Influência do tratamento térmico na vida em fadiga de fios de alumínio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Diniz, Layse Mendes
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/34979
Resumo: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018.
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spelling Influência do tratamento térmico na vida em fadiga de fios de alumínioCabos elétricos - fadigaLigas de alumínio - tratamento térmicoFios de alumínioCabos condutoresDissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018.A configuração do sistema de distribuição de energia elétrica brasileira tem por base linhas de distribuição aéreas. Os cabos condutores usados nessas linhas podem sofrer rupturas causadas, principalmente, por fadiga eólica, resultando na interrupção de fornecimento de energia para milhões de consumidores. Esses cabos, em sua maioria, são constituídos por fios de alumínio termicamente tratados, devido às vantagens em relação aos condutores de alumínio puro ou de alumínio com alma de aço. Dentre as vantagens, destacam-se a excelente relação resistência/peso e melhores propriedades mecânicas obtidas pelo adequado tratamento térmico. Dentre as ligas usadas para confecção de cabos condutores, destacam-se as da serie 6000, que possuem o magnésio (Mg) e o silício (Si) como principais elementos de liga. Nessas ligas, o silício e o magnésio combinam-se para formar a fase intermetálica Mg-Si. A precipitação controlada desse precipitado durante o tratamento térmico resulta no aumento da resistência mecânica e da dureza da liga. Este trabalho teve como objetivo realizar um estudo do efeito do tratamento térmico na vida em fadiga de fios de alumínio presentes nos cabos condutores de energia elétrica fabricados a partir da liga 6201. Alguns corpos de prova obtidos dos fios foram submetidos aos seguintes tratamentos térmicos: solubilização numa temperatura de 470°C, 510°C e 550°C, e envelhecimento artificial a 170°C por períodos entre 4 e 20 horas. Outros corpos de prova forma submetidos somente à solubilização. Tanto as amostras solubilizadas quanto as solubilizadas e envelhecidas foram submetidas a testes de dureza. Ensaios de fadiga e tração foram realizados nas amostras solubilizadas a 550°C e nas amostras solubilizadas a 550°C e envelhecidas por 20h. Após os testes de fadiga as amostras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura e de transmissão. Observou-se maiores valores de dureza, resistência à tração e maior vida em fadiga para amostras que foram submetidas ao envelhecimento. Esses valores superiores nas propriedades mecânicas estáticas e dinâmicas estão associados aos tratamentos combinados de solubilização e envelhecimento que geraram precipitados Mg-Si com menores tamanhos, maior número e distribuídos homogeneamente na matriz de alumínio, responsáveis por obstruir a movimentação das discordâncias. A incompatibilidade dimensional entre os átomos do soluto (Mg e Si) e da matriz (Al) da amostra solubilizada a 550°C e envelhecida artificialmente por 20 horas durante a precipitação geraram campos de deformação na região circunvizinha. As partículas precipitadas e os campos de deformação adjacentes a estas partículas causadas pelo envelhecimento atuaram como obstáculos e promoveram obstrução/retardo no movimento das discordâncias durante o ensaio de fadiga do fio, resultando em maiores valores de resistência à fadiga da amostra solubilizada a 550°C e envelhecida artificialmente por 20 horas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).The configuration of the Brazilian electricity distribution system is based on overhead distribution lines. The conductor cables used in these lines can suffer ruptures caused mainly by wind fatigue, resulting in the interruption of energy supply for millions of consumers. These cables are mostly composed of heat treated aluminum wires due to the advantages over pure aluminum or steel core aluminum conductors. Among the advantages, the excellent resistance / weight ratio and the better mechanical properties obtained by the appropriate heat treatment stand out. Among the alloys used to make conductive cables, the most outstanding are the 6000 series, which have magnesium (Mg) and silicon (Si) as the main alloying elements. In these alloys, silicon and magnesium combine to form the Mg-Si intermetallic phase. The controlled precipitation of this precipitate during the heat treatment results in the increase of the mechanical strength and the hardness of the alloy. The objective of this work was to study the effect of heat treatment on fatigue life of aluminum wires present in the conductors of electric power made from alloy 6201. Some samples obtained from the wires were subjected to the following thermal treatments: solubilization at a temperature of 470°C, 510°C and 550°C, and artificial aging at 170°C for periods between 4 and 20h. Other test bodies are submitted to solubilization only. Both the solubilized and the solubilized and aged samples were subjected to hardness tests. Fatigue and tensile tests were performed on samples solubilized at 550°C and on samples solubilized at 550°C and aged for 20h. After the fatigue tests the samples were characterized by scanning and transmission electron microscopy. It was observed higher values of hardness, tensile strength and fatigue life for samples that were submitted to aging. These higher values in the static and dynamic mechanical properties are associated to the combined solubilization and aging treatments that generated smaller Mg-Si precipitates with larger numbers and homogeneously distributed in the aluminum matrix, responsible for obstructing the movement of the dislocations. The dimensional incompatibility between the solute atoms and the matrix of the sample aged artificially for 20h during the precipitation generated deformation fields in the surrounding region. The precipitated particles and the deformation fields adjacent to these particles caused by aging acted as obstacles and promoted retardation in the movement of dislocations during the wire fatigue test, resulting in higher values of fatigue resistance of the sample aged artificially.Faculdade de Tecnologia (FT)Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)Programa de Pós-Graduação em Ciências MecânicasSilva, Cosme Roberto Moreira daDiniz, Layse Mendes2019-07-10T20:21:39Z2019-07-10T20:21:39Z2019-07-102018-12-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfDINIZ, Layse Mendes. Influência do tratamento térmico na vida em fadiga de fios de alumínio. 2018. 157 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.http://repositorio.unb.br/handle/10482/34979A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNB2024-02-08T21:39:59Zoai:repositorio.unb.br:10482/34979Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.unb.br/oai/requestrepositorio@unb.bropendoar:2024-02-08T21:39:59Repositório Institucional da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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