UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGEHARIA DE MATERIAIS ELISA MEDEIROS

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGEHARIA DE MATERIAIS ELISA MEDEIROS ESTUDO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DA LIGA DE ALUMÍNIO 1050 EM LAMINAÇÃO ASSIMÉTRICA FLORANÓPOLIS SC 2009

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGEHARIA DE MATERIAIS ELISA MEDEIROS ESTUDO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DA LIGA DE ALUMÍNIO 1050 EM LAMINAÇÃO ASSIMÉTRICA Trabalho de Graduação apresentado ao Curso de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheiro de Materiais. Orientador: Hazim Ali Al-Qureshi UFSC Co-orientador: Augusto Luis Barros Lopes - UA FLORANÓPOLIS SC 2009

3 Ficha Catalográfica MEDEIROS, Elisa. Estudo do Comportamento Mecânico da Liga de Alumínio 1050 em Laminação Assimétrica / Elisa Medeiros; Hazim Ali Al-Qureshi - Augusto Luis Barros Lopes, p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) Universidade Federal de Santa Catarina, Curso de Engenharia de Materiais, Palavras chaves: laminação assimétrica, textura cristalográfica, coeficiente de encruamento. I. orientador. II. Universidade Federal de Santa Catarina, Curso de Engenharia de Materiais. III. Título

4 ELISA MEDEIROS ESTUDO DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DO Al 1050 EM LAMINAÇÃO ASSIMÉTRICA Este trabalho de Graduação foi julgado adequado para obtenção do título de Engenheiro de Materiais e aprovado em sua forma final pelo Curso de Graduação em Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina. Banca Examinadora: Prof. Dylton do Vale Pereira Filho, M.Sc. Prof. Hazim Ali Al-Qureshi, PhD Orientador Prof. Guilherme M. O. Barra, Dr.

5 Aos meus pais pela confiança e apoio. Ao Pedro por todo incentivo e amor. Aos amigos que tornaram essa etapa mais especial.

6 AGRADECIMENTOS Ao Professor PhD Hazim Ali Al-Qureshi por orientar-me dentro da Universidade Federal de Santa Catarina na elaboração deste. Ao Professor Augusto Luis Barros Lopes, da Universidade de Aveiro, por orientar-me durante a parte prática deste trabalho e por ensinar-me muito durante o tempo de convivência. À Universidade Federal de Santa Catarina por proporcionar um ensino de qualidade oferecendo um dos melhores cursos em Engenharia de Materiais do país. À Universidade de Aveiro por ceder suas instalações para a realização do trabalho e por oferecer a oportunidade de realização de intercâmbio para os graduandos de Engenharia de Materiais da UFSC. À coordenadoria do curso de Engenharia de Materiais por acreditar no sistema de cooperação com as empresas, tornando possível a experiência profissional em diferentes empresas contribuindo para uma exelente formação. Aos secretários Paulo Bodnar e Janaína Batista por toda dedicação ao curso e todo carinho e gentileza dedicados aos graduandos que por muitas vezes necessitam do seu auxílio. Aos meus pais João Pedro Medeiros e Matilde Mª Ouriques Medeiros pelo amor e carinho dedicados durante toda minha vida e por me ensinarem valores que fazem parte da pessoa que me formei ao longo dos anos. Ao meu namorado Pedro Henrique de Azevedo Souza que esteve presente ao longo de toda a graduação por todo o seu amor dedicado à mim. Às amigas Hellen Wiggers, Elisa Sandrini Pizzolatti e Jaqueline Stecanela Mandelli por todos os cafés e todas as conversas que tornaram cada dia mais especial por estarmos juntas.

7 RESUMO Laminação assimétrica é um processo de deformação plástica severa que impõe ao material tensão cisalhante em adição a tensão compressiva aplicada na laminação simétrica ou convencional. Apresenta grande interesse industrial pela possibilidade de ser aplicada em larga escala. Diversos estudos mostraram que a presença de uma textura cristalográfica de corte permite um aumento da tensão de resistência a tração e da deformação uniforme do material. Neste trabalho foram estudados dois tipos de laminação, simétrica e assimétrica, seguidos de tratamentos térmicos para alívio de tensões, onde o efeito da temperatura do mesmo pôde ser analisado. Os resultados mostram que a laminação assimétrica resulta em valores de coeficiente de encruamento mais elevados que a laminação simétrica, este efeito é mais acentuado quando se aumenta a temperatura de tratamento térmico. O coeficiente de encruamento está relacionado a conformabilidade do material. Não foram observadas grandes mudanças no comportamento mecânico do material à medida que o percentual de redução aplicado ao material aumenta. Em chapas de 1mm a laminação assimétrica se mostrou superior em relação à simétrica, tanto em valores de tensão como de coeficiente de encruamento. Nos ensaios realizados em chapas de 1mm laminadas assimetricamente, a inversão da direção de laminação provoca maior encruamento do que quando é mantida a direção de laminação.

8 ABSTRACT Asymmetric rolling is a severe plastic deformation process that imposes to material shear stress in addition to the compressive stress applied in symmetric or conventional rolling. It is interesting to the industry due to the possibility to be applied in large scale. Several studies showed that the presence of a shear crystallographic texture allows the increase of a tensile strength and uniform strain of the material. In this work, it was studied two kinds of rolling, symmetric and asymmetric, followed by stress relief heat treatments, where the effect of temperature could be analyzed. The results showed that asymmetric rolling yields in higher values of hardening coefficient than symmetric rolling, this effect is greater when the heat treatment temperature increases. Hardening coefficient is related to the drawability of the material. It was not observed significant changes in the mechanical behavior of the material as the applied reduction percentage to the material increased. In plates of 1mm in thickness, asymmetric rolling it was superior in relation to symmetric rolling in both values of tensile strength and hardening coefficient. In the performed tests with the 1mm plates which were asymmetrically rolled, the inversion of the rolling direction induces a hardening greater than when it is kept the rolling direction.

