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Tudo sobre ligas de alumínio
Introdução às ligas de alumínio
Já alguma vez se perguntou porque é que a sua bicicleta é tão leve mas ainda assim forte? Ou porque é que os aviões não caem do céu apesar do seu tamanho? A resposta é ligas de alumínio! Estes materiais fantásticos são leve, duradouroe resistente à ferrugem alternativas ao aço.
As ligas de alumínio são utilizadas na indústria há mais de 50 anos e, atualmente, existem mais de 400 tipos diferentes em todo o mundo. Ajudam a fazer tudo, desde latas de refrigerante a foguetões!
Índice
O que são as ligas de alumínio e como são fabricadas?
Ligas de alumínio são misturas de alumínio com outros metais. O alumínio puro é demasiado macio para a maioria das utilizações, pelo que lhe adicionamos outros metais para o tornar mais forte.
O sistema de quatro dígitos
As ligas de alumínio utilizam um sistema especial de quatro dígitos para as distinguir:
- Ligas forjadas (moldados por martelagem ou laminagem) utilizam números como 6061
- Ligas fundidas (vertidos em moldes) utilizam letras e números como A380
O que é adicionado para fazer as ligas?
Diferentes metais são misturados com o alumínio por diferentes razões:
- Magnésio (Mg): Torna a liga mais forte
- Silício (Si): Facilita o lançamento
- Cobre (Cu): Melhora a facilidade de maquinagem
Como são fabricados
As ligas de alumínio são fabricadas de várias formas:
- Extrusão: Passagem de metal quente através de um orifício moldado
- Rolamento: Nivelamento entre rolos
- Forjamento: Martelar para dar forma
- Fundição injectada: Verter metal derretido em moldes
Para peças de precisão, Maquinação CNC de ligas de alumínio é o melhor método para obter formas e tamanhos exactos.
Principais propriedades das ligas de alumínio
Propriedades mecânicas
As ligas de alumínio são conhecidas pelas suas caraterísticas:
- Resistência à tração: Pode suportar forças de tração de 100-700 MPa
- Resistência à fadiga: Pode suportar stress repetido
- Ductilidade: Pode ser esticado sem se partir
Propriedades físicas
O que torna as ligas de alumínio especiais:
- Leve: Cerca de um terço do peso do aço
- Resistência à corrosão: Forma naturalmente uma camada protetora de óxido
- Condutividade térmica: Transfere o calor rapidamente
- Condutividade eléctrica: Conduz bem a eletricidade
Compensações
Nem todas as ligas de alumínio podem fazer tudo bem:
- As ligas fortes como a 7075 são mais difíceis de soldar
- As ligas fáceis de soldar, como a 6061, não são tão resistentes
- Algumas ligas funcionam bem no frio, outras no calor
Classes e utilizações comuns de ligas de alumínio
Vejamos quais são as ligas de alumínio mais populares e para que são utilizadas:
Principais classes industriais
| Liga metálica | Resistência (MPa) | Melhor para | Utilizações comuns |
|---|---|---|---|
| 6061-T6 | 310 | Boa utilização geral | Quadros de bicicletas, cascos de barcos |
| 7075-T6 | 572 | Necessidades de alta resistência | Asas de avião, equipamento militar |
| 5052-H32 | 230 | Ambientes marinhos | Ferragens para barcos, depósitos de combustível |
| A380 | 317 | Peças fundidas sob pressão | Peças para automóveis, caixas electrónicas |
Alumínio 6061
Esta é a liga de alumínio "pau para toda a obra". É:
- Fácil de trabalhar
- Soldável
- Resistente à corrosão
- Moderadamente forte
A Trek Bikes utiliza alumínio 6061 para fabricar quadros de bicicleta leves que são 15% mais leves do que os quadros de aço.
Alumínio 7075
Este é o "durão" das ligas de alumínio:
- Super-resistente (quase tão forte como o aço)
- Utilizado em situações de stress elevado
- Pouco soldável
- Mais caro
A Boeing utiliza alumínio 7075 nas asas dos aviões 787, o que ajuda a reduzir o consumo de combustível em 20%.
O processo de maquinagem do alumínio 7075 requer ferramentas especiais devido à sua dureza.
Tratamento térmico e fabrico
Como as ligas de alumínio são endurecidas
As ligas de alumínio podem ser tornadas mais fortes através de vários métodos:
Endurecimento por precipitação
É assim que Têmpera T6 é feita:
- Aquecer a liga a uma temperatura elevada
- Arrefecer rapidamente
- Deixar envelhecer a uma temperatura mais baixa
O resultado é um material muito mais resistente!
Endurecimento do trabalho
Quando o alumínio é dobrado, laminado ou esticado, fica mais duro. É assim que Temperamento H são criados.
Dicas de fabrico
Maquinação
- Utilizar ferramentas afiadas e refrigeração adequada
- Fresagem CNC de alumínio funciona melhor com velocidades de corte moderadas
Soldadura
- A soldadura TIG (gás inerte de tungsténio) funciona melhor para a precisão
- A soldadura MIG (Metal Inert Gas) é mais rápida para projectos maiores
Anodização
Este processo:
- Cria uma superfície dura e colorida
- Melhora a resistência à corrosão
- Permite acabamentos decorativos
Como escolher a liga correta
A escolha da liga de alumínio correta depende das suas necessidades:
Factores de decisão
Faça a si próprio estas perguntas:
- Quão forte precisa de ser?
