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TGI III Alumínio 7075-T6 2 2024-T3 Mackenzie

Jul 18, 2015

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Robson Coelho
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Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T3,visando melhorar a resistncia corroso de peas aeronuticas

Universidade Presbiteriana Mackenzie Escola de Engenharia Engenharia de Materiais

Trabalho de Graduao Interdisciplinar Robson Coelho de Oliveira N. 4997000-326 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T3RESUMO

Principais propriedades e aplicaes do alumnio puro e seus diferentes tipos de liga; nfase nas ligas de alumnio Alclad 2024-T3 e Alclad 7075-T6, aplicadas na indstria aeronutica; Tipos mais comuns de corroso em aeronaves e algumas formas de preveni-las; Alguns fatores que colaboram e outros que evitam a ocorrncia da corroso; Com ensaios de trao e compresso, calculou-se uma relao entre chapas de Alclad 7075-T6 e chapas produzidas com liga Alclad 2024-T3, de maior resistncia corroso; O valor da relao usado para variar a espessura entre eles, de forma a manter a mesma resistncia mecnica; Validao do valor encontrado feita por comparao de outros j existentes;26 Agosto 2006

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T3Introduo Alumnio e suas ligas Teoria da corroso Corroso na aeronutica Parte experimental Resultados e discusses Concluses

1. 2. 3.

4.5. 6. 7.

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T31. INTRODUO

Os processos corrosivos ocorrem devido tendncia que os metais apresentam de retornar ao seu estado natural;

A importncia da manuteno da alta margem de segurana na aeronutica;No aspecto econmico, o gasto com a preveno da corroso proporciona mais benefcios;

Classificar a corroso fundamental, pois o tipo e a forma da mesma, aliados a causa que lhe deu origem, permite adotar procedimentos anticorrosivos especficos e mais eficazes.26 Agosto 2006

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T32. ALUMNIO E SUAS LIGAS

A atual produo do alumnio supera a soma de todos os outros metais no ferrosos;

O Brasil tem a terceira maior reserva de bauxita no mundo;O alumnio representa 3% do PIB industrial brasileiro; A afinidade das propriedades do alumnio com a industria aeronutica, principalmente as ligas 2024-T3 e 7075-T6; A variedade de ligas e aplicaes do alumnio.

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T33. TEORIA DA CORROSO

A corroso considerada como uma tendncia natural que o metal sofre, de retornar ao estado no qual foi extrado da natureza;

A corroso pode ocorrer tambm em outros materiais como plsticos, cermicos e concreto;Os processos corrosivos podem ser classificados em dois grandes grupos, abrangendo todos os casos de deteriorao por corroso: corroso eletroqumica e corroso qumica; Os principais meios corrosivos (atmosfera, solos, lquidos etc.) e os fatores que influenciam (aerao, temperatura e pH).26 Agosto 2006

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T34. CORROSO NA AERONUTICA

A corroso um dos principais danos, pois no pode ser totalmente evitado, a no ser pela aplicao constante de um perfeito programa preventivo de combate corroso; Processos corrosivos mais comuns na aeronutica; Diferentes causas da corroso em aeronaves; A importncia da preveno e do combate corroso.

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T35. PARTE EXPERIMENTAL

Na parte experimental foram realizados ensaios de trao e compresso, em amostras de Alclad 2024-T3 e Alclad 7075T6; O objetivo de determinar uma relao que permita substituir Alclad 7075-T6 por Alclad 2024-T3, sem que ocorra perdas das propriedades mecnicas e mantendo as propriedades anticorrosivas da nova pea aeronutica; Na quadro de converso (quadro 2), este fator no encontrado;

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26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T36. RESULTADOS E DISCUSSES

Os resultados do laboratrio foram comparados com os encontrados nas bibliografias existente; J a relao foi comparado com os fatores encontrado na quadro 2, disponveis na ordem tcnica americana; No houve a possibilidade de realizao dos ensaios de cisalhamentos e do pin bearing testing;

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T36.1.1 Clculos de trao para o Alclad 2024-T3

Carga mxima, corpo de prova (CP) de Alclad 2024-T3: CP 1: 340 Kgf; CP 2: 325 Kgf; CP 3: 310 Kgf. .......................................Carga mdia igual a 325,0 Kgf .