9 LISTA DE FIGURAS Figura 1- Esquema do comportamento tensão-deformação típico para um metal, limite de proporcionalidade P e o limite de escoamento σ e para 0,002 de deformação [7] Figura 2 Direções de maior empacotamento para célula de face centrada [9] Figura 3 Esquema do processo de laminação [15] Figura 4 Forças na mordida no processo de laminação [8] Figura 5 Esquema de distribuição da pressão no processo de laminação [8] Figura 6- Tipos de laminação assimétrica: a) rolos com velocidades diferentes; b) rolos com diferentes diâmetros; c) utilizando bloco morto (rolo inferior com velocidade zero) [15] Figura 7 Localização do ponto neutro: a) laminação convencional; b) laminação assimétrica com velocidade diferencial dos rolos (rolo inferior com velocidade superior) [5] Figura 8- Definição do sistema de eixos coordenados {P} no policristal e {C} no cristal [19] Figura 9 Ilustração da orientação dos cristais na chapa metálica. (a) (100) [001], (b) (110) [001], (c) (111) [112] [21] Figura 10- a) Figura de polos {111} de chapa de Cu laminada até 90% de redução. b) Representação esquemática de um goniômetro de texturas [19] Figura 11 Representação bidimensional através de seções com φ 2 constante [19] Figura 12 Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira material inicial Al Figura 13 TEM: material inicial Al Figura 14 Textura material incial Al Figura 15 Laminador utilizado nos experimentos Figura 16- Dimensões do corpo de prova Figura 17 Curvas tensão-deformação real e convencional [22] Figura 18 Determinação do valor de n na curva tensão-deformação real linearizada [22] Figura 19 Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira, Al 1050 recristalizado Figura 20 TEM Al 1050 recristalizado Figura 21 Textura Al 1050 recristalizado Figura 22 Curva tensão-deformação verdadeira do Al 1050 em laminação assimétrica seguido de tratamento térmico à 573K, 60min

10 Figura 24 - Relação entre o percentual de trabalho a frio e a temperatura de recristalização para o ferro [7] Figura 23 Relação do percentual de trabalho a frio com o coeficiente de encruamento do Al 1050 por laminação assimétrica e posterior tratamento à 573K Figura 25 - Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira Al 1050 após 6 passes de laminação Figura 26 Textura Al 1050 após 6 passes de laminação assimétrica Figura 27 Textura Al 1050 após 6 passes de laminação simétrica Figura 28- TEM Al 1050 após 6 passos de laminação simétrica Figura 29 TEM Al 1050 após 6 passos de laminação assimétrica Figura 30 - Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira Al 1050 após 6 passes de laminação seguido de tratamento à 583K por 60min Figura 31 - Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira Al 1050 após 6 passes de laminação seguido de tratamento à 593K por 60min Figura 32 Relação entre a temperatura de tratamento térmico e o coeficiente de encruamento do Al 1050 após 6 passes de laminação Figura 33 TEM Al 1050 após 6 passes de laminação simétrica seguido de tratamento térmico à 320ºC, 60min Figura 35 Textura Al 1050 após 6 passes de laminação simétrica seguido de tratamento térmico à 320ºC, Figura 34 TEM Al 1050 após 6 passes de laminação assimétrica seguido de tratamento térmico à 320ºC, 60min Figura 36 Textura Al 1050 após 6 passes de laminação assimétrica seguido de tratamento térmico à 320ºC, 60min Figura 37 - Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira Al 1050 após 1 passe de laminação Figura 38 - Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira Al 1050 após 4 passes de laminação Figura 39 Relação do percentual de trabalho a frio com o coeficiente de encruamento do Al mm por laminação. LAM: laminação simétrica; LASR: laminação assimétrica reversa e LASC: laminação assimétrica contínua Figura 40 - Curva tensão-deformação verdadeira do Al 1050 em laminação simétrica seguido de tratamento térmico à 573K, 60min

11 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS Al 1050: Liga de alumínio da serie 1XXX TEM: Microscopia eletrônica de transmissão r : Anisotropia normal r 0 : Anisotropia medida à 0º da direção de laminação r 45 : Anisotropia medida à 45º da direção de laminação r 90 : Anisotropia medida à 90º da direção de laminação ND: Direção normal ao plano da chapa laminada : Tensão máxima de resistência a tração verdadeira C: Constante : Deformação plástica homogênea verdadeira n: Coeficiente de encruamento P: Carga aplicada ao material no ensaio de tração uniaxial A real : Área real do corpo de prova l: Comprimento útil do corpo de prova 0 : Deformação plástica já existente aplicada por trabalho a frio σ xb : Tensão na direção x durante a entrada do material no laminador σ xf : Tensão na direção x durante a saída do material no laminador α n : Posição do ponto neutro α 2 : Comprimentos da área de contato F 1 : Força de atrito na entrada do material no laminador F 2 : Força de atrito na saída do material no laminador t: Espessura da chapa v: Velocidade da chapa na laminação b: Largura da chapa Hz: Hertz rpm: Rotações por minuto e: Deformação plástica homogênea de engenharia σ: Tensão máxima de resistência a tração de engenharia LS: Laminação simétrica LAS: Laminação assimétrica

12 LASR: Laminação assimétrica reversa LASC: Laminação assimétrica contínua

13 SUMÁRIO 1. Introdução Justificativa Objetivo Geral Objetivos Específicos Revisão Bibliográfica Deformação Plástica Deformação Plástica Severa Anisotropia Instabilidade Plástica Laminação Conceitos Básicos de Laminação Laminação Assimétrica Textura Cristalográfica Determinação e Representação da Textura Cristalográfica Materiais e Métodos Materiais Chapa de Alumínio Métodos Laminação Tratamentos Térmicos Ensaio de Tração Uniaxial Observação por Microscopia Eletrônica de Transmissão Determinação da Textura Cristalográfica Resultados e Discussão Material após Recristalização Material Tratado Termicamente após Laminação Material após 90% de Redução em Laminação Material Tratado Termicamente após Laminação... 48

14 4.5 Material Laminado a partir de Chapa de 1mm Conclusões Referências Apêndice A... 61

15 15 1. INTRODUÇÃO 1.1 Justificativa A importância das indústrias conformadoras de chapas no cenário industrial é principalmente relacionada com empresas automobilísticas e de embalagens para alimentos. A fabricação de chapas se dá através do processo de laminação, onde recentemente algumas variações deste processo estão sendo estudadas e trazem a possibilidade de melhorar as propriedades mecânicas do material. O alumínio é um dos metais mais utilizados na indústria, o que se deve a combinação de propriedades que fazem deste um material bastante versátil. Como características do alumínio destacam-se o baixo peso, boa condutividade elétrica e térmica e também alta resistência á corrosão [1]. As chapas de ligas de alumínio são muito utilizadas nas embalagens para alimentos e consideradas um substituto de alto potencial para o aço na indústria automobilística. No entanto, existem inconvenientes como preço elevado e capacidade inferior de conformação por deformação plástica [2,3]. O aumento da resistência e da tenacidade de materiais metálicos pode ser obtido através do refinamento de grão aplicando deformação plástica severa [4]. Uma das formas de aplicação de deformação plástica severa é realizada por laminação assimétrica, na qual a chapa pode ser laminada entre rolos com diâmetros diferentes, velocidades diferentes [4,5] ou em condições que envolvem atrito diferencial. Nestas circunstâncias o material é sujeito a uma deformação de corte extra em adição à deformação compressiva ao longo da espessura da chapa [2,4]. Em geral a deformabilidade das chapas de alumínio depende de três fatores: coeficiente de encruamento, sensibilidade à taxa de deformação e anisotropia, sendo a textura cristalográfica a principal fonte de anisotropia [6]. A adição da deformação de corte leva à formação de texturas de corte no material, a qual se pretende obter através de laminação assimétrica. A textura das chapas laminadas a frio pelo processo convencional é caracterizada por textura do tipo fibra β, que evolui para textura cubo após recristalização [3].

