24 de junho de 2019
Desenvolvido pelo PNNL, processo em etapa única permite produção de vergalhões e tubos

Por Marcio Ishikawa |

Pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) desenvolveram um processo avançado de extrusão por fricção, capaz de produzir fios, hastes e tubos nanoestruturados diretamente do pó de liga de alumínio de alto desempenho, em uma única etapa. O processo foi batizado de ShAPE – Shear Assisted Processing and Extrusion technology – ou tecnologia de cisalhamento assistido para processamento e extrusão, em português.

No processo ShAPE, o pó de liga de alumínio (nos testes da PNNL foi usada a liga Al-12.4TM – fornecida pela SCM Metal Products) é despejado em um recipiente. Uma matriz de extrusão rotativa é então forçada contra o pó. O calor gerado pela interface entre o pó e a matriz em movimento confere malabilidade ao material, que é então facilmente extrudado. O paper da pesquisa “High Ductility Aluminum Alloy Made from Powder by Friction Extrusion” foi publicado na edição de junho de 2019 da revista Materialia.

“Este é o primeiro exemplo publicado de um pó de liga de alumínio sendo consolidado em extrusões nanoestruturadas usando um processo de etapa única”
Scott Whalen, cientista de materiais do PNNL e líder do estudo.

O processo desenvolvido pela PNNL permite a produção de extrusões de vergalhões e tubos, que ainda apresentam outra vantagem: o aumento significativo na ductilidade – até qual ponto um material pode ser esticado antes de quebrar. Os extrudados ​​exibiram 450MPa de resistência à tracção e 380MPa de resistência ao escoamento, resultados similares em comparação com o processo convencional, mas o alongamento de 15,7%, o que representa um resultado duas vezes maior. 

As avaliações indicam que o aumento na ductilidade acontece porque o método ShAPE refinou as segundas fases do pó, as partículas não-alumínio de reforço. O processo reduz as partículas a uma escala nanométrica e as distribui uniformemente por toda a matriz de alumínio, aumentando então sua ductilidade.

Além de fornecer o pó Al-12.4TM, a SCM Metals Products realizou testes mecânicos para validar o desempenho do material obtido. Agora, a empresa trabalha em conjunto com a PNNL para expandir o processo para extrusões de maior diâmetro. 

A novidade pode abrir novas perspectivas para as ligas de alumínio de alta performance em pó. Até então, sua aplicação limitava-se a áreas específicas da indústria aeroespacial. Embora tenha atrativos técnicos para sua utilização no setor automobilístico, o elevado custo dos processos tornava seu uso proibitivo. 

Como o método do PNNL é composto de uma etapa única, a perspectiva é de um custo acessível.  “A eliminação das etapas de processamento e a necessidade de pré-aquecimento podem reduzir drasticamente o tempo de produção, o custo e também a energia incorporada no produto”, diz Whalen, no PNNL.

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