Análise comparativa entre diferentes materiais utilizados em defletores de calor para veículos automotivos

Abstract

Este trabalho teve como objetivo avaliar comparativamente diferentes materiais quando aplicados em defletores de calor (na forma construtiva de uma camada) para veículos automotivos. Para isso, foram utilizados quatro materiais metálicos diferentes, sendo eles: i) aço revestido com alumínio e silício, comercialmente chamado de Aço Aluminizado; ii) aço revestido com alumínio puro, através do processo de cladização, comercialmente chamado de Alu-Clad; iii) alumínio liso com acabamento superficial em lavragem européia, chamado comercialmente de alumínio puro gofrado; e iv) aço inoxidável austenítico. Através do ensaio de resistência térmica avaliou-se a condutividade térmica destes materiais, considerou-se o modo de condução, que é principal modo de transmissão de calor em defletores para veículos automotivos. Para comparativo de eficiência dos materiais utilizou-se um parâmetro, eficaz e prático aplicado na indústria, chamado de Fator de Eficiência, a partir do qual é estabelecido uma correlação entre as temperaturas interna e externa observadas no ensaio de resistência ao calor. O aspecto superficial também foi avaliado após ensaio por MEV e medida de rugosidade. Quase todos materiais se mostraram adequados a aplicação como defletores de calor para veículos automotivos, apenas o aço inoxidável apresentou um superdimensionamento quanto as propriedades mecânicas analisadas. Todos os materiais apresentaram resultados eficientes no que diz respeito a condução de calor para aplicação proposta. Além disso, os resultados obtidos mostraram um desempenho superior para o material Alu-Clad. Todos os materiais analisados, a exceção do alumínio puro gofrado, não apresentaram alterações de morfologia superficial e rugosidade após o teste de resistência ao calor. Ainda assim, para nenhum dos materiais testados verificou-se o comprometimento das propriedades requeridas para uso em defletor de calor automotivo nas temperaturas empregadas neste trabalho.

The objective of these work was the comparison of different materials applied to heat shield products (one-layer constructive form) for automotive vehicles. In order to accomplish the objective, the following materials were selected: i) Aluminum and silicon coated low carbon steel; ii) Aluminum cladding low carbon steel, known in the industry as Alu-Clad; iii) Embossed aluminum; e iv) Austenitic stainless steel. The conductivity of these materials was evaluated trough heat resistance test, only heat conduction was considered in these study, which is the main form of heat transfer in heat shield application. An Efficiency Factor, which is a practical and effective parameter, was applied in order to compare the efficiency of the materials, by using this metric was possible establish a relationship between internal and externa temperatures acquired in the heat resistance test. The superficial aspects of every material were analyzed trough MEV images and roughness measurements. Almost all samples presented mechanical properties that were applicable in automotive vehicle heat shield products, only austenitic stainless steel presented oversizing mechanical properties. Alu-Clad showed superior performance when it comes to heat resistance, although all the materials presented efficient results in this matter. Only the embossed aluminum showed superficial morphology changes after the heat resistance test, still none of the analyzed materials presented any kind of properties compromising after the test.