Graus de liga de alumínio
As classes de alumínio são designações padronizadas de ligas baseadas na composição química e no processamento, como ligas fundidas ou forjadas. Diferentes séries de ligas de alumínio são projetadas para propriedades específicas. Essas propriedades podem ser resistência mecânica, resistência à corrosão, conformabilidade, soldabilidade e até mesmo resistência elétrica.
As diferentes classes de alumínio são principalmente resultado da composição e do processo de fabricação da liga específica. Não confunda com alumínio tratado termicamente, que são diferentes tipos de alumínio da mesma classe, como O/T6/T651, etc., que na verdade são têmperas e não classes diferentes.
O que são os tipos de alumínio e por que eles são importantes?
Visão geral da série de ligas de alumínio
O alumínio e suas ligas possuem diferentes graus de qualidade, dependendo de sua composição química e propriedades mecânicas. As diferentes classificações significam que cada classificação se destaca em aspectos distintos, como propriedades mecânicas, resistência à corrosão e facilidade de fabricação.
Diferentes tipos de alumínio, como o alumínio 3003 e o alumínio 6061, são usados para diferentes aplicações. Isso significa que um tipo específico de alumínio é adequado para uma função específica. Por exemplo, a série 6xxx, que inclui o alumínio 6061, é usada para aplicações estruturais, enquanto a série 1xxx, que inclui o alumínio 1100, é usada para fins elétricos.
Essa classificação ajuda a padronizar o alumínio na indústria, o que facilita a seleção do tipo certo para sua aplicação. O tipo de liga de alumínio depende das especificações exigidas, como soldabilidade, conformabilidade e resistência.
Alumínio puro versus ligas de alumínio
Ligas metálicas versus alumínio puro
O alumínio puro possui excelente resistência à corrosão e condutividade elétrica, mas, devido à sua pureza, carece da resistência mecânica exigida pela maioria das aplicações. As ligas de alumínio resolvem os problemas apresentados pelo alumínio puro. Essas ligas possuem melhores propriedades mecânicas. O processo de fabricação dessas ligas envolve a adição de quantidades específicas de elementos de liga para criar a liga desejada.
As ligas de alumínio possuem melhor estabilidade térmica e resistência devido aos elementos de liga que modificam as propriedades do alumínio. Isso também significa que essas ligas são mais comumente usadas em aplicações industriais do que o alumínio padrão.
Papel dos elementos de liga em diferentes tipos de ligas de alumínio
Pó de Alumínio
Os elementos de liga adicionados ao alumínio alteram sua microestrutura. Isso significa que também modificam as propriedades mecânicas e físicas do alumínio. Alguns elementos de liga comuns são mencionados abaixo:
- Cobre (Cu): O cobre aumenta a resistência e a dureza do material. Isso torna a liga mais durável, mas também reduz a resistência à corrosão.
- Magnésio (Mg): A adição de magnésio aumenta a resistência, a resistência à corrosão e a soldabilidade da liga.
- Silício (Si): A adição de silício permite fundir a liga com mais facilidade e reduz a temperatura de fusão.
- Zinco (Zn): O zinco confere alta resistência após tratamento térmico.
- Manganês (Mn): O manganês melhora a resistência e ajuda a controlar a estrutura dos grãos; é comumente usado para aumentar a conformabilidade em alguns grupos de ligas.
- Cromo (Cr): Aumenta a resistência à corrosão e o refinamento dos grãos.
- Ferro (Fe): O ferro é geralmente considerado uma impureza, mas aumenta a resistência em troca de menor ductilidade.
Diferentes tipos de ligas de alumínio
As ligas de alumínio utilizam um sistema de quatro dígitos para classificar o alumínio laminado. Esse sistema fornece de forma eficiente as informações necessárias para identificar uma liga. O primeiro dígito da liga define a série e indica o principal elemento de liga presente.
