Introdução

Peças de fundição sob pressão de alumínio

Fatores que influenciam a resistência das ligas de alumínio

• Cobre: O cobre é um elemento de liga comum em ligas de alumínio. Ligas com uma quantidade significativa de cobre, como a série 2000 (por exemplo, 2024), são conhecidas por sua alta resistência. O cobre forma compostos intermetálicos dentro da matriz de alumínio, que atuam como barreiras ao movimento de discordâncias na estrutura cristalina. Essa resistência ao movimento de deslocamento resulta em aumento de força.

• Magnésio e Silício: Em ligas como a série 6000 (por exemplo, 6061), são adicionados magnésio e silício. Esses elementos se combinam para formar precipitados de magnésio - silício (Mg₂Si). Esses precipitados fortalecem a liga por meio de um processo denominado endurecimento por precipitação. Quando a liga é tratada termicamente, formam-se esses precipitados finos, que impedem o movimento das discordâncias, aumentando assim a resistência da liga.

• Zinco: As ligas de alumínio da série 7000, que contêm zinco como principal elemento de liga, estão entre as ligas de alumínio mais fortes. O zinco, muitas vezes em combinação com outros elementos como magnésio e cobre, pode criar precipitados muito complexos e difíceis de mover. Isso torna a 7075, uma liga popular da série 7000, extremamente forte e adequada para aplicações de alto estresse.

O motor do invólucro de alumínio e a caixa de engrenagens morrem peças de fundição

Tratamento térmico

• Tratamento térmico de solução: Esta é a primeira etapa no tratamento térmico de muitas ligas de alumínio. A liga é aquecida a uma temperatura específica e mantida ali por um período. Durante este tempo, os elementos de liga dissolvem-se na matriz de alumínio. Por exemplo, numa liga 6061, o magnésio e o silício dissolvem-se na estrutura de alumínio. Isso cria uma solução sólida supersaturada.

• Têmpera: Após o tratamento térmico em solução, a liga é rapidamente resfriada, geralmente por têmpera em água. Este rápido resfriamento "captura" os elementos de liga dissolvidos na rede, criando uma estrutura metaestável. A liga está agora em um estado relativamente macio, mas tem potencial para um fortalecimento significativo.

• Envelhecimento: O envelhecimento é a etapa final. A liga temperada é deixada à temperatura ambiente (envelhecimento natural) ou aquecida a uma temperatura moderada (envelhecimento artificial). Durante o envelhecimento, os elementos de liga que ficaram presos na rede durante a têmpera começam a formar precipitados finos. Esses precipitados são o que conferem à liga sua maior resistência.

• Forjamento: As ligas de alumínio forjado tendem a ter maior resistência em comparação com as ligas fundidas. No forjamento, o material é moldado sob alta pressão. Este processo alinha a estrutura granular da liga, o que pode melhorar suas propriedades mecânicas. O fluxo contínuo de grãos em uma peça forjada pode suportar melhor as forças aplicadas, resultando em maior resistência.

• Extrusão: A extrusão envolve empurrar a liga de alumínio através de uma matriz para criar um formato de seção transversal específico. Este processo também pode aumentar a resistência da liga. A deformação plástica durante a extrusão refina a estrutura do grão, tornando a liga mais resistente. Além disso, o acabamento superficial obtido por extrusão pode ser benéfico para a resistência à corrosão, o que por sua vez pode contribuir para a resistência do componente a longo prazo.

Peça fundida de metal anodizado

Demonstração de aplicaçõesResistência da liga de alumínio

• Estruturas de aeronaves: As ligas de alumínio são amplamente utilizadas na construção de aeronaves. A fuselagem, as asas e o trem de pouso geralmente incorporam ligas de alumínio de alta resistência. Por exemplo, a liga 7075 é usada em longarinas de asas de aeronaves e outros componentes estruturais críticos. Sua alta relação resistência / peso permite a construção de estruturas leves, porém robustas, que podem suportar as forças extremas experimentadas durante o vôo, como diferenciais de pressão do ar em grandes altitudes e as tensões de decolagem e pouso.

• Componentes do motor: Alguns componentes do motor, como as pás do compressor, são feitos de ligas de alumínio. São utilizadas ligas com resistência a altas temperaturas, como as da série 2000. Essas ligas podem manter sua resistência mesmo quando expostas a temperaturas elevadas dentro de um motor de aeronave.

Peça de fogão para rodas de carro em liga de alumínio

Indústria Automotiva

• Quadros de veículos: Muitos carros modernos usam estruturas de liga de alumínio para reduzir o peso e melhorar a eficiência do combustível. Ligas como 6061 e 6082 são comumente usadas. Essas ligas oferecem um bom equilíbrio entre resistência e conformabilidade. A estrutura precisa ser forte o suficiente para proteger os passageiros em caso de colisão, e o uso de ligas de alumínio permite o desenho de uma estrutura leve, porém rígida.

• Componentes de suspensão: Componentes de suspensão em liga de alumínio, como braços de controle e juntas, também são predominantes. Estes componentes precisam de ser fortes para suportar as forças exercidas durante a condução, incluindo os impactos de estradas irregulares. A utilização de ligas de alumínio nestas peças não só reduz o peso não suspenso do veículo, mas também proporciona a resistência necessária para um desempenho confiável.

A carcaça do radiador de perfil de alumínio morre peças fundidas de ferro

A liga de alumínio é forte?