Pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), ligado ao Departamento de Energia dos Estados Unidos, publicaram um estudo que mostra como um inovador processo de extrusão do alumínio, desenvolvido pela instituição em 2019, pode viabilizar economicamente a produção de extrudados da liga 7075.
Essa liga tem uma relação resistência-peso 85% maior que a da família 6XXX, a mais utilizada em componentes estruturais. No entanto, o custo da 7075 também é 30% maior com o processo convencional de extrusão – o que torna sua aplicação restrita ao setor aeronáutico.
O custo mais elevado se explica pela dificuldade de extrusão — a liga 7075 é considerada, dentre as de alumínio comercialmente disponíveis, a mais difícil de ser extrudada. É necessária uma grande carga de energia para, além de aquecer o metal, forçá-lo a passar pela matriz. O processo ainda ocorre de forma lenta, de 1 a 2 metros por minuto, e acelerar o procedimento implica em quebras ou rachaduras.
“Essa diferença de valores é aceitável para aplicações aeronáuticas, em que a redução de peso pode ser obtida a um custo mais elevado, pois é compensada por maior eficiência no consumo de combustível, melhora na capacidade de manobra e redução no custo de lançamento. No entanto, para os veículos, isso é um fator limitante que nós esperamos mudar”, disse Scott Whalen, cientista de materiais do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), que ajudou a desenvolver o ShAPE.
Nova técnica
A técnica utilizada pela equipe do PNNL foi desenvolvida originalmente visando a extrusão a partir de pó de alumínio e foi batizada de ShAPE — Shear Assisted Processing and Extrusion —, ou cisalhamento assistido para processamento e extrusão, em português.
Os resultados do recente estudo mostram uma velocidade dez vezes maior na produção em relação ao processo de extrusão convencional, com a produção de 12,2 metros por minuto – sem nenhum comprometimento da qualidade.
O ShAPE utiliza metade da energia necessária na extrusão convencional, uma vez que utiliza temperatura mais baixa. No entanto, ele adiciona movimento rotacional à extrusão linear convencional, criando calor suficiente para aquecer o metal, fazendo com que ele flue e se deforme conforme é empurrado por meio da matriz, permitindo maior velocidade.
Outra importante constatação do estudo é que as peças produzidas apresentaram alongamento 50% maior, propriedade que ajuda na absorção de energia durante uma colisão. Na área automobilística, a técnica tem muitas aplicações, como trilhos de teto, travessas e subchassis, dentre outros componentes estruturais.