Alumínio Série 1xxx
Cabo de alimentação de alumínio trançado
A série 1xxx é composta por alumínio com mais de 99% de pureza. Isso significa que é mais macio e fácil de moldar. A maior pureza também significa maior condutividade, tornando-o ideal para aplicações que exigem alta condutividade. A desvantagem dessa série é que ela não consegue suportar aplicações que exigem sustentação de carga e deforma-se facilmente.
A série 1xxx é composta por alumínio comercialmente puro e inclui ligas de alta pureza amplamente utilizadas em aplicações que exigem alta condutividade. As ligas de alumínio da série 1xxx mais comuns incluem as séries 1050, 1060, 1070 e 1100. Essas ligas podem ser utilizadas em fios, barramentos, refletores e equipamentos químicos.
Composição Química Típica (%)
| Element | Conteúdo |
| Alumínio (Al) | ≥ 99.0 |
| Silicone (Si) | ≤ 0.25 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.40 |
| Cobre (Cu) | ≤ 0.05 |
| Magnésio (Mg) | ≤ 0.05 |
| Manganês (Mn) | ≤ 0.05 |
Propriedades típicas
| Propriedade | Variação |
| Densidade | 2.70 g / cm³ |
| Resistência à Tração | 60 - 110 MPa |
| Resistência ao escoamento | 20 - 35 MPa |
| Alongamento | 25 -% 45 |
| Condutividade elétrica | 60 – 65% do SIAC |
| Resistência à Corrosão | Excelente |
| Tratável termicamente | Não |
Alumínio da série 2xxx (ligas de Al-Cu)
Varetas de alumínio da série 2000
A série 2xxx é uma liga de alumínio à base de cobre. A adição de cobre aumenta a resistência e a durabilidade do alumínio, tornando-o mais resistente ao desgaste. Por isso, é comumente utilizada na indústria aeroespacial para a construção de estruturas robustas e duráveis.
A única desvantagem desta série é a falta de excelente resistência à corrosão, sendo necessário o uso de proteção anticorrosiva.
O alumínio da série 2xxx é utilizado devido à sua alta resistência e capacidade de tratamento térmico. Os graus de processamento mais comuns incluem 2014, 2024 e 2219. Esses alumínios da série 2xxx são utilizados em estruturas aeroespaciais, acessórios para aeronaves e em peças onde a relação resistência/peso é crucial.
Composição Química Típica (%)
| Element | Conteúdo |
| Alumínio (Al) | Saldo |
| Cobre (Cu) | 3.8 - 4.9 |
| Magnésio (Mg) | 1.2 - 1.8 |
| Manganês (Mn) | 0.3 - 0.9 |
| Silicone (Si) | ≤ 0.50 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.50 |
Propriedades típicas
| Propriedade | Variação |
| Densidade | 2.78 g / cm³ |
| Resistência à Tração | 380 - 470 MPa |
| Resistência ao escoamento | 250 - 325 MPa |
| Alongamento | 8 -% 20 |
| Resistência à fadiga | Alto |
| Resistência à Corrosão | Moderado – Ruim |
| Tratável termicamente | Sim |
Alumínio da série 3xxx (ligas de Al-Mn)
3000 Series Alumínio
O manganês é o elemento de liga utilizado na série 3xxx de alumínio. O manganês confere à liga maior resistência e conformabilidade, o que é útil na fabricação de peças e componentes pequenos. A conformabilidade e a resistência à corrosão desta série permitem que ela seja amplamente utilizada em aplicações de baixa espessura, como dutos de ar condicionado e utensílios de cozinha.
A série 3xxx possui resistência moderada e boa resistência à corrosão. Algumas classes comuns de aço da série 3xxx usinadas incluem 3003, 3004 e 3105, que são utilizadas em latas de bebidas, utensílios de cozinha, tanques de armazenamento e componentes de trocadores de calor devido à sua conformabilidade e soldabilidade.
