Estudo do comportamento da porosidade via simulação numérica para produtos injetados em alúminio sob pressão

Abstract

Resumo: A porosidade resultante do processo de injeção de alumínio sob pressão corresponde a 35% da falha desse processo. A determinação da origem dos poros e definição dos mecanismos de solução é complexa, pois há vários fatores que induzem a sua ocorrência. Assim, é comum se empregar alternativas de processo e de engenharia para tentar resolver o problema. Diante de tal complexidade, procurou-se propor alternativas de como aplicar os métodos dos elementos finitos para minimizar a probabilidade da ocorrência de poros em produtos injetados em alumínio através do processo HPDC. Procurou-se, ainda, verificar quais seriam as melhores configurações de engenharia e de processo objetivando diminuir o volume de poros em produtos injetados em alumínio culminando com o desenvolvimento de uma equação que represente o comportamento e a origem da porosidade. Para estudar a origem e o comportamento da porosidade foram analisadas algumas condições de projeto e de processo, nas quais foram realizadas simulações computacionais, utilizando-se os softwares Magma e Click2Cast, para injeção de alumínio sob pressão e Jump para análise estatística de resultados. Observou-se que através de fluxo e de solidificação, pode-se entender o comportamento da porosidade em produtos injetados em alumínio sob pressão. Verificou-se ainda que a velocidade no canal de alimentação e o tempo de preenchimento não interferem na origem de porosidade, porém o menor tempo de solidificação é o parâmetro de injeção que resulta em um menor volume de porosidade. A partir do levantamento de um banco de dados, foi possível desenvolver uma equação estatística para descrever o comportamento da porosidade incluindo todos os parâmetros de injeção utilizados no processo HPDC.

Abstract: The resulting porosity is responsible to 35% of failures on the high pressure aluminum die casting process. The determination of the origin and setting the pore elimination is a complex mechanism. There are several factors that induce their occurrence. Thus, it is common to employ process and engineering alternatives in order to try to solve the issue. Faced with such complexity we tried to understand how to apply the finite element methods to minimize the occurrence of pores in highpressure die casting products. The motivation was to determine the best engineering and process settings to reduce the pore volume in aluminum injected products. The aim of this study was to develop a methodology in order to generate an equation that represents the porosity behavior. In order to do that, the results obtained with the variation of some boundary conditions which were applied to computer simulations in commercial dedicated software (Magma, Click2Cast and Jump) were analyzed. It was observed that a flow and solidification analysis of the product in the mold can determine the probability of occurrence of pores in the product already during injection process.