16 16 Neste trabalho foi estudado o comportamento mecânico em laminação assimétrica do Al 1050 em comparação com a laminação simétrica, a fim de identificar possíveis diferenças no comportamento mecânico provocados por estes modos de deformação. Para isto, foram realizadas laminações nas duas condições além de tratamentos térmicos. Para estudo do comportamento mecânico os corpos de prova foram submetidos à ensaio de tração uniaxial, microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e medição da textura cristalográfica. 1.2 Objetivo Geral O presente trabalho visa comparar o comportamento mecânico do Al 1050 quando submetido à laminação assimétrica e simétrica, nas mesmas condições. 1.3 Objetivos Específicos Para alcançar o objetivo geral o trabalho foi dividido nos seguintes objetivos específicos: Efetuar laminação assimétrica e simétrica no Al Tratar termicamente os corpos de prova após a laminação. Caracterizar as propriedades mecânicas através de ensaios de tração uniaxial. Analisar a textura cristalográfica presente no material. Analisar tamanho de subgrão e presença de discordâncias por microscopia eletrônica de transmissão (TEM).

17 17 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Deformação Plástica Para a maioria dos materiais metálicos existem dois tipos de deformação: a deformação elástica e a deformação plástica, ou permanente. O regime elástico persiste apenas para pequenas deformações da ordem de 0,002 à 0,005, quando o material atinge a tensão limite de escoamento a partir da qual começa a deformar plasticamente. A deformação plástica se dá de maneira homogênea até que o material atinja o ponto de tensão máxima, ou ponto difuso, a partir do qual a deformação ocorre de maneira localizada levando ao rompimento do material. A figura (Figura 1) mostra um gráfico esquemático do comportamento tensão-deformação em tração de um metal típico. Nas operações de conformação de metais a região de trabalho utilizada é após a tensão de escoamento e anterior a tensão máxima [7]. Figura 1- Esquema do comportamento tensão-deformação típico para um metal, limite de proporcionalidade P e o limite de escoamento σ e para 0,002 de deformação [7].

18 18 Segundo Callister (1999), a partir de uma perspectiva atômica, a deformação plástica corresponde à quebra de ligações com os átomos vizinhos originais e em seguida formação de novas ligações com novos átomos vizinhos, uma vez que um grande número de átomos ou moléculas se move em relação uns aos outros; com a remoção da tensão, eles não retornam às suas posições originais. Nos sólidos cristalinos a deformação ocorre mediante um processo chamado de escorregamento, que envolve o movimento de discordâncias. Segundo Grüning (1973), a conformabilidade dos metais repousa na capacidade de os cristais elementares escorregarem em determinadas direções, ao ser superada uma solicitação limite. No ensaio de tração esta solicitação é imposta pela tensão limite de escoamento. A principal dificuldade em entender a deformação plástica em materiais policristalinos vem de que as propriedades mecânicas variam de acordo com a direção em que é medida ao longo do cristal. A maioria destas variações normalmente teria pouco efeito em metais policristalinos se os cristais fossem ordenados aleatoriamente, porque a propriedade seria um valor médio constante em todas as direções no metal policristalino. Entretanto, na prática metais são raramente ordenados aleatoriamente em sua totalidade, ao invés disto eles possuem texturas ou orientações preferenciais que refletem em maior ou menor grau a anisotropia das propriedades nos grãos individuais [9]. A superfície de um cristal metálico que foi polida, plasticamente deformado, vem apresentar um ou mais conjuntos de finas linhas paralelas chamadas de linhas de escorregamento. Estas linhas de escorregamento resultam de movimentos de cisalhamento microscópicos ao longo de planos cristalográficos bem definidos, chamados planos de escorregamento. Na maioria dos metais os planos nos quais o escorregamento ocorre são normalmente aqueles com elevado empacotamento atômico [9]. Para o alumínio de estrutura cristalina cúbica de face centrada o sistema no qual a deformação começa, chamado sistema primário, é formado pelos planos octaédricos mais empacotados {111} na direção mais empacotada <110> (Figura 2). Neste sistema é sempre encontrada a maior tensão de cisalhamento [9].

19 19 Figura 2 Direções de maior empacotamento para célula de face centrada [9] Deformação Plástica Severa É bastante conhecido que resistência e tenacidade de materiais metálicos podem ser aumentados através da redução do tamanho de grão [4]. Deformação plástica severa é conhecida por ser efetiva na produção de materiais com grãos finos ou grãos ultrafinos. Há alguns processos que produzem deformação plástica severa tais como, extrusão por canal angular (ECAP), forjamento multidirecional (MDF), laminação assimétrica (ASR) entre outros [5,6]. Tem sido provado ser viável a produção de tamanhos de grãos submicrométricos ou nanométricos em formas sólidas. Entretanto, o ponto fraco da maioria dessas técnicas é que elas conduzem a espécimes com dimensões limitadas, o que afeta o seu potencial para produção industrial [4]. Materiais com grãos ultrafinos preparados por deformação plástica severa são completamente densos e podem ser feitos em larga escala. Na prática, alta resistência e ductilidade em metais densos com grãos ultrafinos têm sido recentemente obtidas através de deformação plástica severa [5]. Em geral, a deformabilidade de chapas de alumínio depende principalmente de três fatores: o coeficiente de encruamento, a sensibilidade à taxa de deformação e a anisotropia normal, r [6].

