Vantagens e desvantagens da ductilidade do alumínio

A ductilidade de um material refere-se à sua capacidade de sofrer uma grande quantidade de deformação inelástica até quebrar. Geralmente é considerado uma propriedade suave de qualquer material. No entanto, na realidade, materiais dúcteis como o alumínio têm um papel importante a desempenhar em todas as aplicações estruturais. O alumínio, que é um dos materiais mais usados ​​em estruturas de arranha-céus e arranha-céus, tem boa ductilidade. No entanto, sua ductilidade varia dependendo do tratamento térmico que recebeu e de quaisquer materiais de liga que foram adicionados a ele.

Abaixo, primeiro detalhamos a importância da ductilidade em aplicações estruturais e, em seguida, exploramos as vantagens e desvantagens da ductilidade do alumínio.

A importância da ductilidade em aplicações estruturais

Deformabilidade e ductilidade são duas propriedades principais de um material que definem sua resistência lateral. Um material com boa ductilidade pode sofrer um grande alongamento antes de colapsar.

Para entender melhor a ductilidade, vejamos um gráfico tensão-deformação do material, mostrado abaixo:

Aqui, o limite de escoamento representa o ponto até o qual o material pode suportar uma certa carga antes de começar a se deformar. Até este ponto, o material pode voltar à sua forma original uma vez que a carga é removida, assim como a borracha.

Se aumentarmos a carga além do limite de escoamento, o material apresentará deformação plástica. Isso significa que o material terá deformidade permanente, mas não quebrará até que a carga atinja o ponto de resistência máxima na curva. Além desse ponto, o material se romperá antes de quebrar completamente.

A fase entre o limite de escoamento e o limite de resistência representa a ductilidade do material. A ductilidade de um material é medida em termos de razão de ductilidade ou fator de ductilidade, conforme mostrado abaixo.



Idealmente, o valor deve estar entre quatro e cinco.

No caso de um material altamente dúctil, esses dois pontos estão muito distantes um do outro e, assim, o material pode sofrer grande deformação plástica antes do colapso. No entanto, no caso de um material frágil, é o contrário.

Metais diferentes têm ductilidade diferente. Materiais como ouro e prata podem ser transformados em fios finos, pois são altamente dúcteis. Por outro lado, carboneto de tungstênio e ferro fundido são altamente frágeis. Agora, vamos discutir a ductilidade do alumínio.

Vantagens da ductilidade do alumínio

O alumínio puro é dúctil por natureza. No entanto, o alumínio vem em diferentes graus. A adição de elementos extras e o tipo de tratamento térmico afetam sua ductilidade.

A tabela a seguir lista a ductilidade de algumas ligas de alumínio comumente usadas em comparação com algumas ligas de aço comumente usadas.

Liga	Tratamento térmico	Alongamento na Ruptura (a 77°F)
Alumínio 3003	O (Recozido)	40%
	H14 (endurecido por tensão)	16%
Alumínio 5052	O	30%
	H32	18%
Alumínio 6061	O	30%
	T6	17%
Aço AISI 4140	Resfriada em Óleo	15%
Aço AISI 4340	Normalizado	12%
Aço AISI 6150	Resfriada em Óleo	14%

Claramente, todas as formas de alumínio têm melhor ductilidade do que o aço. Com tratamentos térmicos subsequentes, o alumínio atinge maior resistência, mas ao custo da ductilidade. No entanto, a ductilidade do alumínio oferece uma vantagem essencial em aplicações estruturais.

No caso de qualquer sobrecarga inesperada, uma estrutura frágil (composta apenas de aço) entrará em colapso subitamente, enquanto uma estrutura dúctil (aço + alumínio) sofrerá um colapso controlado. A adição de ductilidade à estrutura de ferro através de vigas ou cabos de suspensão aumenta seu potencial máximo como um todo; assim, no momento de um terremoto, ele não desmorona repentinamente, mas cede de maneira controlada. Isso pode salvar vidas, pois dá às pessoas em situações de risco de vida tempo suficiente para escapar. Esta é a razão pela qual materiais dúcteis como o alumínio são usados ​​como o principal elemento estrutural em áreas propensas a terremotos.

Desvantagens da ductilidade do alumínio

Como o alumínio é um material relativamente macio com um baixo ponto de fusão, pode ser um pouco difícil de usinar. Dependendo de seus elementos de liga, o alumínio pode derreter devido ao calor produzido pelo atrito entre a ferramenta e a peça de trabalho. Como resultado, lascas de goma podem começar a se acumular ao redor da lâmina e oferecer resistência à ferramenta a cada passagem. Quando materiais suficientes se acumulam, a lâmina pode agarrar o alumínio, potencialmente causando ferimentos ao maquinista. As lâminas de corte também podem se desgastar rapidamente devido à natureza macia e abrasiva do alumínio, e os custos associados à compra de novas ferramentas podem ser significativos.

É importante selecionar a ferramenta de corte certa para o trabalho e seguir as melhores práticas para produzir cortes mais rápidos com perdas mínimas de material. Sem equipamento de serragem de nível industrial e as lâminas certas (madeira não ferrosa/com ponta de carboneto), é impossível obter um corte limpo com materiais dúcteis como o alumínio.

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