quase imediata desta camada não permite que o silício primário possa
deslocar-se para em direção da parede interna da camisa devido à força centrifuga.
As observações feitas a partir da parede externa em direção à parede interna do
tubo mostram algumas diferenças quando se analisa os tubos centrifugados com a liga Al17%Si (1 a 3) em relação às ligas Al-14,7%Si (4 a 6). Em geral, nota-se uma região central
52
da seção da parede com praticamente somente uma microestrutura, com uma matriz de
alumínio á e plaquetas de silício â eutético. A extensão desta região com microestrutura
eutética depende da composição da liga e das condições de fundição. À medida que se
desloca em direção à parede interna da camisa, o silício primário volta a aparecer. A
posição na seção da parede do tubo onde o silício primário volta a aparecer também
depende da liga e das condições de fundição, mas em geral aparece em regiões mais
próximas da parede interna.
Com relação ao silício eutético, nota-se em todas as micrografias observadas
que as plaquetas estão mais finamente distribuídas na parede externa do tubo (camisa) em
relação ao interior da mesma. Isto ocorre devido às mais altas taxas de resfriamento na
parede externa do tubo devido ao contato com o molde (coquilha). Outro aspecto pode ser
observado quando são comparadas as micrografias do tubo 5 com as micrografias dos
outros tubos, como por exemplo do tubo 6. No tubo 5 o silício eutético é muito mais
refinado e com morfologia mais arredondada (menos acicular) do que o silício eutético do
tubo 6 que apresenta-se no formato de plaquetas, como pode ser observado nas figuras 38 a
41. Esta diferença na morfologia do silício eutético do tubo 5 deve-se à adição do
modificador SrAl 10% na fundição deste tubo. O tubo 5 foi o único em que foi utilizado
modificador.
Nota-se também nas micrografias do tubo 5 (figura 40 e 41) regiões da fase
á (Al) aparentemente primária, sem a presença da fase â (Si) no seu interior. Como é bem
conhecido pelo diagrama de fases Al-Si (figura 3), não deveria aparecer a fase á primária
nas ligas hipereutéticas. Contudo, a centrifugação altera de tal maneira o processo de
solidificação que justificaria a presença da fase á primária. Outro aspecto que deve ser
levado em consideração é a formação de uma variedade de intermetálicos que pode estar
empobrecendo a matriz em silício. Na realidade, o entendimento dos micromecanismos de
solidificação no processo de fundição por centrifugação das ligas Al-Si foi estudado muito
pouco. Existe uma carência na literatura com relação a pesquisas básicas sobre a cinética
de formação e a morfologia da fase á (Al), da fase â (Si) e dos muitos compostos
intermetálicos presentes nas ligas Al-Si fundidas por centrifugação.
53
Parede Externa
1mm
2mm
3mm
4mm
5mm
6mm
7mm
8mm
9mm
10mm
Figura 31: Perfil metalográfico do tubo 1 na posição do início do vazamento a partir da parede
externa até a parede interna em intervalos de 1mm.
54
Parede Externa
1mm
2mm
3mm
4mm
5mm
6mm
7mm
8mm
9mm
Parede Interna
Figura 32: Perfil metalográfico do tubo 2 na posição do início do vazamento a partir da parede
externa até a parede interna em intervalos de 1mm.
55
Parede Externa
1mm
2mm
3mm
4mm
5mm
6mm
7mm
8mm
9mm
10mm
Figura 33: Perfil metalográfico do tubo 2 na posição final do vazamento a partir da parede externa
até a parede interna em intervalos de 1mm.