Composição Química Típica (%)
| Element | Conteúdo |
| Alumínio (Al) | Saldo |
| Manganês (Mn) | 1.0 - 1.5 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.70 |
| Silicone (Si) | ≤ 0.60 |
| Cobre (Cu) | ≤ 0.20 |
Propriedades típicas
| Propriedade | Variação |
| Densidade | 2.73 g / cm³ |
| Resistência à Tração | 110 - 285 MPa |
| Resistência ao escoamento | 40 - 125 MPa |
| Alongamento | 15 -% 30 |
| Resistência à Corrosão | Muito Bom |
| Formabilidade | Excelente |
| Tratável termicamente | Não |
Alumínio da série 4xxx (ligas de Al-Si)
Varetas de alumínio da série 4000
A adição de silício caracteriza a série 4xxx. O silício é capaz de reduzir o ponto de fusão do alumínio, o que significa que melhora a fluidez e o escoamento. Essa melhoria na fluidez faz com que seja um excelente material de enchimento para soldagem.
O silício na série 4xxx é o principal elemento de liga, o que melhora a resistência ao desgaste. As ligas mais comuns incluem 4032, 4043 e 4343, e você encontrará essas ligas em arames de solda, materiais de brasagem e pistões automotivos.
Composição Química Típica (%)
| Element | Conteúdo |
| Alumínio (Al) | Saldo |
| Silicone (Si) | 4.5 - 13.0 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.80 |
| Cobre (Cu) | ≤ 0.30 |
| Magnésio (Mg) | ≤ 0.10 |
Propriedades típicas
| Propriedade | Variação |
| Densidade | 2.66 g / cm³ |
| Resistência à Tração | 170 - 280 MPa |
| Resistência ao escoamento | 120 - 200 MPa |
| Intervalo de fusão | 577 - 610 ° C |
| Resistência ao desgaste | Boa |
| Tratável termicamente | Limitada |
Alumínio da série 5xxx (ligas de Al-Mg)
Cilindros de alumínio da série 5000
As ligas de alumínio da série 5xxx têm o magnésio como principal elemento de liga. A adição de magnésio melhora a resistência à corrosão do material. Essa melhor resistência à corrosão permite seu uso em ambientes marinhos e agressivos.
As ligas de alumínio mais frequentemente usinadas incluem as ligas 5005 e 5052, utilizadas na construção naval, vasos de pressão, tanques de combustível e em algumas aplicações estruturais que necessitam de soldagem durante a montagem.
Composição Química Típica (%)
| Element | Conteúdo |
| Alumínio (Al) | Saldo |
| Magnésio (Mg) | 2.2 - 5.5 |
| Manganês (Mn) | 0.15 - 1.0 |
| Crómio (Cr) | 0.05 - 0.35 |
| Silicone (Si) | ≤ 0.40 |
| Ferro (Fe) | ≤ 0.40 |
Propriedades típicas
| Propriedade | Variação |
| Densidade | 2.66 g / cm³ |
| Resistência à Tração | 230 - 350 MPa |
| Resistência ao escoamento | 125 - 275 MPa |
| Alongamento | 12 -% 25 |
| Resistência à Corrosão | Excelente |
| soldabilidade | Excelente |
| Tratável termicamente | Não |
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Alumínio da série 6xxx (ligas de Al – Mg – Si)
Barras de alumínio série 6000
A série 6xxx possui magnésio e silício como elementos de liga. Esses elementos conferem à liga ótimas propriedades, como resistência mecânica, resistência à corrosão e usinabilidade. A combinação dessas propriedades permite seu uso em diversas aplicações e indústrias.
O alumínio da série 6xxx é um dos tipos de alumínio mais utilizados, sendo o 6061 e suas têmperas, o 6063 e o 6005 alguns dos tipos usados em perfis arquitetônicos, componentes automotivos e pontes.