20 Anisotropia A anisotropia plástica em materiais laminados é um fenômeno bem conhecido. A principal razão dessa anisotropia é a textura cristalográfica [6]. A anisotropia é caracterizada pelo valor de r, que é a razão entre a deformação em largura pela deformação em espessura. Este valor deve ser medido em três direções na chapa, sendo estas 0º, 45º e 90º da direção de laminação [6]. Para os processos de conformação são requeridos valores elevados de r o que, geralmente, resulta em melhor conformabilidade em estampagem profunda [10]. O valor de médio de r, anisotropia normal, é obtido através da Equação 1. r r r90 r 4 Equação 1 Em materiais texturados, como as chapas de alumínio comercial, o valor de r é altamente anisotrópico [6]. O valor de r aumenta com o aumento da orientação ND//<111>, plano paralelo ao plano normal de laminação e direção <111> coincidente com a direção de laminação, em metais cúbicos de face centradas e cúbicos de corpo centrado [11]. A orientação ND//<111> é conhecida como fibra γ, bastante comum nos aços [6] Instabilidade Plástica Quando uma barra encruável é submetida a um esforço de tração simples, a deformação ocorre de maneira homogênea até que se atinja um valor máximo de tensão. Neste ponto a deformação homogênea torna-se instável e começa a ocorrer estricção localizada. O limite de resistência à tração é baseado nesta carga [12]. Segundo Hazim (1985), a instabilidade plástica é muito importante nas operações de estampagem profunda porque determina o grau de afinamento que a chapa metálica pode experimentar. Todos os processos de conformação de chapas metálicas tentam: predizer, medir e controlar a capacidade máxima de deformação. Em geral a deformabilidade das

21 21 chapas de alumínio depende de três fatores: coeficiente de encruamento, sensibilidade à taxa de deformação e anisotropia, sendo a textura cristalográfica a principal fonte de anisotropia [6,12]. Segundo Hazim (1996) no ponto de instabilidade plástica temos para um material recozido perfeito que a curva de deformação segue a forma da Equação 2. No ponto máximo dp=0, então: n C ( ) Equação 2 Tendo P como: P. A real Equação 3 dp d da A Ad da 0 Considerando o volume constante na zona plástica temos: da A dl l Juntando Equação 5 e Equação 6: Equação 4 Equação 5 Equação 6 d dl l d Equação 7 d d Equação 8 A Equação 8 é conhecida como Lei da instabilidade plástica no ponto difuso. Sendo assim, derivando em função de temos: d d C. n.( ) n 1 Substituindo a Equação 8 na Equação 9: Equação 9 C ( ) n C. n.( ) n 1 Equação 10 n Equação 11

22 22 Através da Equação 11, no ponto de tensão máxima a deformação verdadeira é igual ao coeficiente de encruamento do material. Para um material que já sofreu trabalho a frio, a curva de deformação segue a Equação 12. n C ( 0 ) Equação 12 Usando a Lei da instabilidade plástica no ponto difuso, Equação 8, temos: C ( n n 1 0 ) C. n.( 0 ) Equação 13 n 0 Equação 14 A Equação 14 mostra que para materiais que já sofreram pré-deformação a frio, a deformação uniforme máxima é igual ao coeficiente de encruamento menos a quantidade de pré-deformação imposta ao material. 2.2 Laminação A laminação serve, em primeira linha, para a produção de elementos intermediários, na forma de chapas, barras, tubos e arame de aço e metais não-ferrosos. É aplicada aos blocos e lingotes obtidos por fundição. Segundo Grüning (1973), chapas e arames mais finos são normalmente laminados a frio, já que apresentam resfriamento demasiadamente exagerado, peças mais encorpadas, que não se resfriam facilmente, são laminadas a quente [8]. Com a laminação a frio é possível obter tolerâncias rigorosas, melhorar as propriedades físicas do metal, alta produtividade além de produzir bons acabamentos superficiais [13]. A laminação a frio é usada para produzir folhas e tiras com acabamento superficial e com tolerâncias dimensionais superiores comparadas com as tiras produzidas a quente. Além disso, o encruamento resultante da redução a frio pode ser aproveitado para dar maior resistência ao produto final [14].

23 23 A laminação é um processo de conformação mecânica por compressão contínua ou passo a passo por meio de uma ou mais ferramentas rotativas, em que o escoamento do metal produz-se pelas forças de pressão aplicadas externamente [13]. As forças de fricção são também responsáveis pelo ato de puxar o metal [14]. O trabalho dos rolos puxa a chapa por atrito para o espaço entre eles e a chapa é gradualmente comprimida diminuindo sua espessura como na figura (Figura 3) [15]. A redução na espessura resulta das tensões de compressão exercidas pelos rolos [7] e também tensões cisalhantes superficiais resultantes da fricção [16]. Figura 3 Esquema do processo de laminação [15]. Os parâmetros principais da laminação são o diâmetro do rolo; a resistência à deformação do metal conforme as influências de metalurgia, temperatura e taxa de deformação e o atrito entre os rolos e o material. Um laminador consiste basicamente em rolos laminadores, mancais, uma carcaça para fixar estas partes, e um motor para fornecer potência aos rolos e controlar a velocidade de rotação. As forças envolvidas na laminação podem facilmente atingir milhares de toneladas, portanto é necessária uma construção

24 24 bastante rígida, além de motores muito potentes. Os laminadores podem ser classificados com respeito ao número e ao arranjo de rolos [14] Conceitos Básicos de Laminação Segundo Grüning (1973), pode-se considerar o par de rolos como duas placas de compressão encurvadas, comprimidas, uma sobre a outra, com uma força F. Na região de entrada do material, o fluxo é para a esquerda e a força de atrito atua no sentido de puxar o material para entre os rolos. Já na zona de saída, o fluxo do material é na direção de saída do mesmo [8]. À medida que a chapa avança entre os rolos sua velocidade, espessura e estado de deformação vão sendo alterados. Devido às condições geométricas, um ponto na superfície da chapa quando avança entre os rolos apresenta velocidade menor que a velocidade circunferencial dos rolos. Após passar pelos rolos, a velocidade da superfície da chapa é maior que a velocidade circunferencial dos rolos. A chapa deforma em comprimento tanto quanto a espessura diminui [15]. Considerando conservação de volume durante o processo de laminação temos a Equação 15. Considerando que a largura b permanece constante e que a espessura na saída é maior que a na entrada temos a Equação 16. t b. v t. b. v t. b. v. 0 ENTRADA f SAÍDA Equação 15 v v ENTRADA SAÍDA t f t 0 Equação 16 Para que os rolos mordam o material no início da laminação, a componente horizontal da força exercida pelo atrito entre a superfície do rolo e o material, deve ser maior do que a componente horizontal da força normal, que tenta impedir a penetração do material. Assim, os rolos conseguem puxar o material e iniciar o processo de laminação [8].

25 25 Figura 4 Forças na mordida no processo de laminação [8]. A carga de laminação é a força com a qual os rolos comprimem o metal e, por ser também igual à força exercida pelo metal na tentativa de forçar os rolos a se afastarem, é freqüentemente conhecida como força de separação [14]. Conforme a chapa avança entre os rolos, há um ponto no qual a velocidade da superfície da chapa é igual à velocidade circunferencial dos rolos. Este ponto é chamado de ponto neutro. Anterior ao ponto neutro, o atrito entre a chapa e os rolos causa avanço da chapa. Após o ponto neutro, o atrito age em sentido contrário, auxiliando o movimento de saída da chapa, o que aumenta a velocidade da mesma. A posição do ponto neutro varia com as condições de laminação. Quando uma redução muito grande é necessária o ponto neutro se move para a região mais próxima a saída [15]. A distribuição da pressão dos rolos ao longo do arco de contato está indicada na (Figura 5). A pressão atinge um máximo no ponto neutro e então cai a partir daí. A região indicada como 1 na figura é a região de entrada do material e nesta a pressão aumenta até que o material atinja o ponto neutro, indicado pela letra A. A velocidade nesta região é menor que a velocidade da superfície do cilindro. A região 2 é a região de saída do material, onde a pressão diminui do ponto neutro até a saída. Nesta, a velocidade do material é maior que a velocidade da superfície do cilindro [8,12,13].