- Vai ser exposto a água salgada ou a produtos químicos?
- Precisa de ser soldada?
- Qual é o seu orçamento?
Guia de custo vs. desempenho
| Necessidade | Opção de orçamento | Opção Premium |
|---|---|---|
| Utilização geral | 3003 | 6061 |
| Alta resistência | 6061 | 7075 |
| Utilização marítima | 5052 | 5083 |
| Fundição | A356 | A357 |
Para projectos que exigem uma precisão extrema, maquinagem de alumínio por medida pode fornecer as especificações exactas de que necessita.
Utilização de ligas de alumínio por sector
Diferentes indústrias dependem das ligas de alumínio por diferentes razões:
| Setor | Percentagem de utilização | Principais ligas utilizadas | Porque é que o utilizam |
|---|---|---|---|
| Transporte | 28% | 6061, 7075, 5052 | Poupança de peso, eficiência de combustível |
| Construção | 17% | 6063 | Extrusões para janelas, portas |
| Embalagem | 23% | 1100, 3003 | Segurança alimentar, reciclabilidade |
| Aeroespacial | 9% | 2024, 7075, 7050 | Relação resistência/peso |
Aplicações automóveis
Atualmente, um automóvel médio contém cerca de 250 libras de alumínio. Isto ajuda:
- Melhorar a economia de combustível
- Reduzir as emissões
- Reforçar a segurança
A Tesla utiliza a liga de alumínio A380 para os invólucros das baterias do Modelo Y, uma vez que suporta bem o calor.
Inovações aeroespaciais
As ligas de alumínio constituem cerca de 80% da estrutura de uma aeronave:
- As asas utilizam 7075 para maior resistência
- A fuselagem (corpo) utiliza 2024 para resistência à fadiga
- As estruturas interiores utilizam 6061 para reduzir o peso
Sustentabilidade das ligas de alumínio
As ligas de alumínio são campeãs da sustentabilidade:
Benefícios da reciclagem
- 75% de todo o alumínio alguma vez produzido ainda está a ser utilizado atualmente
- A reciclagem do alumínio utiliza apenas 5% da energia necessária para produzir alumínio novo
- O alumínio pode ser reciclado indefinidamente sem perder a qualidade
Comparação ambiental
| Fator | Alumínio | Aço | Vencedor |
|---|---|---|---|
| Energia de produção inicial | Mais alto | Inferior | Aço |
| Emissões ao longo da vida | Inferior | Mais alto | Alumínio |
| Reciclabilidade | Excelente | Bom | Alumínio |
| Ponto de equilíbrio | 18 meses (automóveis) | Mais de 5 anos | Alumínio |
FAQs sobre ligas de alumínio
As ligas de alumínio podem substituir o aço na maquinaria pesada?
SimEm alguns casos, as ligas de alta resistência, como a 7075, oferecem uma resistência semelhante com apenas um terço do peso do aço. No entanto, nalgumas aplicações de tensão muito elevada, o aço pode ainda ser preferido.
As ligas de alumínio são recicláveis?
Sem dúvida! As ligas de alumínio podem ser recicladas vezes sem conta, sem perda de propriedades. Mais de 90% de alumínio em edifícios e automóveis são recuperados e reciclados.
Como é que sei qual é a liga de alumínio do meu produto?
Procure marcas ou selos com números como "6061" ou "7075". Se não houver marcações, um fornecedor de metal pode testá-lo.
As ligas de alumínio podem enferrujar?
O alumínio não enferruja como o aço, mas pode corroer em determinadas condições. A boa notícia é que o alumínio forma uma camada de óxido natural que protege contra a maior parte da corrosão.
Tendências futuras em ligas de alumínio
O mundo das ligas de alumínio continua a melhorar:
Ligas de alta entropia
Estas novas superligas combinam cinco ou mais elementos em quantidades iguais para criar materiais com propriedades surpreendentes.
Impressão 3D com alumínio
Novas técnicas permitem a impressão em 3D de peças complexas em alumínio:
- A liga AlSi10Mg é normalmente utilizada
- Poupa 40% em custos em comparação com o titânio
- Perfeito para fresagem CNC de protótipos alternativas
Inovações em matéria de reciclagem
As novas tecnologias de triagem podem agora purificar o alumínio reciclado com uma pureza de 99,9%.
Conclusão
As ligas de alumínio são materiais verdadeiramente espantosos que combinam leveza, forçae versatilidade. Desde a lata de refrigerante que temos na mão até ao avião que sobrevoa o céu, estes metais notáveis tornam a vida moderna possível.
Quer necessite do desempenho geral do 6061, da incrível força do 7075 ou da resistência à corrosão do 5052, existe uma liga de alumínio perfeitamente adequada às suas necessidades.
À medida que olhamos para um futuro mais sustentável, as ligas de alumínio desempenharão um papel ainda maior no fabrico de produtos mais leves, mais fortes e melhores para o nosso planeta.
