Guia Especialista: Entendendo Ligas de Alumínio para Balizadores e Bancos

Escolhendo sua Liga

Na Reliance, usamos principalmente dois graus principais de alumínio para nossos balizadores e bancos. Eles têm convenções de nomenclatura ligeiramente diferentes, o que pode levar à confusão: estamos comprando de diferentes países com diferentes padrões internacionais de metal?

Alumínio vs. aluminium

Quando se trata de alumínio, vários países ao redor do mundo nem concordam com a grafia. A grafia norte-americana, "aluminum", foi a segunda escolha do nomeador original, o químico britânico Sir Humphry Davy. Ele começou com "alumium" e depois cunhou "aluminum". Outros químicos, no entanto, apontaram que um final -ium seria preferido, para combinar com outros químicos como sódio e potássio. O uso norte-americano ficou com a segunda escolha de Sir Davy; alguns químicos americanos e o uso comum em outros lugares escolheram aluminium como uma construção lexical mais consistente.

Os dois principais tipos de graus de alumínio

Não é nem etimologia nem padrão internacional que produzem dois tipos de sistemas de graus de alumínio. A razão para a discrepância é que metal fundido e metal trabalhado (forjado) são classificados de forma diferente. As necessidades e usos de metais fundidos e trabalhados não são idênticos, então a mesma especificação não é usada para ambos.

O ferro é amplamente conhecido por ter formas de ferro fundido e ferro forjado — embora o significado dessas palavras tenha se perdido o suficiente para que muitos pronunciem mal ferro forjado como "ferro verga". O alumínio, como o ferro, é encontrado em ambas as formas fundida e forjada. Alumínio fundido é vertido ou injetado como metal líquido em um molde. Quando o metal esfria, o objeto sólido que emerge é de forma quase final. Pode ser usinado para suavizar ou finalizar, ou ser usado como peça em uma construção maior, mas o objetivo da fundição é criar algo muito próximo da forma final. Alumínio forjado, por outro lado, é produzido em lingotes, blocos e tarugos. Estes são laminados e achatados em chapas, barras e tubos. Pode ser forjado, usinado, unido ou trabalhado de outras maneiras para se tornar a forma final que precisa ser.

Fundimos balizadores de alumínio, assim como fundimos nossos balizadores de ferro dúctil. Uma boa liga de fundição captura lindos detalhes como caneluras e curvas suaves no molde. É bom para formas complexas e curvas feitas em uma única peça. Nossos bancos são feitos de chapas de alumínio que são formadas, unidas e cortadas a laser; essas peças são mais soldáveis e trabalháveis, então podem ser cortadas e unidas em designs complexos com muitos componentes construídos juntos.

Esses diferentes processos de fabricação requerem diferentes graus de alumínio.

Graus de Alumínio para Ligas Forjadas

Muitas organizações internacionais diferentes se uniram para assinar um acordo que estabelece um Sistema Internacional de Designação de Ligas para alumínio forjado. Essas ligas são agrupadas em famílias pelo primeiro dígito, que diz a um metalúrgico experiente quais são os principais metais de liga.

Série 1xxx: 99%+ de teor de alumínio

O alumínio em sua forma mais pura aparece na série 1000. Estes metais destacam as propriedades do elemento, e o alumínio 1100 é o grau "puro" mais comum, com menos de 1% de elementos adicionados como zinco, cobre ou silício para resistência. Mesmo com essas adições, esta família não é tão forte quanto outras famílias de alumínio, mas as ligas são fáceis de trabalhar e resistentes à corrosão. Este grupo é bom na transmissão de calor e eletricidade. Ligas de alumínio da série 1000 são frequentemente usadas em aplicações químicas, alimentícias e elétricas.

Série 2xxx: Alumínio e Cobre

2011, 2014 e 2024 são os graus mais comuns na série 2000 de ligas de alumínio, que são valorizadas por sua resistência e usinabilidade. Esta série tem cobre como seu principal elemento de liga. A série 2000 é dura, forte e dura, mas também propensa à corrosão, então precisa ser selada se exposta a elementos oxidantes. Isso pode ser feito com revestimentos como tinta, pó ou plástico; também é frequentemente feito com revestimento de alumínio puro. Alumínio da série 2000 é encontrado em aplicações aeroespaciais, fixadores e aplicações industriais.

