Ligas de alumínio:materiais essenciais para a indústria automotiva, aeroespacial e muito mais

O alumínio é um metal comum e popular encontrado em todos os lugares e usado em uma gama incrivelmente ampla de peças e produtos:peças automotivas, componentes aeroespaciais, barcos e equipamentos marítimos, eletrônicos de consumo, incluindo smartphones, peças de máquinas industriais, sistemas HVAC, a lista continua .

Engenheiros e designers de produtos freqüentemente recorrem ao alumínio e muitas de suas ligas para projetar protótipos e peças de uso final em uma variedade de indústrias. Este post analisa por que o alumínio é tão comum, por que existem tantas ligas de alumínio e dá uma breve olhada nas principais ligas que usamos aqui no Protolabs.
As ligas de alumínio são frequentemente usadas para componentes automotivos de giro rápido, como este suporte de metal.

Por que o alumínio é tão popular?

O alumínio tem uma alta relação resistência/peso, tornando-o leve, porém forte e flexível. Também é acessível, resistente à corrosão e funciona bem em uma infinidade de aplicações.

As ligas de alumínio são frequentemente usadas em carros devido à versatilidade do material. A capacidade de conformação e a resistência à corrosão do alumínio facilitam o trabalho e a forma, mas sua solidez estrutural atende ao requisito mais importante para carrocerias de automóveis. A resistência é importante, mas as carrocerias devem ser leves, acessíveis para produzir, resistentes à ferrugem e ter as qualidades atraentes que os consumidores procuram, como características excepcionais de acabamento superficial. Alumínio se encaixa perfeitamente na conta.

O mesmo vale para peças aeroespaciais. As ligas de alumínio costumam ser um material preferido para projetos aeroespaciais e exigidos pela engenharia, novamente devido às propriedades de resistência à corrosão do alumínio e às capacidades de alta resistência. Comparado ao aço, é uma opção leve e um material ideal para uma ampla gama de componentes de aeronaves e aplicações aeroespaciais.

A leveza é uma necessidade central das indústrias automotiva e aeroespacial.

Nos carros, o peso leve ajuda a reduzir as emissões e a atender aos padrões aprimorados de economia de combustível.

Para a indústria aeroespacial, o uso de ligas de alumínio diminui drasticamente o peso de uma aeronave porque é significativamente mais leve que o aço, permitindo que a aeronave carregue mais peso ou aumente a eficiência de combustível. Por exemplo, espera-se que uma redução de peso de 20% em um Boeing 787 gere uma melhoria de 10 a 12% na eficiência de combustível. Nesse sentido, as aplicações comuns no setor aeroespacial são abundantes - muitas, mas não todas, são de metal:bicos de combustível, trocadores de calor, coletores, bombas turbo, componentes de fluxo de líquido e gás, canais de resfriamento conformes, fixadores e muito mais.

Por que tantas ligas metálicas?

O alumínio, como elemento puro, apresenta muitas propriedades desejáveis. No entanto, por si só, o alumínio pode não ser forte o suficiente para um uso ou propósito de alta durabilidade. Assim, o alumínio pode ser combinado com outros elementos para formar ligas, que são mais duráveis ​​e adequadas para aplicações industriais.

E o que significam todos esses números no nome da liga? A série de alumínio nomeia elementos com quatro dígitos numéricos onde o primeiro dígito representa o principal elemento de liga, o segundo dígito indica uma modificação de uma liga específica e o terceiro e quarto dígitos são números arbitrários atribuídos a ligas específicas na série.

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Material	Processo	Resistência à tração	Alongamento	Dureza
Al 6061-T651	Fresagem CNC Torneamento CNC Fabricação de chapas metálicas	40 ksi (276 MPa)	17%	95 HBW 10/500
Al 7075-T651	Fresagem CNC Torneamento CNC	83 ksi (572 MPa)	11%	85 HBW 10/500
Al 5052-H32	Chapa Metálica Fabricação	33,34 ksi (228 MPa)	12%	60 HBW
Al (AlSi10Mg)	Impressão 3D:DMLS Alta resolução (20 μm)	39 ksi (268 MPa)	15%	42 HRB
Al (AlSi10Mg)	Impressão 3D:DMLS Resolução normal (30 μm)	50 ksi (345 MPa)	8%	59 HRB
Al (AlSi10Mg)	Impressão 3D:DMLS Grande Formato (40 μm)	43 ksi (296 MPa)	10%	50 HRB

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Al 6061 

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A liga de alumínio mais comumente usada na Protolabs, Al 6061, é usada para usinagem CNC e fabricação de chapas metálicas. Geralmente é selecionado onde é necessária soldagem ou brasagem ou por sua alta resistência à corrosão em todos os temperamentos. A conformabilidade é excelente no temperamento O e boa no temperamento T4. É usado para peças automotivas, barcos e equipamentos marítimos, móveis, eletrônicos de consumo e muito mais.

Al 7075  

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Esta liga adiciona cromo à mistura para desenvolver uma boa resistência à corrosão sob tensão. É a liga ideal para peças aeroespaciais, equipamentos para bicicletas, camping e equipamentos esportivos devido às suas características leves e fortes.

Al 5052 

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Usado em nossa divisão de fabricação de chapas metálicas, esta liga tem boa trabalhabilidade, muito boa resistência à corrosão, alta resistência à fadiga, soldabilidade e resistência moderada. Isso o torna perfeito para uso em linhas de combustível/óleo de aeronaves, tanques de combustível, outras áreas de transporte, aparelhos e iluminação, fios e rebites.

AlSi10Mg

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Um dos pilares do nosso processo de sinterização direta de metal a laser (DMLS) de impressão 3D, é comparável à liga da série 3000 usada em processos de fundição e fundição sob pressão. Possui boa relação resistência/peso, alta temperatura e resistência à corrosão, além de boa resistência à fadiga, fluência e ruptura. AlSi10Mg também exibe propriedades de condutividade térmica e elétrica. Peças finais construídas em AlSi10Mg recebem aplicação de alívio de tensões.

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Para perguntas sobre ligas de alumínio, outros materiais ou qualquer um de nossos serviços de fabricação na Protolabs, entre em contato com um engenheiro de aplicações em [email protected] ou 877-479-3680.