Clculo da seo transversal: Largura: 12,5 mm; Espessura: 0,6 mm; rea: 12,5 x 0,6 ..............................rea da seo transversal: 7,5 mm2 .Carga mdia dividida pela rea da seo transversal: P = _325,0_ = ..................................... 43,3 Kgf/mm2 . 7,5 Valor de P em MPa: P = 43,3 x 9,8665 =.......................................... 427 MPa .

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26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T36.1.2 Clculos de trao para o Alclad 7075-T6

Carga mxima, corpo de prova (CP) de Alclad 7075-T6: CP 1: 440 Kgf; CP 2: 430 Kgf; CP 3: 430 Kgf. .......................................Carga mdia igual a 433,3 Kgf. Clculo da seo transversal: Largura: 12,5 mm; Espessura: 0,6 mm; rea: 12,5 x 0,6 ...............................rea da seo transversal: 7,5 mm2. Carga mdia dividida pela rea da seo transversal: P = _433,3_ = .......................................57,8 Kgf/mm2. 7,5 Valor de P em MPa: P = 57,8 x 9,8665 = ...........................................570 MPa.26 Agosto 2006

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T36.1.3 Validao dos valores obtidos no ensaio de trao

A comparao dos valores obtidos no laboratrio da UPM com os presentes no ASM Handbook volume 2, permite avaliar a coerncia dos resultados.Tabela 8 - Comparao entre os valoresAlclad 2024-T3 Limite de resistncia trao - Lab. da UPM Limite de resistncia trao ASM Handbook Diferena entre os valores 427 MPa 450 MPa -5,1 % Alclad 7075-T6 570 MPa 524 MPa +8,0% 26 Agosto 2006

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T36.2.1 Clculos de compresso para o Alclad 2024-T3

Carga mxima, corpo de prova (CP) de Alclad 2024-T3 CP 1: 27 400 Kgf; CP 2: 26 500 Kgf; CP 3: 26 400 Kgf. .Carga mdia igual a 26 800 Kgf .

Clculo da seo transversal Raio: 10,0 mm; rea: x 10,02 ........................................rea da seo transversal: 314,2 mm2 .Carga mdia dividida pela rea da seo transversal P = _26 800_ = .................................................85,3 Kgf/mm2 . 314,2 Valor de P em MPa P = 85,3 x 9,8665 =.......................................................841,7 MPa .

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T36.2.2 Clculos de compresso para o Alclad 7075-T6

Carga mxima, corpo de prova (CP) de Alclad 7075-T6 CP 1: 27 100 Kgf; CP 2: 28 400 Kgf; CP 3: 26 600 Kgf. .Carga mdia igual a 27 400 Kgf .

Clculo da seo transversal Raio: 10,0 mm; rea: x 10,02 ........................................rea da seo transversal: 314,2 mm2 .Carga mdia dividida pela rea da seo transversal P = _27 400_ = .................................................87,2 Kgf/mm2 . 314,2 Valor de P em MPa P = 87,2 x 9,8665 =.......................................................860,4 MPa .

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T36.2.3 Validao dos valores obtidos no ensaio de compresso

Os valores obtidos com ensaio de compresso no foram teis para diferenciar as resistncias entre as duas ligas analisadas, devido proximidade dos valores quando comparados entre si.

A diferena final ficou em aproximadamente 2,2 %, conforme demonstrado abaixo._860,4 841,7 x 100 = 2,2% 860,7

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T36.3 CLCULO DA RELAO

Tabela 9 - Comparao entre os valoresAlclad 2024-T3Limite de resistncia trao - Lab. da UPMLimite de resistncia ao cisalhamento ASM Handbook

Alclad 7075-T6 570 MPa317 MPa

Relao

427 MPa275 MPa

-25,1 %-13,2 %

(Os valores do ensaio de compresso no foram considerados, como j dito anteriormente)

