O que é Alumínio? Visão Geral do Material e Considerações de Projeto

Alumínio , também denominado Alumínio , é o metal não ferroso mais utilizado devido às suas características únicas que não são encontradas em metais à base de ferro. Compreender suas propriedades e selecionar a classe correta, o método de processamento e o tratamento térmico adequado são essenciais ao projetar produtos. Vamos ’explorar os diferentes tipos e propriedades do alumínio.

Principais Características do Alumínio

O alumínio possui várias características excelentes, incluindo: leve, resistente, resistente à corrosão, maleável, alta condutividade térmica, alta condutividade elétrica, reciclável, não magnético, resistente a baixas temperaturas, reflexivo ao calor e à luz, visualmente atraente e não tóxico.

Leve

O alumínio tem uma gravidade específica (densidade) de cerca de 2,7, aproximadamente um terço do aço. Seu peso leve o torna altamente desejável em indústrias como transporte (aeronaves, satélites e trens-bala), construção civil e eletrônicos (telefones celulares).

Forte

A liga de alumínio puro com outros metais pode aumentar sua resistência específica. Ligas como a série 7000, que são tratadas termicamente com zinco e magnésio adicionados, apresentam excelente resistência. O A7075 (duralumínio extra super), por exemplo, é amplamente utilizado em peças de aeronaves.

Resistente à corrosão

O alumínio reage prontamente com o oxigênio, formando uma película de óxido densa em sua superfície que atua como uma camada protetora, impedindo a corrosão. Sua alta resistência à corrosão o torna ideal para aplicações marítimas, construção naval e arquitetônicas. Há também relatos de ausência de problemas mesmo após 30 anos de uso em áreas expostas a maresias.

Funcional

O alumínio é altamente maleável, tornando-o adequado para diversos métodos de processamento. Seu baixo ponto de fusão e boas características de fluidez o tornam ideal para fundição. Pode ser facilmente cortado e soldado, permitindo a criação de uma grande variedade de formas, desde formas de paredes finas, como folhas de alumínio, até formas complexas.

Alta Condutividade Térmica

Alumínio ’sua condutividade térmica é aproximadamente três vezes maior que a do ferro, tornando-o ideal para uso em radiadores de automóveis, trocadores de calor e radiadores para dispositivos eletrônicos.

Alta Condutividade Elétrica

O alumínio conduz duas vezes mais corrente que o cobre de mesmo peso. Essa propriedade, combinada com sua leveza, torna-o um material atrativo para linhas de transmissão de energia. Isso ajuda a aumentar o espaçamento entre torres e reduzir custos.

Reciclável

O alumínio não se deteriora facilmente, mesmo após uso prolongado, e possui um ponto de fusão baixo, o que o torna facilmente reciclável mediante a fusão do produto após o uso. A reciclagem do alumínio exige apenas 3% da energia necessária para fabricar produtos novos, e a qualidade do alumínio reciclado é quase equivalente à dos produtos novos.

Não magnéticos

O alumínio é não magnético e não é afetado por campos magnéticos ao seu redor. Essa propriedade o torna adequado para uso em antenas parabólicas, equipamentos médicos, bússolas magnéticas e produtos relacionados à supercondutividade. Além disso, é mais barato do que outros materiais não magnéticos, como ouro, prata e cobre.

Resistente a Baixas Temperaturas

Mesmo em temperaturas extremamente baixas, como nitrogênio líquido (-196 °F) e oxigênio líquido (-183 °F), o alumínio mantém sua resistência e pode até aumentar em resistência. Essa propriedade o torna adequado para uso em instalações de baixa temperatura, tanques de GNL (gás natural liquefeito), exploração espacial e biotecnologia.

Reflexivo de Calor e Luz

O alumínio tem a capacidade de refletir raios infravermelhos, raios ultravioleta e ondas eletromagnéticas. O aumento de sua pureza ou a aplicação de um acabamento espelhado pode aumentar ainda mais sua refletância, tornando-o adequado para uso em refletores de aquecimento, trajes espaciais e espelhos poligonais.

Atraente Visualmente

O alumínio possui uma beleza natural, que pode ser realçada por tratamentos superficiais como o tratamento Alumite. Também pode ser colorido utilizando coloração eletrolítica, sendo adequado para uso em fachadas de edifícios e materiais de embalagem.

Não tóxico

O alumínio não reage com alimentos e é não tóxico. Mesmo se ingerido, mais de 99% dele é excretado pelo corpo, não causando danos ao solo. É comumente utilizado em recipientes de embalagem para alimentos e medicamentos e em dispositivos médicos.