Composição Química Típica (%)
|
Element |
Conteúdo |
|
Alumínio (Al) |
Saldo |
|
Magnésio (Mg) |
0.6 - 1.2 |
|
Silicone (Si) |
0.4 - 1.3 |
|
Ferro (Fe) |
≤ 0.50 |
|
Cobre (Cu) |
≤ 0.40 |
|
Crómio (Cr) |
≤ 0.35 |
Propriedades típicas
|
Propriedade |
Variação |
|
Densidade |
2.70 g / cm³ |
|
Resistência à Tração |
240 - 350 MPa |
|
Resistência ao escoamento |
170 - 300 MPa |
|
Alongamento |
8 -% 20 |
|
Usinabilidade |
Muito Bom |
|
Resistência à Corrosão |
Boa |
|
Tratável termicamente |
Sim |
Alumínio da série 7xxx (ligas de Al-Zn)
A série 7xxx possui a maior resistência em comparação com todas as outras séries de ligas. Isso se deve ao uso do zinco como seu principal elemento de liga. O zinco adicionado ao alumínio altera suas propriedades e melhora a resistência e a capacidade máxima de carga do material.
A maior resistência faz dele um material preferido para aplicações de alta resistência em diversos setores. Algumas das classes de alumínio 7xxx mais comuns incluem 7005, 7050 e 7475, que são processadas para estruturas aeroespaciais e equipamentos esportivos de alto desempenho.
Composição Química Típica (%)
|
Element |
Conteúdo |
|
Alumínio (Al) |
Saldo |
|
Zinco (Zn) |
5.0 - 8.0 |
|
Magnésio (Mg) |
1.0 - 3.0 |
|
Cobre (Cu) |
1.2 - 2.0 |
|
Crómio (Cr) |
0.18 - 0.28 |
Propriedades típicas
|
Propriedade |
Variação |
|
Densidade |
2.81 g / cm³ |
|
Resistência à Tração |
450 - 600 MPa |
|
Resistência ao escoamento |
380 - 540 MPa |
|
Alongamento |
5 -% 11 |
|
Resistência à fadiga |
Muito alto |
|
Resistência à Corrosão |
Moderado |
|
Tratável termicamente |
Sim |
Alumínio Série 8xxx
As ligas da série 8xxx geralmente se referem a ligas especiais cujas propriedades são modificadas para atender a tarefas específicas. Essas tarefas podem variar desde peças aeroespaciais de alto desempenho até fiação elétrica para um dispositivo específico. Elas apresentam alto desempenho e durabilidade.
Composição Química Típica (%)
|
Element |
Conteúdo |
|
Alumínio (Al) |
Saldo |
|
Lítio (Li) |
0.5 - 3.0 |
|
Ferro (Fe) |
0.5 - 1.3 |
|
Silicone (Si) |
≤ 0.50 |
|
Outros Elementos |
Depende do tipo e da aplicação final. |
Propriedades típicas
|
Propriedade |
Variação |
|
Densidade |
Tão baixo quanto 2.45 g/cm³ (Al – Li) |
|
Resistência à Tração |
300 - 550 MPa |
|
Módulo Elástico |
Mais alto que o alumínio padrão |
|
Resistência à fadiga |
Alto |
|
Tratável termicamente |
Sim |
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Alumínio fundido vs. alumínio forjado
O alumínio produzido pela fusão e posterior vazamento em um molde é chamado de alumínio fundido. Com a fundição, é possível fabricar peças complexas de diferentes tipos, dependendo da complexidade do molde e da fluidez do material. No entanto, esse processo apresenta resistência e ductilidade limitadas. O alumínio forjado se diferencia por ser processado através de trabalho mecânico para refinar sua estrutura granular, melhorando seu desempenho e propriedades mecânicas.
| Propriedade | Alumínio fundido | Alumínio Forjado |
| Método de Fabricação | Formação do elenco | Laminação, extrusão, forjamento |
| Resistência (Strength) | Abaixe | Mais elevado |
| Ductilidade | Limitada | Alto |
| Complexidade dimensional | Alto | Moderado |
| Usos típicos | Carcaças, blocos de motor | Estruturas, painéis |
O impacto do tratamento térmico e anodização nos graus de alumínio
1. Impacto do tratamento térmico de alumínio
As ligas de alumínio podem se beneficiar significativamente do tratamento térmico, um processo que pode melhorar suas propriedades mecânicas. Por exemplo, o tratamento térmico pode melhorar a força, dureza e resistência ao impacto. No entanto, é essencial lembrar que nem todos os tipos de alumínio respondem favoravelmente ao tratamento térmico.