Considerando a tabela acima, a relao ideal para mudana de uma pea fabricada com Alclad 7075-T6 por uma de Alclad 2024-T3, seria necessrio o aumento da espessura em no mnimo 25,1%. Logo o mnimo fator aceitvel referente a mudana seria de 1,25.Trabalho de Graduao Interdisciplinar 26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T3VALIDAO DA RELAOTabela 10 Analise dos fatores j existentes na tabela 92024-T361 (MPa) Fator de multiplicao Limite de resistncia trao - ASM Handbook Limite de resistncia ao cisalhamento ASM Handbook 2024-T3 (MPa) Fator: 1,20 485 (-2,1 %) 285 (-1,7 %) 2024-T4 (MPa) Fator: 1,46 470 (-5,3 %) 285 (-1,7 %)

(Quadro 2)

Material Substitudo495 290

2,1 e 5,3% esto muito abaixo dos 25,1% demonstrado na tabela 9; Se fosse calcular um valor proporcional, seria muito alto, tornado invivel sua aplicao, devido o aumento de peso e de custo.Trabalho de Graduao Interdisciplinar 26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T37. CONCLUSO

Se fosse calcular um valor coerente com os j existentes, resultaria em um valor muito alto, tornado invivel sua aplicao, devido o aumento de peso e de custo;

Para fazer a comparao dos fatores encontrados na Quadro 2, com o encontrado neste trabalho, se faz necessrio a realizao de outro ensaio previsto pela ordem tcnica americana, o pin bearing testing;Os fatores de converso que no constam na Quadro 2, so valores, provavelmente, acima de 1,5, o que implica num aumento de espessura acima de 50%, que para aeronutica comea a tornar-se invivel; Esse estudo no visa a total substituio das peas, at porque um aumento de espessura, aumenta o peso de pea;26 Agosto 2006

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T37. CONCLUSO

O tratamento de cladeamento reduz os valores das propriedades de resistncia do alumnio; Exemplo:Cladeamento afeta as propriedades mecnicas2024-T3Limite de resistncia trao ASM Handbook

Alclad 2024-T3 450 MPa

% 7,2 %

485 MPa

Abre espao para novas pesquisas, por exemplo sobre a reduo das propriedades mecnicas aps tratamento de cladeamento, alm de um maior aprofundamento dos ensaios necessrios ou mesmo uma comparao de propriedades entre o alumnio e fibra de carbono.

Trabalho de Graduao Interdisciplinar

26 Agosto 2006

Substituio de chapas de alumnio alclad 7075-T6 por chapas alclad 2024-T3,visando melhorar a resistncia corroso de peas aeronuticas

Universidade Presbiteriana Mackenzie Escola de Engenharia Engenharia de Materiais

Trabalho de Graduao Interdisciplinar Robson Coelho de Oliveira N. 4997000-326 Agosto 2006

Quadro 2 Tabela de fatores de converso para substituio de chapas de ligas de alumnio Material SUBSTITUTO Ligas de Al 2024T62C 2024T361C 2024T3 2024T4 2024T4C 6061T6 6061T4

7075-T6 7075-T76 Material SUBSTITUIDO

1,44 1,28 1,38

7075-T6C7075-T73 2024-T81C 2024-T861C 2024-T361

1,301,21 1,16 1,21 1,19

1,381,25 1,25 1,34 1,10 1,20 1,41 1,41 1,50 1,42 1,50 1,46

2024-T62C

1,11

1,25

1,23

1,36

1,47

A letra c no final da descrio refere-se ao material que foi cladeado (Alclad). Fonte: T.O. 1-1A-1, 2002.

VOLTARTrabalho de Graduao Interdisciplinar 26 Agosto 2006

Quadro 2 Tabela de fatores de converso para substituio de chapas de ligas de alumnio Material SUBSTITUTO Ligas de Al 2024T62C 2024T361C 2024T3 2024T4 2024T4C 6061T6 6061T4

7075-T6 7075-T76 Material SUBSTITUIDO

1,44 1,28 1,38

7075-T6C7075-T73 2024-T81C 2024-T861C 2024-T361

1,301,21 1,16 1,21 1,19

1,381,25 1,25 1,34 1,10 1,20 1,41 1,41 1,50 1,42 1,50 1,46

2024-T62C

1,11

1,25

1,23

1,36

1,47

A letra c no final da descrio refere-se ao material que foi cladeado (Alclad). Fonte: T.O. 1-1A-1, 2002.

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