As ligas de alumínio estão entre os materiais mais versáteis e eficazes para o desenvolvimento de produtos para uso em diversas indústrias. Este material possui excelente resistência, excelente resistência à corrosão, tratabilidade térmica, boa soldabilidade e conformabilidade. Por esta razão, muitos fabricantes utilizam diferentes tipos de ligas de alumínio em diferentes aplicações.
O alumínio está disponível em diferentes graus, cada um com diferentes elementos e propriedades de liga. Portanto, você precisa conhecer as diferenças entre essas classes de liga de alumínio para escolher a mais adequada para o seu projeto. Este guia examina os tipos de ligas de alumínio, suas propriedades, benefícios e aplicações.
O que é liga de alumínio?
A liga de alumínio é uma combinação única de vários elementos metálicos com maior resistência e durabilidade. O alumínio é tradicionalmente leve e possui excelente resistência à corrosão. Essas ligas são criadas pela combinação do alumínio na forma líquida/fundida com outros elementos, que posteriormente esfria e solidifica para formar um material sólido homogêneo. Os outros elementos que se combinam com o alumínio para formar essas ligas podem representar até 15% da massa total.
Exemplos destes elementos adicionais incluem zinco, ferro, magnésio, cobre e silício. Mais importante ainda, a adição destes elementos ao alumínio confere à liga melhor condutividade elétrica, resistência à corrosão, trabalhabilidade e resistência do que os elementos de metal puro.
Propriedades do alumínio
O alumínio possui muitas propriedades excelentes que o tornam famoso e amplamente utilizado na maioria das aplicações. Aqui estão alguns deles:
Resistência à corrosão
O alumínio forma uma fina camada natural de óxido que protege o metal das reações do meio ambiente. Portanto, é adequado para diversas aplicações onde possa estar exposto a influências corrosivas, tais como: B. em veículos. No entanto, você deve observar que as ligas de alumínio têm maior resistência à corrosão do que o alumínio puro.
Luz
O peso padrão do alumínio é exatamente 2,7 g/cm³, cerca de um terço do peso do aço. Seu peso leve ajuda a reduzir significativamente os custos de fabricação. Normalmente, o alumínio é usado em automóveis para reduzir peso e aumentar a capacidade de carga. Além disso, você pode ajustar a composição dos tipos de liga de alumínio para alterar o peso dependendo da aplicação.
Condutividade elétrica e térmica
Devido ao seu peso, o alumínio é um excelente condutor de eletricidade e calor. Sua condutividade elétrica e térmica é duas vezes maior que a do cobre. Portanto, é frequentemente utilizado para a construção de linhas de transmissão de energia. Ele também atua como um excelente dissipador/distribuidor de calor, tornando-o a escolha ideal para dispositivos que exigem dissipação de calor rápida e rápida.
Aplicações de ligas de alumínio
Aqui estão alguns dos usos mais comuns das ligas de alumínio.
Indústria aeroespacial
A indústria aeronáutica geralmente exige ligas de alumínio leves e fortes. Essas ligas devem ter uma excelente relação resistência/peso, ao mesmo tempo que se ajustam perfeitamente à faixa orçamentária. Além disso, o uso de tipos de alumínio em aeronaves ajuda a prevenir danos prematuros à aeronave devido a condições ambientais desfavoráveis.
Setor de saude
Os produtos de alumínio ajudaram o setor de saúde a manter seu alto nível de limpeza e biocompatibilidade. Diversos instrumentos médicos, como cirúrgicos e ortopédicos, são feitos de diferentes tipos de alumínio. Os fabricantes também fabricam outros dispositivos de uso geral, como bandejas e recipientes de alumínio.
Indústria automobilística
Os fabricantes de veículos utilizam classes de alumínio para tornar os veículos ideais leves, ecológicos e duráveis. Os fabricantes usam várias peças de alumínio fundido em carros para torná-los manobráveis e robustos devido à alta durabilidade e às propriedades leves das ligas de alumínio.