Por exemplo, o alumínio 6061 é frequentemente tratado termicamente para aumentar sua resistência mecânica, enquanto o alumínio 5083 não responde bem ao tratamento térmico e suas propriedades podem degradar com esse processo. Portanto, ao considerar uma classe de alumínio para seu projeto de usinagem CNC, esteja ciente de sua compatibilidade com o tratamento térmico.
2. Anodização e seu efeito nos graus de alumínio
A anodização é uma técnica de tratamento de superfície amplamente utilizada que melhora a resistência à corrosão, a dureza da superfície, a aparência estética e a resistência ao desgaste das peças de alumínio. Durante o processo de anodização, uma camada protetora de óxido é construída na superfície da peça de alumínio. Esta camada é altamente adesiva, tornando-se uma excelente base para acabamentos secundários, como pintura ou impermeabilização.
No entanto, o processo de anodização pode afetar diferentes graus de alumínio de maneira diferente. Por exemplo, o alumínio 6061 e o alumínio 7075 anodizam bem devido ao seu alto teor de silício, o que os torna ideais para aplicações que exigem durabilidade e estética. Por outro lado, o alumínio 2024 não anodiza bem devido ao seu alto teor de cobre.
Em essência, o grau de alumínio usado pode influenciar a eficácia do processo de anodização e, portanto, deve ser considerado ao decidir o material para usinagem CNC.
Aplicações do alumínio em diversos setores
Engenharia aeroespacial
Existem diversas ligas de alumínio utilizadas na indústria aeroespacial. A alta resistência das ligas 2024 e 7075 as torna ideais para a fuselagem e as asas de aeronaves. Sua utilização no setor aeroespacial se deve à capacidade de suportar forças extremas.
Fabricação Automotiva
A indústria automotiva utiliza as séries 5xxx e 6xxx para fabricar painéis de carroceria e componentes de suspensão devido à sua leveza. Isso permite que os fabricantes as incorporem em chassis e outros componentes de carros sem aumentar o peso, mantendo a integridade estrutural.
Estruturas Marítimas e Offshore
A série 5xxx é altamente resistente à corrosão e possui boa soldabilidade, duas características muito procuradas pelos fabricantes na construção de navios e estruturas marítimas. Isso torna as ligas de alumínio a escolha perfeita para fabricantes utilizarem em cascos de navios e estruturas que precisam suportar ambientes agressivos e água do mar.
Construção e Arquitetura
O uso da série 6xxx é bastante comum na indústria da construção civil devido à sua excelente integridade estrutural. Ela é utilizada na fabricação de fachadas cortina em edifícios que vemos todos os dias. Sistemas modulares que podem ser desmontados e remontados também utilizam essa liga de alumínio, pois ela é leve e durável, facilitando o transporte e a montagem.
Sistemas Elétricos e Térmicos
As séries 1xxx e 3xxx são altamente condutivas e permitem uma condutividade elétrica e térmica eficiente. Isso as torna a escolha ideal para sistemas de gerenciamento térmico e motores elétricos. Seu uso em sistemas elétricos resulta em componentes com melhor custo-benefício, reduzindo os custos de fabricação.
Como escolher a liga de alumínio correta
Diversos lingotes de liga de alumínio
A escolha da liga de alumínio adequada para sua aplicação depende dos requisitos do projeto. Isso exige o cálculo da carga que a peça precisa suportar, considerando não apenas o peso em si, mas também as variações de temperatura às quais o material estará sujeito.