26 26 Figura 5 Esquema de distribuição da pressão no processo de laminação [8]. Como algumas características do processo de laminação temos que a carga de laminação aumenta com o diâmetro do rolo; a carga de laminação aumenta se a entrada da chapa se torna mais fina, um alto valor de atrito resulta em grandes cargas de laminação e talvez o mais importante é que a espessura mínima da placa que pode ser laminada está diretamente relacionada ao coeficiente de atrito. Uma vez que o coeficiente de atrito é muito mais baixo para a laminação a frio do que na laminação a quente, as folhas de bitolas mais finas são produzidas por laminação a frio [14].

27 Laminação Assimétrica Na laminação assimétrica o material laminado é sujeito à deformação cisalhante extra em adição deformação de compressão [4], o que gera texturas de cisalhamento na chapa ao longo da espessura [2]. Diferente da laminação simétrica, ou convencional, a laminação assimétrica envolve velocidades circunferenciais diferenciais para os dois rolos de trabalho que podem ter diâmetros ou velocidades rotacionais diferentes, que aumentam a deformação total aplicada ao material [17]. As vantagens da laminação assimétrica sobre a laminação simétrica são a diminuição na pressão e torque de laminação e aumento do acabamento superficial [18]. Estudos prévios entre três diferentes métodos de laminação assimétrica que são mostrados na (Figura 6). Os dois primeiros métodos apresentam comportamento em deformação similar e resultam em melhores deformações de corte que o último deles [2,18]. Figura 6- Tipos de laminação assimétrica: a) rolos com velocidades diferentes; b) rolos com diferentes diâmetros; c) utilizando bloco morto (rolo inferior com velocidade zero) [15]. Na laminação assimétrica, a taxa de deformação de um elemento pode ser diferente de outro elemento e pode variar com a deformação. Em adição a isto, uma mudança na temperatura pode causar transferência de calor mudando as propriedades mecânicas [2]. Simulações realizadas anteriormente [2] mostram que a velocidade circunferencial do rolo superior é mais rápida que a velocidade com que a chapa se move, a qual é mais rápida

28 28 que a velocidade do rolo inferior. Então, o ponto neutro na superfície superior se move em direção a saída, enquanto que o da superfície inferior se move em direção a entrada com aumento da razão das velocidades circunferenciais. Ji e Park (2009) realizaram análises por elemento finito também sobre a posição do ponto neutro em laminação assimétrica com velocidade diferencial entre rolos e concluíram que quando a velocidade rotacional do rolo inferior é maior, a deformação de corte é mais severa na camada inferior. O ponto neutro na interface inferior está localizado próximo da interface superior na direção de laminação, (Figura 7). Sendo assim, a superfície em contato com o rolo que apresenta maior velocidade deslocará o ponto neutro em direção à saída do material. Já a superfície em contato com o rolo que apresenta menor velocidade, deslocará o ponto neutro na direção da entrada do material. Figura 7 Localização do ponto neutro: a) laminação convencional; b) laminação assimétrica com velocidade diferencial dos rolos (rolo inferior com velocidade superior) [5]. Para Jiang et al (2009) a tensão e a dureza do material são aumentadas através de laminação, especialmente aumentadas pelo processo de laminação assimétrica, em alumínio comercialmente puro. Para Utsunomiya et al (2007) a quantidade de deformação de corte introduzida em laminação assimétrica por velocidade diferencial depende das velocidades dos rolos e do atrito. 2.3 Textura Cristalográfica Os cristais em um agregado policristalino apresentam orientações cristalográficas preferenciais segundo determinadas direções macroscópicas. A distribuição das orientações

29 29 cristalinas, denominada textura cristalográfica, de um material pode evoluir significativamente durante os processos termomecânicos e condicionar fortemente as propriedades mecânicas dos materiais policristalinos [19]. A orientação cristalográfica de um cristal dentro de um policristal pode ser caracterizada pelo conjunto de três ângulos que põe em coincidência o eixo {C} definido pelo policristal, com um sistema de eixos {P} definido por três direções macroscópicas principais em um policristal (Figura 8). Os três ângulos que fazem coincidir o sistema de eixo do cristal com o policristal denominam-se ângulos de Euler. Conhecida a orientação do cristal, esta pode ser representada por um ponto num espaço cartesiano tridimensional, denominado espaço de Euler [19]. Figura 8- Definição do sistema de eixos coordenados {P} no policristal e {C} no cristal [19]. Os cristais unitários apresentam diferentes propriedades ao longo de várias direções cristalográficas. Materiais policristalinos são anisotrópicos se os cristais não estão aleatoriamente distribuídos. A experiência mostra que a distribuição da orientação dos grãos raramente se aproxima de uma distribuição aleatória porque qualquer processo de deformação tende a alinhar grãos, e novos grãos produzidos por recristalização também tendem a se alinhar [20]. Segundo Callister (1999), a magnitude da propriedade medida representa uma média dos valores direcionais. Algumas vezes, os grãos em materiais policristalinos possuem uma orientação cristalográfica preferencial. Os materiais reais são, portanto, inerentemente anisotrópicos [20]. Propriedades mecânicas variam até certo ponto com o ângulo da direção de laminação; produtos estirados, por exemplo, deformam mais facilmente em certas direções. As diferenças

30 30 nestas propriedades nem sempre são significantes, mas o fenômeno é suficientemente importante para ser levado em consideração [20]. A textura dos materiais está relacionada com a orientação cristalográfica preferencial em materiais policristalinos [7], algumas orientações relativas à orientação da chapa são apresentadas na (Figura 9). A textura de chapas de ligas de alumínio laminadas a frio pelo processo de laminação convencional é caracterizada pela textura do tipo fibras β, este grupo é composto pelas componente Cobre, Cu, Brass, S, que muda para textura tipo cubo após recozimento [2,3]. A compreensão sobre o processo de controle de textura requer não somente o controle preciso de parâmetros de ajuste termomecânicos como a temperatura de laminação, redução imposta na laminação, modo e taxa de deformação, mas também requer um entendimento detalhado de como a textura é afetada por estes parâmetros de processo [6]. Figura 9 Ilustração da orientação dos cristais na chapa metálica. (a) (100) [001], (b) (110) [001], (c) (111) [112] [21] Determinação e Representação da Textura Cristalográfica Uma das formas mais comuns de representação da textura cristalográfica é através de figuras de polos, que são projeções estereográficas que ilustram a distribuição angular da densidade de dada família de planos cristalográficos no agregado cristalino (Figura 10). A determinação experimental destas figuras envolve técnicas de difração de raio X equipadas