Considerações ao Usar Alumínio

Embora o alumínio tenha muitas características excelentes, também existem algumas considerações:

Resistência inferior em comparação com o aço

Embora o alumínio tenha uma excelente resistência específica, sua resistência é inferior à do aço. É adequado para estruturas macias e maleáveis, como asas de aviões, mas pode não ser adequado para peças que exigem alta resistência, como engrenagens.

Considerações de corrosão

Embora o alumínio seja resistente à ferrugem, ele pode corroer em ambientes salinos ou ao entrar em contato com metais diferentes. Para prevenir a corrosão, pode ser necessário um tratamento alúmite.

Alto Coeficiente de Expansão Linear

O alumínio tem um coeficiente de expansão linear quase duas vezes maior que o dos materiais à base de ferro. Peças submetidas a grandes tensões térmicas e que são repetidamente aquecidas e resfriadas podem sofrer falha por fadiga térmica.

Sem Limite de Fadiga

Diferentemente dos materiais ferrosos, o alumínio não possui um limite de fadiga —o limite inferior de tensão no qual a fadiga metálica não ocorre. Portanto, durante o projeto, é necessário comparar a tensão flutuante que ocorre durante o uso com o diagrama SN para garantir que não haja problemas de resistência mesmo que trincas se desenvolvam ao longo da vida útil esperada do produto.

Difícil de soldar

Alumínio ’a película de óxido de alumínio tem um ponto de fusão elevado de cerca de 3632 °F, exigindo sua remoção antes da soldagem. Além disso, a alta condutividade térmica e o baixo ponto de fusão do alumínio fazem com que o calor durante a soldagem seja rapidamente transmitido ao metal base, o que pode causar a queda do metal base. A soldagem de alumínio exige um controle cuidadoso da velocidade da tocha de soldagem. Para melhores resultados, considere utilizar uma empresa com histórico comprovado em soldagem de alumínio. ’a soldagem de alumínio exige um controle cuidadoso da velocidade da tocha de soldagem. Para melhores resultados, considere utilizar uma empresa com histórico comprovado em soldagem de alumínio.

Tipos típicos de alumínio

O alumínio puro tem baixa resistência, portanto, geralmente são adicionados outros metais para formar uma liga. Ao adicionar ferro, zinco, magnésio, cobre, etc. ao alumínio, podem ser criados diversos tipos de ligas.

Os materiais de alumínio industriais são amplamente classificados em ligas de alumínio laminado e ligas de alumínio fundido, dependendo do uso do produto final ’o alumínio laminado pode ser processado por meio de deformação plástica, enquanto o alumínio fundido é usado para fundição. Vamos ’analisar os tipos de ligas de alumínio laminado aqui.

Ligas de alumínio laminado

• liga de Alumínio 1050

a Liga de Alumínio 1050 (1050 AA) é uma liga típica de alumínio puro. Embora tenha baixa resistência, possui excelente usinabilidade e resistência à corrosão, sendo adequada para itens decorativos e linhas de transmissão de energia.

• ligação de Alumínio 2017

a Liga de Alumínio 2017 (2017AA), também conhecida como duralumínio, tem baixa resistência à corrosão, mas alta resistência, sendo adequada para uso em aviões, automóveis e peças mecânicas.

• liga de Alumínio 2024

a Liga de Alumínio 2024 (2024 AA), ou superduralumínio, oferece maior resistência do que a 2017 AA.

• ligação de alumínio 5052

a liga de alumínio 5052 (5052 AA) possui excelente resistência à corrosão, trabalhabilidade e soldabilidade, tornando-a a liga de alumínio mais amplamente distribuída. É utilizada em materiais para estruturas e peças de chapa metálica .

• ligação de Alumínio 6061

a liga de alumínio 6061 (6061 AA) é uma liga de alumínio com excelente resistência à corrosão. O tratamento térmico, como o tratamento T6, aumenta ainda mais sua resistência à corrosão.

• liga de Alumínio 6063

a liga de alumínio 6063 (6063 AA) é uma liga de alumínio com excelente resistência à corrosão e boas propriedades de tratamento superficial, sendo principalmente utilizada em produtos extrudidos, como caixilhos de alumínio e materiais elétricos.

• liga de alumínio 7075

a liga de alumínio 7075 (7075 AA), ou duralumínio extra-super, possui a maior resistência entre as ligas de alumínio. Amplamente utilizada em aeronaves, tem sido essencial na construção aeronáutica, incluindo contribuições significativas para o desempenho de aeronaves em períodos de guerra.