Microestrutura e Usinabilidade de Ligas Al-Si(Bi, Mg) e Al-Cu(Mg, Ni) Solidificadas Direcionalmente: Análises Experimentais e com o Uso de Inteligência Artificial

A excelente combinação de uma ampla gama de diferentes propriedades de ligas de alumínio, torna- o segundo metal mais amplamente utilizado depois do aço e ferro fundido. Tais propriedades dependem, principalmente, da adição de elementos de liga e do seu processamento, tais como solidificação, conformação mecânica e tratamento térmico. Dentre esses elementos de liga, os mais comuns são cobre, silício, magnésio, manganês e zinco. Ligas de fundição Al-Cu e Al-Si, como exemplos, adicionadas ou não a elementos de liga como bismuto, magnésio ou níquel têm sido a melhor escolha como materiais para as indústrias automobilística e aeroespacial. Estudos recentes também mostraram que ligas de alumínio com Si (um oligoelemento que pode promover o processo de cicatrização do tecido ósseo), Mg (um material biodegradável utilizado em implantes metálicos) e Cu (reconhecido por sua atividade viral e bactericida) apresentam aplicações promissoras na área médica. Por essas razões, essas ligas têm sido objeto de diversas pesquisas acadêmicas e industriais nas últimas décadas, em especial as que relatam o processo de solidificação. Em todas essas aplicações, durante o processo de fabricação dos componentes, esses irão passar ao menos uma vez pelo processo de usinagem, e, desta forma, o estudo das características que resultam em menores esforços de corte, menor desgaste de ferramenta e melhor acabamento da peça usinada, ou seja, comportamento do material durante o processo de usinagem (usinabilidade) é de fundamental importância. As variáveis do processo de solidificação e as estruturas resultantes podem influenciar significativamente a usinabilidade dos materiais, porém apenas na última década essa relação entre parâmetros térmicos/estruturais e usinabilidade vem ganhando notoriedade. A solução de diversos problemas de engenharia através de Inteligência Artificial (IA) também é bastante interessante, tanto pela forma como estes problemas são representados, como também pelos resultados que geram, uma vez que podem chegar a apresentar um desempenho superior ao dos modelos tradicionais. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo principal estudar a inter-relação entre os processos de solidificação e fabricação em ligas Al-Si(Bi, Mg) e Al-Cu(Mg, Ni), avaliando os efeitos dos parâmetros térmicos e microestruturais na usinabilidade das referidas ligas. Para tanto, experimentos de solidificação direcional, seguidos de usinagem dos materiais solidificados serão realizados. Os parâmetros térmicos e microestruturais de solidificação a serem estudados serão a velocidade de deslocamento da isoterma líquidos (VL), taxa de resfriamento (TR) e os espaçamentos dendríticos (1 ou 2 ou 3) e os de usinabilidade serão temperatura de corte (Tc), desgaste de ferramenta (Vb) e rugosidade superficial da peça usinada (Ra). Além disso, pretende-se analisar a viabilidade do uso de inteligência artificial para predição de parâmetros de usinabilidade. Propõe-se como novidades à literatura e demais meios acadêmicos e industriais, avaliar o processo de solidificação como etapa inicial da verificação da facilidade ou dificuldade de se usinar um material e garantir não apenas melhoras no estado final da peça e barateamento de custos, mas também apresentar a evolução que a adição de determinados elementos de liga pode causar na melhoria do processo de usinagem. Com o uso da inteligência artificial, pretende-se ter uma ferramenta capaz de predizer, ainda antes da solidificação da liga, algumas características de usinabilidade do material.