31 31 com goniômetro de texturas, que permite variar continuamente a orientação da amostra relativamente ao feixe incidente (Figura 10) [19]. Figura 10- a) Figura de polos {111} de chapa de Cu laminada até 90% de redução. b) 3. MATERIAIS E MÉTODOS Representação esquemática de um goniômetro de texturas [19]. A orientação de um cristal pode ser representada num espaço tridimensional, chamado de espaço de Euler, através de superfícies tridimensionais de iso-intensidades. Uma forma mais simples de analisar é por seções desse espaço em ângulo φ 2 constante (Figura 11). Figura 11 Representação bidimensional através de seções com φ 2 constante [19].

32 32 Segundo Lopes (2001) a Figura 11 traz outra forma de descrever a orientação cristalográfica que é através de sua orientação ideal. Este tipo de representação é, geralmente, utilizada na descrição de texturas de materiais simetria cúbica deformados por laminação e consiste em especificar os índices de Miller dos planos {hkl} e das direções <uvw> em coincidência, respectivamente, com o plano e a direção de laminação. 3.1 Materiais Chapa de Alumínio 1050 O material em estudo trata-se de uma liga de alumínio da série 1050, considerado comercialmente puro, cuja composição química é apresentada na (Tabela 1). A chapa foi fornecida pela empresa Alcoa (EUA) no estado H111, com espessura de 3mm e tamanho médio de grão em torno de 2µm. A análise de textura mostra as componentes típicas de laminação conhecidas como fibras do tipo β (Cobre, Cu, Brass, S). Tabela 1 - Composição química Al 1050 [19]. Elemento Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti Ga V % Ponderal 0,089 0,280 0,002 0,001 0,001 0,001 0,003 0,005 0,011 0,016 0,007 Alumínios comercialmente puros são conhecidos por apresentar no mínimo 99% em peso de alumínio. Melhorias nas tecnologias de refinamento e fundição tem levado a uma variedade de ligas 1XXX variando em composição de 99% à 99,99% de alumínio [20]. O comportamento mecânico do Al 1050 inicial mostrou elevados valores de tensão, que podem ser devidos ao processo de laminação que o material sofreu na indústria. A tensão máxima e a tensão limite de elasticidade apresentam valores muito próximos, e baixa deformação mecânica uniforme (Figura 12), para um alumínio comercialmente puro.

33 33 Figura 12 Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira material inicial Al O valor de deformação uniforme é cerca de 4% e a tensão máxima por volta de aproximadamente 100 MPa. O coeficiente de encruamento, n, encontrado para este material é de 0,03, o que significa dizer que apresenta pouca capacidade de deformar sem apresentar estricção. O cálculo do coeficiente de encruamento é descrito na seção Ao analisar o material inicial observa-se um tamanho de subgrão de aproximadamente 2µm (Figura 13). Figura 13 TEM: material inicial Al 1050.

34 34 As análises de texturas (Figura 14) deste material comprovaram a presença de componentes típicas de laminação, conhecidas como fibras do tipo β (Cobre, Cu, Brass, S). A componente de textura cubo não foi encontrada, comprovando que o material encontra-se no estado laminado, já que a mesma é característica de materiais recristalizados [2,3]. Figura 14 Textura material incial Al Métodos Laminação A laminação foi realizada em corpos de prova retirados da chapa inicial com 60mm x 20mm x 3mm. Estes sofreram prévio tratamento térmico de recristalização à 613K (340 ºC) durante 45 min, em fornos de escala laboratorial. O laminador utilizado neste trabalho foi desenvolvido no Centro de Engenharia Mecânica e Automação TEMA da Universidade de Aveiro (Figura 15). O laminador possui dois motores independentes permitindo controlar a velocidade de cada rolo de laminação separadamente e o ajuste da velocidade é controlado por um software também desenvolvido pelo TEMA. Os rolos apresentam 90mm de raio e 300mm de comprimento. A potência dos motores é de 2,2kW cada, a velocidade de rotação pode variar de 0 à 0,25Hz (0 à 15rpm) e pode ser invertida a direção de rotação.

35 35 Figura 15 Laminador utilizado nos experimentos. No processo de laminação, assimétrica e convencional, não foi utilizado lubrificante e mantiveram-se fixas as condições de laminação, sendo: Laminação assimétrica: Redução por passo de laminação de 15%. Velocidade dos rolos de 0,08Hz e 0,25Hz (5rpm e 15rpm). Laminação realizada à temperatura ambiente. Direção de laminação variável. Laminação convencional: Redução por passo de laminação de 15%. Velocidade dos rolos de 0,25Hz (15rpm). Laminação realizada à temperatura ambiente. Direção de laminação fixa.

36 Tratamentos Térmicos Os tratamentos térmicos de recozimento foram realizados a fim de obter uma recuperação da estrutura após a aplicação de trabalho a frio e, no entanto, conservar uma estrutura que possibilite incrementos das propriedades mecânicas do material, no caso o refino de grão e também as texturas obtidas durante as laminações. Os tratamentos térmicos foram realizados no Departamento de Engenharia Cerâmica e do Vidro DECV na Universidade de Aveiro, foi utilizado um forno de escala laboratorial. Todos os tratamentos foram realizados no mesmo forno. A temperatura de tratamento variou entre 573K e 603K (300 ºC e 330 ºC) durante 60min e a taxa de aquecimento utilizada foi de 283K/min (10 ºC/min) Ensaio de Tração Uniaxial Os corpos de prova para ensaio de tração foram retirados das amostras laminadas somente na direção de laminação (0º da direção da laminação) e também foram realizados ensaios em amostras de material inicial. Os ensaios foram realizados em uma máquina de ensaios universal Shimadzu 50kN equipada com vídeo extensômetro Messphysik -ME46, com o qual é possível medir as deslocações em comprimento e largura do corpo de prova durante o ensaio de tração. O corpo de prova padrão para todos os ensaios desenvolvidos neste trabalho apresenta as dimensões como na Figura 16, este corpo de prova é utilizado para todos os ensaios realizados com amostras laminadas no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Aveiro.