Engenharia elétrica e eletrônica
Os fabricantes de eletrônicos de consumo utilizam continuamente vários tipos de ligas de alumínio na fabricação de produtos devido à sua alta condutividade térmica. Os fabricantes aproveitam a excelente condutividade térmica do alumínio ao produzir componentes como componentes de resfriamento de processadores gráficos e dissipadores de calor.
Como você reconhece os graus das ligas de alumínio?
Geralmente, você pode identificar a liga de alumínio usando um modelo de identificação de 4 dígitos. Cada número na tabela de classificação de alumínio representa um aspecto diferente do metal ligado e geralmente é escrito antes do elemento de metal puro para maior clareza. Exemplo: alumínio 5052.
Os números representam unidades separadas, como liga de aço, liga de titânio ou outras ligas. Aqui está uma análise do principal elemento de liga que cada primeiro dígito representa:
- “1” significa que não há elementos de liga e é alumínio puro.
- “2” significa cobre
- “5” significa magnésio
- “6” significa magnésio e silício
- “7” significa zinco
- “8” é reservado para todos os outros componentes de liga
Observe que esses números podem identificar toda a lista de ligas de alumínio. Por exemplo, se “2” representa cobre, todas as ligas de alumínio-cobre são referidas como “série 2xxx”.
Além disso, o segundo dígito indica se a liga possui condições especiais de liga e se foi alterada em relação ao seu estado original. No entanto, o dígito permanece “0” se não houver alterações especiais. O terceiro e quarto dígitos são normalmente usados para serializar e diferenciar ligas individuais.
Uma série 1xxx (alumínio puro que contém exatamente 99% de alumínio), onde os dois últimos dígitos indicam o teor mínimo de alumínio acima de 99%. Por exemplo, o alumínio 1060 contém pelo menos 99,60% de alumínio puro.
Diferentes graus de ligas de alumínio
Sete ligas básicas diferentes na faixa de 1xxx a 7xxx estão disponíveis para uso industrial. Cada um com uma combinação numérica única e diferentes proporções e pares. Aqui está a lista de ligas de alumínio padrão para uso industrial:
Série 1xxx
Esta classe de ligas é chamada de série de alumínio puro porque consiste em 99% ou mais de alumínio puro. Estas ligas oferecem uma resistência à tração de exatamente 10 a 27 ksi. Geralmente são soldáveis, mas não tratáveis termicamente, pois são suscetíveis a altas temperaturas.
Essas ligas possuem excelente condutividade elétrica e térmica. Além disso, sua excelente resistência à corrosão os torna ideais para a fabricação de tanques e tubulações de produtos químicos.
Série 2xxx
O cobre é o principal elemento de liga da série 2xxx, com quantidades significativas de magnésio, manganês, silício e outros elementos. O cobre, o principal elemento de liga do tipo de alumínio da série 2xxx, tem uma resistência à tração de 27 a 62 ksi. Essas classes são altamente usináveis e mantêm alta resistência em uma ampla faixa de temperatura, tornando-as adequadas para a indústria aeroespacial.
Embora as ligas da série 2xxx sejam fortes e tenazes, elas apresentam menor resistência à corrosão do que outros tipos de ligas de alumínio. Portanto, você pode considerar revestir ou pintar essas ligas de alumínio para melhorar sua vida útil.
Série 3xxx
O tipo de alumínio da série 3xxx contém magnésio e manganês como principal elemento de liga. Confere ao alumínio uma excelente resistência mecânica, que mantém em uma faixa de temperatura mais ampla do que o alumínio puro.
Esses tipos de alumínio normalmente não são tratáveis termicamente e têm resistência à tração variando de 16 a 41 ksi. A liga 3004 é um excelente exemplo de liga adequada para embalar produtos de consumo desta classe.
