Extrusão por fricção sob alta razão de extrusão de resíduos de usinagem da liga AA6082

dc.contributor.advisor-co1Rath, Lars
dc.contributor.advisor1Koga, Guilherme Yuuki
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0933095081175012
dc.contributor.authorIgnácio, Guilherme Poy
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/0695196520720923
dc.date.accessioned2025-04-01T18:37:26Z
dc.date.issued2025-02-14
dc.description.abstractThis study investigates the variations in mechanical and microstructural properties during the extrusion of fine wires from AA6082 alloy chips under a high extrusion ratio, with an emphasis on the impact of processing conditions. The process conditions, such as speed, torque, and temperature, varied throughout the extrusion, resulting in significant changes in both the mechanical properties and the microstructural evolution of the material. The results highlight that the use of high extrusion ratios (greater than 1000) was effective in promoting a homogeneous refinement of the microstructure throughout the entire length of the extruded wire, regardless of variations in processing parameters. In terms of mechanical properties, the extruded samples exhibited an Ultimate Tensile Strength (UTS) of 265 MPa, a fracture elongation of 9.8%, and a microhardness of 98 HV0.2, values comparable to the material in the T4 condition. Hardness, tensile strength, and elongation were strongly influenced by the temperature characteristic of the process, with hardness being attributed to the formation of precipitates and the latter two due to the presence of defects. However, the study revealed that temperature plays a crucial role in the degradation of the mechanical properties of the material. Starting from the seventh meter of extrusion, a reduction in mechanical properties was observed, with a severe degradation after the thirteenth meter. This behavior was attributed to the increase in temperature, which approached the material’s melting temperature, compromising the process stability and the integrity of the extrudate. Temperature analysis, using a thermocouple placed 1 mm from the surface of the die, indicated that the actual temperature at the contact interface could have been even higher, exacerbating the thermal effects. The temperature rise was also exacerbated by the form of the feedstock. The use of chips as raw material resulted in a significant temperature increase due to the high surface area of contact and the friction between particles, intensified by the high rotational speeds of the process. This is consistent with previous studies that report that using chips increases the temperature of the process compared to other types of feedstock. The high extrusion ratio was considered a critical parameter, promoting homogeneous grain refinement throughout the radius of the extruded wire, a behavior distinct from that observed in larger diameter extrudates. vi Hardness tests indicated the formation of precipitates during extrusion, in line with previous findings, but suggested the need for further investigations into the precipitation kinetics in 6xxx series alloys under non-conventional heat treatment conditions. Additionally, it was highlighted that phenomena inherent to friction extrusion, such as severe plastic deformation (SPD), dynamic recrystallization, and heat generation, directly influence the microstructure and mechanical properties of the material. Based on the findings, temperature control was identified as a crucial factor to ensure process stability and maintain the mechanical properties of the material throughout the extrusion process.eng
dc.description.resumoEste estudo investiga as variações nas propriedades mecânicas e microestruturais durante a extrusão de fios finos a partir de cavacos da liga AA6082 sob alta razão de extrusão, com ênfase no impacto das condições de processamento. As condições do processo, como velocidade, torque e temperatura, apresentaram variação ao longo da extrusão, resultando em mudanças significativas tanto nas propriedades mecânicas quanto na evolução microestrutural do material. Os resultados destacam que o uso de altas razões de extrusão (superiores a 1000) foi eficaz na promoção de um refinamento homogêneo da microestrutura ao longo de todo o comprimento do fio extrudado, independentemente das variações nos parâmetros de processamento. Em termos de propriedades mecânicas, as amostras extrudadas apresentaram resistência à tração (UTS) de 265 MPa, alongamento na ruptura de 9,8% e micro dureza de 98 HV0.2, valores comparáveis aos do material na condição T4. A dureza, tração e a alongamento foram fortemente influenciadas pela temperatura característica do processo, sendo a primeira devido a formação de precipitados e as duas últimas a presença de defeitos. No entanto, o estudo revelou que a temperatura desempenha um papel crucial na degradação das propriedades mecânicas do material. A partir do sétimo metro de extrusão, foi observada uma redução nas propriedades mecânicas, com uma severa degradação após o décimo terceiro metro. Esse comportamento foi atribuído ao aumento da temperatura, que se aproximou da temperatura de fusão do material, comprometendo a estabilidade do processo e a integridade do extrudado. A análise da temperatura, utilizando um termopar posicionado a 1 mm da superfície da matriz, indicou que a temperatura real na interface de contato poderia ter sido ainda maior, intensificando os efeitos térmicos. A elevação da temperatura também foi exacerbada pela forma do material de alimentação. A utilização de cavacos como matéria-prima resultou em um aumento significativo da temperatura devido à alta área superficial de contato e ao atrito entre as partículas, amplificado pelas altas taxas de rotação do processo. Isso é consistente com estudos anteriores que relatam que a utilização de cavacos aumenta a temperatura do processo, comparado a outros tipos de material de alimentação. A alta razão de extrusão foi considerada um parâmetro crítico, favorecendo a iv refinamento homogêneo dos grãos ao longo do raio do fio extrudado, um comportamento distinto do observado para extrudados de maior diâmetro. Os ensaios de dureza indicaram a formação de precipitados durante a extrusão, em linha com achados prévios, mas sugeriram a necessidade de mais investigações sobre a cinética de precipitação em ligas da série 6xxx sob condições não convencionais de tratamento térmico. Além disso, foi destacado que fenômenos inerentes à extrusão por fricção, como deformação plástica severa (SPD), recristalização dinâmica e geração de calor, influenciam diretamente a microestrutura e as propriedades mecânicas do material. Com base nos achados, o controle da temperatura foi identificado como um fator crucial para garantir a estabilidade do processo e manter as propriedades mecânicas do material ao longo da extrusão.por
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamento
dc.identifier.citationIGNÁCIO, Guilherme Poy. Extrusão por fricção sob alta razão de extrusão de resíduos de usinagem da liga AA6082. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2025. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21738.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21738
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEngenharia de Materiais - EMa
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectExtrusão por fricçãopor
dc.subjectDeformação plástica severapor
dc.subjectLiga AA6082por
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA DE TRANSFORMACAO
dc.titleExtrusão por fricção sob alta razão de extrusão de resíduos de usinagem da liga AA6082por
dc.title.alternativeFriction extrusion of AA6082 alloy machining waste under a high extrusion ratioeng
dc.typeTCC

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