37 37 Figura 16- Dimensões do corpo de prova. A velocidade de deslocamento para os ensaios realizados foi mantida constante, sendo esta de 1,5mm/min. Os valores de força e deslocamento fornecidos pelo ensaio foram tratados, Equação 17 e Equação 18, a fim de obter as curvas de tensão verdadeira ( ) x deformação plástica verdadeira ( ) (Figura 17). ln 1 1 e e Equação 17 Equação 18

38 38 Figura 17 Curvas tensão-deformação real e convencional [22]. O coeficiente de encruamento pode ser medido por meio da linearização da curva tensão verdadeira ( ) x deformação plástica verdadeira ( ) na zona plástica de deformação. O valor de n mede a capacidade de o material deformar de modo homogêneo, sem formar estricção. O n é relacionado com a inclinação da curva (Figura 18) e para medi-lo usamos a relação trigonométrica de tangente, mostrada na figura [22]. Figura 18 Determinação do valor de n na curva tensão-deformação real linearizada [22].

39 Observação por Microscopia Eletrônica de Transmissão As observações por microscopia eletrônica de transmissão (TEM) foram realizadas num microscópio Hitachi H9000-NA, utilizando tensão de aceleração de 300kV. As amostras para observação foram preparadas através de desbaste mecânico nas duas faces com lixas de carboneto de silício, até espessura semelhante a uma folha de papel. Posterior ao desbaste, as amostras foram cortadas com um punção, em discos de 3mm de diâmetro, que foram submetidos a polimento eletrolítico até apresentar pequena perfuração no centro dos discos. As condições utilizadas no polimento estão na Tabela 2. Tabela 2 Condições de ataque eletrolítico. Material Solução Tensão (V) Alumínio 25% (vol.) de ácido nítrico concentrado a 60% e metanol Determinação da Textura Cristalográfica A textura cristalográfica foi determinada a partir de figuras de polos em difração de raios X em amostras com 15mm x 20mm previamente submetidas a desbaste mecânico e polimento químico, o último realizado com pasta de ataque químico para metais. Para determinação da textura cristalográfica foi utilizado um difratômetro Philips, modelo X Pert, equipado com goniômetro de texturas para determinação da intensidade ( I { hkl} (, ) ) da radiação X difratada pelos planos cristalográficos {200} e {111} em função da orientação macroscópica (χ,η) com (0º χ 80º, 0º η < 360º e Δχ =5º, Δη = 5º ), estes planos foram escolhidos porque produzem máximos de difração permitindo maximizar a razão sinal/ruído.

40 40 4. RESULT ADOS E DISCUSSÃO 4.1 Material após Recristalização Antes de efetuar as laminações o material foi tratado termicamente à 613K (340 ºC) por 45 minutos. Após o tratamento térmico o material apresenta os valores de tensão muito próximos ao da chapa inicial e aumento da deformação uniforme, 10% (Figura 19). Figura 19 Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira, Al 1050 recristalizado. O valor do coeficiente de encruamento foi de 0,07 praticamente o dobro do encontrado no material antes do tratamento térmico. Este resultado era esperado após a recristalização, já que este tratamento visa a uniformizar o material e aumentar sua capacidade de encruamento. Por observação em TEM verifica-se que o material apresenta tamanho de subgrão maior que o material antes do tratamento de recristalização, variando de 3 a 4µm (Figura 20) A textura apresenta forte reforço da componente cubo, que é tipicamente encontrada em

41 41 materiais recristalizados [15,23], ainda com a presença de componentes de laminação com menor intensidade (Figura 21). Figura 20 TEM Al 1050 recristalizado. Figura 21 Textura Al 1050 recristalizado. Os principais indicadores da recristalização do material são o aumento do coeficiente de encruamento, tornando-o mais facilmente trabalhável nas próximas etapas de laminação e a presença da componente de textura cubo, que é típica de materiais recristalizados [15,23]. 4.2 Material Tratado Termicamente após Laminação A partir do material recristalizado foram realizados ensaios de laminação simétrica e assimétrica, impondo ao material 15% de redução por passe de laminação. Foram realizados

42 42 seis passes de laminação e em cada passe foi retirado um corpo de prova, para que fosse analisado o comportamento do material ao longo da imposição de deformação. A amostra inicial apresentava 3mm de espessura, esta foi diminuindo a medida que eram aplicadas deformações de laminação. As condições de laminação dos primeiros experimentos estão listadas na Tabela 3. A laminação assimétrica foi realizada de forma a variar a velocidade entre os rolos. Isto tem o mesmo efeito que inverter a direção de laminação por passe de laminagem. Este processo é conhecido como laminação assimétrica reversa [2]. Tabela 3 Condição de laminação das amostras iniciais a partir da chapa de Al mm. Razão de velocidade dos rolos Laminação simétrica 1:1 (0,25/0,25 Hz) Laminação assimétrica 3:1 (0,25/0,08 Hz) Redução por passe (%) Temperatura de Recozimento Tempo de Recozimento 15% 573K (300 ºC) 60 min. 15% 573K (300 ºC) 60 min. A (Figura 22) mostra as curvas tensão-deformação para as amostras laminadas assimetricamente. Verifica-se que o comportamento apresentado pelas amostras laminadas simetricamente é muito semelhante. No apêndice A estão as curvas para laminação simétrica. A curva apresentada está plotada para valores de tensão maiores que 80MPa para que ficasse visível as diferenças de comportamento entre as amostras com vários passes de laminação. A curva tensão-deformação não mostra grande diferença no comportamento mecânico com o aumento do número de passes de laminação. As amostras apresentam tensão máxima de resistência a tração entre 100 e 120MPa e os valores de deformação uniforme estão na faixa de 0,075mm/mm.

43 43 Figura 22 Curva tensão-deformação verdadeira do Al 1050 em laminação assimétrica seguido de tratamento térmico à 573K, 60min. Uma relação entre o percentual de trabalho a frio e o coeficiente de encruamento após o tratamento térmico é mostrada na Figura 23. Após o tratamento térmico à 573K (300 ºC), à medida que o percentual de trabalho a frio imposto aumenta, o coeficiente de encruamento diminui. Isto significa que aumentando o grau de deformação o material se torna mais duro, mesmo após tratamento térmico. Entretanto, para 90% trabalho a frio verifica-se um aumento no n. Isto pode ser provocado pela quantidade de encruamento deste material, antes do tratamento térmico. A quantidade de deformação presente no material chega a limites tão elevados que à 573k (300 ºC) o material possui energia para recristalizar. Segundo Callister (1999) aumentando a porcentagem de trabalho a frio a temperatura de recristalização é diminuída a (Figura 24) mostra que para o ferro, o aumento do percentual de trabalho gera redução na temperatura de recristalização, até um valor crítico onde a temperatura se torna constante [7].