Série 4xxx
O tipo de alumínio da série 4xxx é a única categoria que inclui ligas de alumínio tratáveis termicamente e não tratáveis termicamente. Quando o silício é adicionado ao alumínio como elemento de liga primário, ele reduz os pontos de fusão e melhora a fluidez das ligas da série 4xxx em sua forma fundida/líquida. Embora o silício não seja inerentemente tratável termicamente, algumas ligas de silício contêm cobre ou magnésio, o que as faz responder positivamente ao tratamento térmico.
série 5xxx
A série 5xxx tem o magnésio como principal elemento de liga. Estas ligas de alumínio são normalmente muito fortes, altamente resistentes à corrosão e aos álcalis, perfeitas para aplicações marítimas e podem ser soldadas facilmente. Devido à sua alta conformabilidade, podem ser facilmente puncionados, dobrados, enrolados, estirados e torcidos.
O alumínio 5083 é um excelente exemplo de classe de alumínio da série 5xxx que é amplamente utilizado para aplicações industriais devido à sua resistência à água do mar e a vários produtos químicos industriais.
Série 6xxx
As ligas 6xxx consistem em magnésio e silício, que formam siliceto de magnésio. Estas ligas de alumínio são facilmente moldáveis, soldáveis e tratáveis termicamente. A liga 6061 é a liga de alumínio mais comum da série 6xxx e possui excelente resistência à corrosão e boa resistência. Portanto, é frequentemente usado para fazer estruturas de barcos e caminhões.
Ligas fundidas vs. ligas forjadas: Quais são as diferenças?
Ligas fundidas e ligas forjadas são as principais categorias de ligas de alumínio. Existem várias diferenças significativas entre ligas de alumínio fundidas e forjadas.
elementos de liga metálica
As ligas forjadas contêm menos outros metais do que as ligas fundidas. Em geral, as ligas forjadas contêm ≤4% de elementos de liga em comparação com >22% para ligas fundidas. Embora esta diferença possa parecer intangível, ela tem um impacto maior nas propriedades materiais destas ligas.
A ductilidade de uma liga de alumínio diminui quando outros elementos de liga são adicionados. Isso faz com que a maioria das ligas fundidas sejam suscetíveis à fratura frágil. Por outro lado, você pode aumentar a resistência, a resistência à corrosão e a condutividade das ligas de alumínio forjado adicionando vários elementos de liga, mantendo sua flexibilidade e outras propriedades positivas.
Técnicas de fabricação
Porém, a maior diferença entre essas duas categorias está na tecnologia de fabricação pela qual essas ligas passam antes da criação do produto final. As ligas fundidas geralmente deixam seu molde na forma sólida precisa e desejada.
As ligas forjadas, por outro lado, requerem várias alterações na forma sólida. Portanto, as diferenças na fabricação muitas vezes têm um impacto significativo nas possíveis formas e propriedades físicas dos produtos finais.
Características
As ligas de alumínio fundido têm pontos de fusão mais baixos e menor resistência à tração do que o alumínio forjado. O alumínio-silício é a liga de alumínio mais comumente usada porque sua alta concentração de silício facilita a fundição. O alumínio forjado é mais comumente usado e os fabricantes produzem produtos por meio de extrusão ou laminação de alumínio.
Tipos de liga de alumínio comumente usados para usinagem
Esta seção explica os diferentes tipos de ligas de alumínio que você pode usar para usinar seus produtos.
Alumínio 6061
O alumínio 6061 tem silício e magnésio como principais componentes. Sua resistência, resistência à corrosão, soldabilidade e tratabilidade térmica o tornam adequado para diversas aplicações. Ele se adapta bem à tecnologia de extrusão e a aplicação do revenido T6 ajuda a torná-lo mais resistente e durável. Da mesma forma, pode ser bem anodizado para obter um acabamento estético melhorado.
