Caracterização mecânica da liga de alumínio AA7075-T6 com alteração superficial: anodização dura, níquel duro químico e nitretação a plasma

Abstract

A constante busca por aperfeiçoamento e sustentabilidade dos processos produtivos, é uma necessidade latente no processo de injeção de peças termoplásticas. Embora existam inúmeras vantagens, a utilização de alumínio como matéria prima para fabricação de moldes ainda é pouco difundida, estando restrita, em sua maioria, à fabricação de protótipos ou pequenos lotes de peças. Já em países desenvolvidos, montadoras e outros setores, utilizam moldes em alumínio para injeção de resinas termoplásticas há anos, com excelentes resultados. Os principais fatores que limitam a utilização do alumínio como matéria-prima para fabricação de moldes estão relacionados à menor resistência mecânica, em relação aos aços comumente utilizados e o desconhecimento dos benefícios da alta condutividade térmica para obtenção de um processo produtivo com alta produtividade e qualidade. Analisando o processo produtivo desde o projeto do molde para injeção de peças termoplásticas, buscou-se estudar a viabilidade da otimização da matéria-prima comumente utilizada para a fabricação de moldes para injeção, através do emprego da liga de alumínio 7075-T6 com tratamento superficial. Assim, para fins comparativos foram realizados tratamentos superficiais de nitretação a plasma, anodização dura e revestimento com níquel duro químico, em liga de alumínio 7075-T6, visando o aprimoramento das propriedades mecânica e tribológicas na liga de alumínio estudada. Foram avaliados aspectos técnicos para fabricação de moldes, através dos ensaios de dureza Vickers, rugosidade, condutividade térmica e pino sobre disco para mensurar a variação das propriedades tribológicas.

Abstract: The constant search for improvement and sustainability of production processes is a latent need in the injection process of thermoplastic parts. Although there are numerous advantages, the use of aluminum as a raw material for manufacturing molds is still not very widespread, being mostly restricted to the manufacture of prototypes or small batches of parts. In developed countries, car manufacturers and other sectors have been using aluminum molds for the injection of thermoplastic resins for years, with excellent results. The main factors that limit the use of aluminum as a raw material for manufacturing molds are related to its lower mechanical resistance, in relation to commonly used steels, and the lack of knowledge of the benefits of high thermal conductivity for obtaining a production process with high productivity and quality. Byanalyzing the production process from the design of the mold for injection of thermoplastic parts, we sought to study the feasibility of optimizing the raw material commonly used for the manufacture of injection molds, through the use of 7075-T6 aluminum alloy with surface treatment. For comparative purposes, surface treatments of plasma nitriding, hard anodizing and chemical nickel plating were performed on 7075-T6 aluminum alloy, aiming at improving the mechanical and tribological properties of the aluminum alloy studied. Technical aspects for mold manufacturing were evaluated through Vickers hardness, roughness, thermal conductivity and pin-on-disc tests to measure the variation of tribological properties.