44 44 Figura 23 Relação do percentual de trabalho a frio com o coeficiente de encruamento do Al 1050 por laminação assimétrica e posterior tratamento à 573K. Figura 24 - Relação entre o percentual de trabalho a frio e a temperatura de recristalização para o ferro [7]. 4.3 Material após 90% de Redução em Laminação A partir do material recristalizado foram laminadas amostras com 90% de redução, através de seis passes com 15% de redução cada, como exposto na Tabela 3, exceto pela

45 45 aplicação de tratamento de recozimento. O comportamento mecânico antes do tratamento térmico foi analisado a fim de identificar se existem diferenças geradas pelos processos de deformação impostos. A (Figura 25) traz as curvas tensão-deformação para os dois tipos de laminação impostas nas mesmas condições de redução. O comportamento mecânico em tração uniaxial do material após laminação mostra que para ambos os processos de laminação a tensão máxima sofreu grande aumento, entretanto a deformação uniforme foi drasticamente reduzida. Esta deformação uniforme apresentou comportamento semelhante de materiais frágeis, o que pode estar relacionado ao estado encruado que o material se apresenta após as laminações. Os valores do coeficiente de encruamento encontrados para as amostras são: 0,04 e 0,02 respectivamente para laminação assimétrica e simétrica. Figura 25 - Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira Al 1050 após 6 passes de laminação. Por análises das texturas observa-se para os processos de laminação a presença das componentes de textura de laminação (Figura 26, Figura 27). No entanto, a laminação assimétrica apresenta maior presença de componente cubo e corte, sendo a última pretendida para melhorar as propriedades mecânicas do material.

46 46 Figura 26 Textura Al 1050 após 6 passes de laminação assimétrica. Figura 27 Textura Al 1050 após 6 passes de laminação simétrica. Contudo, mesmo obtendo a componente de textura do tipo corte, não se comprovou o diferenças entre a tensão máxima obtida por laminação simétrica e assimétrica, como era esperado. A observação da microestrutura (Figura 28, Figura 29) mostra que para as duas condições de laminação o tamanho de subgrão é muito pequeno e a densidade de discordâncias no interior das células de discordâncias é elevada. Acredita-se, então, que o comportamento mecânico na recarga em tração é dominado pelo encruamento durante a prédeformação em laminação.

47 47 Figura 28- TEM Al 1050 após 6 passos de laminação simétrica. Figura 29 TEM Al 1050 após 6 passos de laminação assimétrica. Na amostra laminada assimetricamente (Figura 29), nota-se que o interior das células de discordâncias possui menor densidade de discordâncias que na amostra laminada simetricamente, o que também pode estar relacionar-se com a inversão da direção de laminação.

48 Material Tratado Termicamente após Laminação Após as laminagens foram realizados tratamentos térmicos de recuperação, para que o efeito do encruamento durante pré-deformação em laminação fosse reduzido. Das temperaturas estudadas serão apresentados os resultados obtidos para 310ºC e 320ºC. As laminações seguiram as mesmas condições da Tabela 3, porém as temperaturas de tratamento térmico foram alteradas. As curvas tensão verdadeira x deformação verdadeira em tração das amostras laminadas e tratadas termicamente a 310ºC e 320ºC durante 60 minutos (Figura 30, Figura 31), permitem concluir que, para ambas as temperaturas, o tratamento térmico provoca uma diminuição da tensão de deformação e aumento da deformação uniforme, sendo este efeito maior para a temperatura de 320ºC. Figura 30 - Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira Al 1050 após 6 passes de laminação seguido de tratamento à 583K por 60min.

49 49 Figura 31 - Curva Tensão verdadeira x Deformação verdadeira Al 1050 após 6 passes de laminação seguido de tratamento à 593K por 60min. O coeficiente de encruamento foi calculado para as situações apresentadas e está apresentado na forma de um gráfico que relaciona a temperatura de tratamento térmico com o coeficiente de encruamento (Figura 32). A laminação assimétrica continua apresentando valores mais elevados de encruamento. Nota-se que com o aumento da temperatura, ocorre um elevado aumento do n para as duas condições de laminação, o que pode ser provocado pelo encruamento do material e respectiva queda da temperatura de recristalização [7].

50 50 Figura 32 Relação entre a temperatura de tratamento térmico e o coeficiente de encruamento do Al 1050 após 6 passes de laminação. As amostras tratadas a 320ºC foram analisadas em TEM, permitindo verificar que a microestrutura é muito semelhante para a laminagem simétrica e assimétrica (Figura 33, Figura 34), apresentando tamanho de subgrão muito próximo e microestrutura mais homogênea para a amostra laminada assimetricamente. Figura 33 TEM Al 1050 após 6 passes de laminação simétrica seguido de tratamento térmico à 320ºC, 60min.

51 51 Figura 34 TEM Al 1050 após 6 passes de laminação assimétrica seguido de tratamento térmico à 320ºC, 60min. As texturas mostraram componentes típicas de laminação para os dois tipos (Figura 35, Figura 36), de pré-deformação. Na laminação assimétrica a componente corte obtida antes do tratamento térmico, não se manteve após o tratamento térmico. As duas amostras apresentam componente de textura cubo, sendo que esta componente é característica de materiais recristalizados [15,23], reforçando assim a hipótese de que a quantidade de deformação imposta no material diminuiu a sua temperatura de recristalização [7]. A amostra laminada assimetricamente apresenta componentes de textura cubo em maior intensidade que a laminada simetricamente, isso justifica o maior coeficiente de encruamento apresentado por esse material. Figura 35 Textura Al 1050 após 6 passes de laminação simétrica seguido de tratamento térmico à 320ºC, 60.

52 52 Figura 36 Textura Al 1050 após 6 passes de laminação assimétrica seguido de tratamento térmico à 320ºC, 60min. 4.5 Material Laminado a partir de Chapa de 1mm Ensaios de laminação foram efetuados para chapas com 1mm de espessura. Nestas amostras foram realizados três tipos de laminação como na (Tabela 4). A utilização da chapa inicial com 1mm de espessura visa a avaliar se a espessura influencia no comportamento mecânico da chapa laminada assimetricamente, pois este tipo de laminação impõe tensões de cisalhamento ao longo da espessura do material. Tabela 4 Condições de laminação a partir da chapa de Al mm. Razão de velocidade entre os rolos Laminação simétrica 1:1 (0,25/0,25 Hz) Redução por passe (%) 15 Inversão da direção de laminação Não Identificação Laminação simétrica (LS) Laminação assimétrica 3:1 (0,25/0,08 Hz) 15 Sim Laminação assimétrica 3:1 (0,25/0,08 Hz) 15 Não Laminação assimétrica reversa (LASR) Laminação assimétrica contínua (LASC) Devido à espessura reduzida as amostras foram submetidas a quatro passes de laminação e serão apresentados os resultados para o passe inicial e final. Após laminação, sem tratamento térmico, podem-se verificar diferenças no comportamento das amostras relativas