Redução de energia no processo de tratamento térmico t6 nas ligas de alumínio AC2B – AlCuSi
dc.contributor.advisor | http://lattes.cnpq.br/8142709905105377 | |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/8142709905105377 | |
dc.creator | SILVA, Ricardo Cruz | |
dc.creator.Lattes | GUIMARÃES, Gil Eduardo | |
dc.date.accessioned | 2024-08-26T20:55:34Z | |
dc.date.available | 2024-08-26T20:55:34Z | |
dc.date.issued | 2024-03-21 | |
dc.description.abstract | The use of aluminum alloys by the automotive industry is one of the main vectors for automakers to achieve important and sustainable goals that define the limits of pollutant gas emissions, fuel consumption, safety and performance. Since aluminum has approximately 1/3 of the density of steel and excellent mechanical properties, replacing steel alloys with aluminum alloys results in a reduction in vehicle weight, positively impacting the listed aspects. There is a relationship defined in some bibliographies that a 10% reduction in vehicle mass can reduce up to 8 g of CO2 per km driven and up to 6.5% in fuel consumption. However, for the application of these changes to be viable, a high degree of innovation is necessary in traditional alloys, which, in turn, require a high consumption of electrical energy for their processing, as aluminum is present in nature in the form of an oxide. called alumina (Al2O3), which is obtained through the reduction of bauxite ore by electrolysis, where around 2000°C is required for the process, which consumes large amounts of energy, on the order of 15 kWh/kg of aluminum (50 to 55 MJ/kg) in steel mills, leaving the industry with only the possibility of reducing energy in fusion processes and heat treatments. At the same time, aluminum alloys of the 2XXX series, whose main element is copper, are the alloys most used in the aerospace and automotive industries in the manufacture of suspension components, forged wheels, engine heads, aircraft fuselages, etc. as they are mostly heat treatable alloys, and after treatments, resistance of 450 MPa can be reached. However, one of the challenges in meeting cost and environmental targets is the high energy consumption to melt and heat treat these mechanical components. In this way, this dissertation aims to provide a 30.7% reduction in time in the artificial aging stage of T6 heat treatments applied to AC2B alloy, AlCuSi alloy through proposals that change the ranges of alloy elements Cu, Si and Mg without compromising the mechanical properties of the material by optimizing the solubility of hardening precipitates in a shorter period of time, thus reducing electrical energy consumption and CO2 production in the process by 14.6% and 2.99% of Cu in the cost alloy manufacturing. | |
dc.description.resumo | A utilização das ligas de alumínio pela indústria automotiva é um dos principais vetores para que as montadoras atinjam as metas importantes e sustentáveis que definem os limites de emissão de gases poluentes, consumo de combustível, segurança e performance. Uma vez que o alumínio apresenta cerca de 1/3 da densidade do aço e excelentes propriedades mecânicas, a substituição das ligas de aço por ligas de alumínio resulta em redução do peso veicular, impactando positivamente os aspectos listados. Há uma relação definida em algumas bibliografias que a redução de 10 % da massa veicular pode reduzir em até 8 g de CO2 por km rodado e até 6,5% de consumo de combustível. No entanto, para que a aplicação dessas mudanças seja viáveis torna-se necessário otimizar etapas do processo de produção das ligas tradicionais que, por sua vez, permitam reduzir os custos energéticos e de materiais para sua produção. Neste contexto, as ligas de alumínio da série 2XXX, cujo elemento principal é o cobre, são as ligas mais utilizadas na indústria aeroespacial e automotiva na fabricação de componentes de suspensão, rodas forjadas, cabeçotes de motor, fuselagens de aeronaves etc. por serem em sua maioria ligas tratáveis termicamente, podendo, após os tratamentos, atingirse a resistência de 450 MPa. No entanto, um dos desafios para atendimento de metas de redução do custo energéticos e ambientais pode estar na proposição de ligas e técnicas de tratamentos que permitam a produção destas ligas com menor custo energético e, simultaneamente, mantenha as propriedades físicas e mecânicas demandadas pelo setor automotivo e aeroespacial. Desta forma, o objetivo principal deste estudo foi avaliar diferentes composições de ligas de alumínio AC2B - AlCuSi que apresentasse o menor custo energético de processamento e mantendo as características físicas e mecânicas demandadas pelos setores citados anteriormente. Neste sentido, diferentes teores de elementos de liga a base de Cu, Si e Mg foram variados e ensaios mecânicos foram realizados para medir a dureza, bem como avaliou-se qual condição permitiu obter o menor tempo na etapa de envelhecimento artificial dos tratamentos térmicos T6 aplicado a liga AC2B, liga de AlCuSi. Foi observado que o melhor processo de tratamento térmico T6 proporcionou redução em 30,7% do tempo de produção através de propostas que alteram as faixas de elementos de liga Cu, Si e Mg sem comprometer as propriedades mecânicas das ligas. A partir da otimização da solubilidade de precipitados endurecedores foi obtido redução de 14,6% do consumo energético e redução da pegada global de carbono do processo, bem como a redução do custo de produção de 2,99% ocorrido pela redução do uso de Cu na liga. | |
dc.description.sponsorship | Não se aplica | |
dc.format | pdf. | |
dc.identifier.citation | SILVA, Ricardo Cruz. Redução de energia no processo de tratamento térmico t6 nas ligas de alumínio AC2B – AlCuSi. 2024. 84 fls. Dissertação do programa de pós-graduação em Engenharia, Gestão de Processos, Sistemas e Ambiental (EGPSA), Instituto de Tecnologia e Educação Galileo da Amazônia (ITEGAM), Manaus, 2024. | |
dc.identifier.uri | https://rigalileo.itegam.org.br/handle/123456789/109 | |
dc.language | pt | |
dc.publisher | Instituto de Tecnologia e Educação Galileo da Amazônia | |
dc.publisher.country | Brasil | |
dc.publisher.department | Pro-Reitoria de Pesquisa, Pós-graduação e Extensão | |
dc.publisher.initials | ITEGAM | |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia, Gestão de Processos, Sistemas e Ambiental | |
dc.subject | Redução de energia | |
dc.subject | Tratamento Térmico T6 | |
dc.subject | Liga AC2B | |
dc.subject | Liga A319 | |
dc.subject.cnpq | 3.08.00.00-5 Engenharia de Produção | |
dc.title | Redução de energia no processo de tratamento térmico t6 nas ligas de alumínio AC2B – AlCuSi | |
dc.type | Dissertação |
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