Série 3xxx: Alumínio e Manganês

Manganês, um elemento incrivelmente importante para metalúrgicos e fabricantes de vidro, é pouco conhecido pela maioria das pessoas. Ele fornece resistência e desoxida ligas. Manganês está em toda parte e é usado em graus comuns de aço inoxidável e no alumínio de uso geral que usamos todos os dias. 3003 é o alumínio mais usado porque pode ser trabalhado, soldado e finalizado. De chapas metálicas a utensílios de cozinha, o alumínio que você mais vê provavelmente é da série 3000.

As laterais de latas de alumínio são feitas de alumínio da série 3004. Surpreendentemente, este é um grau diferente do usado no topo e no fundo. Topo e fundo não são apenas mais grossos: são feitos com grau 5182.

Série 4xxx: Alumínio e Silício

O silício ajuda estas ligas a serem mais tolerantes ao calor: abaixa o ponto de fusão do alumínio. Alumínio com silício também é mais dúctil, o que significa que o metal resultante é mais flexível e menos frágil. Por estas razões, a série 4000 é frequentemente usada em aplicações automotivas ou elétricas; pode lidar com o calor e a eletricidade.

Série 5xxx: Alumínio e Magnésio

Navegadores estão familiarizados com a série 5000 de alumínio. Quando alumínio e magnésio são derretidos juntos, produzem uma liga resistente à corrosão. Aplicações marítimas, tanques, válvulas — qualquer coisa lidando com químicos ou intempéries — frequentemente vêm nestas ligas. Útil, estas ligas também são boas com soldagem e conformação, facilitando a criação de cascos, válvulas e tanques criogênicos a partir do material. Esta é a série que apresenta o alumínio grau 5182 usado para o topo e fundo de latas de refrigerante!

Série 6xxx: Alumínio, Magnésio e Silício

As ligas da série 6000 são ligas de grau de construtor, combinando características das séries 4000 e 5000: resistência à corrosão e resistência. Nossos bancos de alumínio são feitos de 6061, para resistência à corrosão quando expostos a água, sal, neve, sol e chuva; a liga também fornece a resistência e estabilidade necessárias para um móvel de local robusto.

Série 7xxx: Alumínio e Zinco

Zinco adicionado ao alumínio cria resistência semelhante ao aço. Se o alumínio está fazendo o trabalho do aço, em um lugar onde o peso do aço é muito pesado, um alumínio da série 7000 pode ser usado em vez disso. Aeronáutica e aeroespacial, carros e equipamentos esportivos frequentemente usam esta série leve mas forte.

Série 8xxx: As Estranhas

Metais frequentemente têm ligas incomuns feitas para aplicações específicas. Elas frequentemente acabam em convenções de nomenclatura em uma série "saco de gatos", e para alumínio forjado, as excêntricas estão na série 8xxx. Na maioria dos casos, se você está comprando uma liga incomum, sabe exatamente por que e para que propósito; por exemplo, os metalúrgicos da NASA estão procurando ligas personalizadas para ambientes muito, muito específicos.

Entendendo graus para Ligas de Alumínio Fundido

R-7539-AL

Altura: 35-3/4"
Diâmetro Máximo Interno do Cano: 4-1/2"

Material: Alumínio
Grau: A356

 

R-7589-AL

Altura: 35"
Diâmetro Máximo Interno do Cano: 4-1/2"

Material: Alumínio
Grau: A356

 

R-7591-AL

Altura: 32"
Diâmetro Máximo Interno do Cano: 4-1/2"

Material: Alumínio
Grau: A356

 

R-7530-AL

Altura: 39"
Diâmetro Máximo Interno do Cano: 3-1/2"

Material: Alumínio
Grau: A356

 

Alumínio fundido tem mais de um padrão de nomenclatura comumente usado. Para produtos fundidos, pode haver diferentes especificações dependendo de onde você está.

Os principais padrões de nomenclatura para alumínio fundido vêm de:

• The Aluminum Association
• British Standards Institution (BSI Group)
• Padrões Alemães (DIN)

O padrão de nomenclatura da The Aluminum Association é, à primeira vista, semelhante ao padrão de alumínio forjado. Números de série refletem o principal elemento de liga... mas devido à diferença nas ligas de fundição, o número inicial não indica o mesmo elemento principal.