A longevidade do material também é um fator que você precisa levar em consideração, pois determina aspectos como a facilidade de uso e a resistência ao desgaste, que impactam diretamente a vida útil de uma peça feita com essa liga. É importante verificar se as propriedades do alumínio escolhido também atendem às suas necessidades, como capacidade de tratamento térmico e soldabilidade.
Alumínio 6061 vs 6063
Quando você compara alumínio 6061 vs 6063A principal diferença para aplicações práticas reside na resistência e no acabamento. O alumínio 6061 é particularmente popular por sua resistência e versatilidade. Pode ser utilizado na maioria das aplicações que exigem cargas moderadas e resistência à corrosão. Comparado ao 6063, o alumínio 6063 oferece um excelente acabamento superficial e é mais adequado para aplicações estéticas e arquitetônicas. Para projetos de usinagem CNC em alumínio, o alumínio 6061 apresenta melhor usinabilidade e é mais previsível durante as operações de usinagem; comparativamente, o alumínio 6063 é mais adequado para processos de extrusão.
Alumínio 3003 vs 6061
Escolhendo entre alumínio 3003 vs 6061 Depende muito do ambiente final e do cenário de aplicação. O alumínio 3003 é macio, altamente resistente à corrosão e excelente para aplicações marítimas. O alumínio 3003 carece de resistência mecânica, o que o torna menos desejável para aplicações estruturais. Na usinagem CNC, o alumínio 6061 é preferido para componentes de precisão e aplicações que exigem resistência mecânica, enquanto o 3003 é mais adequado para peças de chapa metálica que envolvem dobra e conformação.
Alumínio 6061-T6 vs T651
Tanto o alumínio 6061 T6 quanto o T651 são alumínios tratados termicamente e pertencem à mesma classe de liga. A diferença no tratamento térmico ao compará-los reside na sua relação com o alumínio 6061 T6. Alumínio 6061-T6 vs T651 É um processo de alívio de tensões que ocorre após o tratamento térmico de solubilização e que reduz as tensões residuais.
A etapa adicional no tratamento térmico melhora a estabilidade durante a usinagem, o que significa que as dimensões finais ficam precisas e não há lascamento ou rebaixamento excessivos. Para aplicações práticas, o T6 é mais adequado para aplicações de alta resistência com boa relação custo-benefício, onde pequenas deformações dimensionais não representam um problema sério, como em peças e chassis automotivos. Mas se você busca maior precisão em suas peças de alumínio para aplicações aeroespaciais e protótipos usinados por CNC, o T651 oferece menores taxas de refugo e maior precisão de fabricação.
Alumínio 6061 vs 7075
Varetas de alumínio revestidas de cobre
Se você tentasse adivinhar as diferenças entre o alumínio 6061 e o alumínio 7075, ficaria surpreso com a semelhança entre eles, mas as diferenças são muitas. alumínio 6061 vs 7075, ainda existe uma distinção importante. Embora ambas sejam ligas endurecidas por precipitação, em usinagem CNC de alumínioO aço 6061 oferece uma gama mais ampla de aplicações e uma formação de cavacos mais limpa, com menor desgaste da ferramenta.
Alumínio 2024 vs 6061
Quando você compara alumínio 2024 vs 6061O alumínio 2024 contém cobre, o que melhora sua resistência sem afetar significativamente seu peso. Isso significa que você obtém uma melhor relação resistência/peso e maior resistência à fadiga. O alumínio 6061 possui excelente resistência e soldabilidade. É uma liga de uso geral que se adapta à maioria das aplicações que exigem resistência à corrosão e facilidade de usinagem.
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Conclusão
As diferentes classes de alumínio mostram como seus componentes são misturados e como isso altera suas propriedades. Os números de série indicam a composição da liga e seu comportamento sob tensão, permitindo que você escolha a classe correta para o seu projeto.