Alumínio 7075
A liga de alumínio 7075 é uma liga forte com excelente resistência, semelhante ao aço. Seus elementos de liga mais importantes são o cobre e o zinco. É utilizado em aplicações que requerem excelente resistência, como naves espaciais, aeronaves, etc. Embora não seja soldável, é forte, moderadamente soldável e resistente a tensões.
Alumínio 5052
O alumínio 5052 é uma liga confiável com excelente resistência à corrosão e resistência moderada. É ideal para aplicações em água salgada porque a liga não contém cobre. O equipamento marítimo é a peça mais comum feita de alumínio 5052. No entanto, 5052 pertence à classe de liga de alumínio 5xxx e, portanto, não pode ser tratado termicamente.
Alumínio 6063
A liga de alumínio 6063 é composta de magnésio e silício e é frequentemente chamada de alumínio arquitetônico devido à sua resistência moderada e alta ductilidade. É muito compatível com moldagem. Além disso, o alumínio 6063 é altamente resistente à corrosão devido à sua composição de siliceto de magnésio.
As peças comuns feitas de alumínio 6063 incluem produtos arquitetônicos, móveis, tubos, etc. O alumínio gravado a laser também é compatível com este tipo de alumínio.
Considerações para escolher o tipo certo de liga de alumínio
Escolher o tipo apropriado de alumínio para o seu projeto é fundamental para obter resultados ideais. Aqui estão os fatores mais importantes que você deve considerar antes de escolher uma liga de alumínio.
1. Avalie a usinabilidade
A classificação de usinabilidade de uma liga de alumínio indica a compatibilidade do material com os processos de usinagem CNC de alumínio. É útil saber que o alumínio 6061-T6, o alumínio 2011 e o alumínio 7075 são ligas adequadas com classificações de usinabilidade altas a moderadas. Portanto, você pode usar esses materiais para produzir peças complexas com requisitos complicados.
2. Custos e disponibilidade de materiais
Na hora de escolher um material para o seu projeto, é importante considerar o custo da liga de alumínio. Encontre um equilíbrio entre o seu orçamento e o custo do material com as propriedades ideais para o seu projeto. Desta forma você cria uma base eficiente para o seu processo de produção.
Além disso, os preços do tipo de alumínio selecionado determinam a disponibilidade da liga de alumínio. Um tipo escasso de alumínio retarda o processo de fabricação. Por exemplo, o alumínio 7075 oferece excelente usinabilidade, mas é extremamente caro. Por outro lado, o alumínio 6061 é muito mais barato e possui menor dureza e resistência à tração, facilitando a usinagem.
3. Tratamento térmico
O tratamento térmico envolve o tratamento de ligas de alumínio a temperaturas extremas para melhorar sua resistência e durabilidade. Portanto, você deve descobrir quais séries de alumínio são tratáveis termicamente e quais não são.
No entanto, é útil saber que as ligas de alumínio das séries 2xxx, 6xxx e 7xxx são tratáveis termicamente. Você pode tratar termicamente peças feitas com essas ligas para melhorar a resistência dos produtos acabados.
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Concluindo
O alumínio é um material metálico comumente usado com propriedades versáteis que dependem da composição elementar. Vários tipos de ligas de alumínio possuem propriedades diferentes, tornando-as adequadas para diferentes aplicações. Por isso, é importante entender bem as diferenças entre essas ligas de alumínio para escolher o material ideal para seus projetos.
Perguntas frequentes
As ligas de alumínio enferrujam?
A qualidade de todos os materiais metálicos deteriora-se com o tempo se não forem devidamente cuidados. Embora o alumínio não enferruje, há uma grande chance de corrosão. No entanto, a camada de óxido de alumínio na superfície protege o material da corrosão.
Qual liga de alumínio entre 6061 e 7075 é mais fácil de usinar?
A liga de alumínio 6061 tem diversas vantagens em comparação ao alumínio 7075 quando se considera o processo de fabricação. Isso ocorre porque o 6061 tem menor dureza e resistência à tração e, portanto, é mais fácil de usinar do que o 7075.