Como no alumínio forjado, a série 1xx.x são alumínio quase puro e a série 2xx.x são cobre. Depois disso, o principal elemento de liga muda. Séries 3xx.x e 4xx.x ambas têm silício. Como nos alumínios forjados, o silício na liga abaixa o ponto de fusão e mantém a ductilidade. A ductilidade é útil na fundição de metais para capturar detalhes mais limpos e menores no molde. 3xx.x depende de outros elementos na mistura para outras propriedades como resistência. 5xx.x indica magnésio, 7xx.x zinco, 8xx.x estanho, e na categoria de alumínio fundido o bloco 9xx.x contém "as estranhas" — ligas feitas para propósitos específicos. 6xx.x não é usado nesta convenção de nomenclatura.

Ligas fundidas às vezes vêm com letras denotando tratamento térmico. Estas são:

• F: como fabricado
• O: recozido
• H: endurecido por trabalho
• W: tratado termicamente por solução
• T(1-10): Outros tratamentos térmicos, designados pelos dígitos seguintes.

No nosso caso, o A na frente de 356 não tem nada a ver com tratamento térmico. Em vez disso, para esta liga, o A sugere maior pureza química: a faixa ou tolerância para cada químico na mistura é restrita.

Alumínio: antes um luxo, agora um item básico

O alumínio é o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre, depois do oxigênio e do silício — tornando-o mais abundante que o ferro. Ao contrário do ferro, o metal não pode ser extraído através de fundição simples. Rubis, safiras e pedras menos preciosas como gibbsita são minerais nos quais o alumínio é armazenado.

Não foi até a década de 1820 que químicos descobriram como extrair alumínio elementar. No início, o processo era complicado o suficiente que o metal "novo" era mais precioso que platina, ouro ou prata.

É uma história frequentemente contada que Napoleão III tinha um conjunto de talheres de alumínio reservado para seus convidados mais honrados. Um fórum histórico bem fundamentado questiona a precisão desta afirmação, mas nota que em um livro francês sobre alumínio fala sobre o interesse do imperador no metal em aplicações militares, de elementos decorativos de uniforme a armamentos, e que ele fez um chocalho de alumínio para seu filho. É certamente verdade que antes de 1855, o alumínio era caro o suficiente para que barras do metal puro fossem armazenadas em Fort Knox.

O que mudou? Em 1855, um processo foi inventado para extrair alumínio da água usando uma corrente de eletricidade. O processo era relativamente fácil e industrialmente escalável, e o alumínio é abundante. Em 1859, o alumínio valia apenas um pouco mais que a prata. Hoje, claro, o alumínio é vendido por libra a um vigésimo do custo de uma onça de prata (embora problemas na cadeia de suprimentos, 2020-2022, tenham criado um aumento no custo do alumínio).

Por que papel alumínio é chamado de papel estanho?

Antes do alumínio estar disponível comercialmente, folha feita de estanho era usada. Como papel alumínio, papel estanho era usado para embrulhar alimentos para conservá-los. No entanto, era mais grosso, menos dúctil e deixava um gosto residual nos alimentos. Papel estanho também era usado em outras aplicações. Dentistas usavam papel estanho para preencher cáries; papel estanho também era usado nos primeiros dispositivos fonográficos.

Folha feita do elemento 50, estanho, ainda existe, usada principalmente por químicos e outros cientistas. É mais caro que papel alumínio.

Avanços tecnológicos humanos frequentemente dependem de avanços metalúrgicos. A Idade do Bronze e a Idade do Ferro são exemplos óbvios, mas a Revolução Industrial dependia de processos de aço Bessemer que podiam suportar mecanização e construção em larga escala. O alumínio é o metal da Era Espacial, assim como o silício é o metaloide da Era da Informação. Fundido ou forjado, de minério novo ou reciclado, ligas de alumínio oferecem uma ampla gama de propriedades de material para quase qualquer aplicação.

Leitura Adicional:

• O Alumínio Enferruja ou Corrói?
• Arames, Latas e Aviões: Alumínio e Fundições de Alumínio
• Guia Completo do Aço Inoxidável