Qual ​​é a densidade do alumínio 6061 e por que isso importa?

O alumínio 6061 possui várias propriedades exclusivas que o tornam adequado para muitas aplicações de uso geral, mas uma das mais importantes é sua baixa densidade. Não só a baixa densidade do alumínio 6061 lhe confere a formabilidade para projetar estruturas complexas com facilidade, mas também o torna um material ideal para operações de hidroformagem e QPF (Quick Plastic Forming).

Abaixo, mergulhamos ainda mais na importância da baixa densidade do alumínio 6061 e por que essa propriedade do material torna o alumínio 6061 ideal para uso em uma ampla variedade de aplicações e indústrias.

A densidade do alumínio 6061

A densidade do alumínio 6061 é 2,7 g/cm3, próxima à do alumínio puro. Como comparação, a densidade de alguns outros materiais padrão estão listados abaixo:

• Magnésio:1,8 g/cm3 (Elektron 21)
• Titânio:4,43 g/cm3 (Ti-6Al-4V)
• Aço inoxidável:8,0 g/cm3 (AISI 304L)
• Lead:11,33 g/cm3
• Cobre:​​8,94 g/cm3

Como a densidade indica massa por unidade de volume, é fácil entender que o alumínio 6061 é comparativamente mais macio que o titânio e o aço inoxidável. No entanto, pode ser reforçado usando vários processos de tratamento térmico.

O fator que afeta significativamente a densidade do alumínio 6061 é sua baixa densidade de número atômico (representando o número de átomos presentes por centímetro cúbico de volume de material). A relação massa-volume do material também decide sua densidade, e o alumínio tem uma relação massa-volume comparativamente mais baixa. Existem alguns outros metais que têm uma relação massa/volume menor do que o alumínio; no entanto, esses metais não podem ser usados ​​em aplicações automotivas por outros motivos (por exemplo, alta reatividade química).

Materiais de baixa densidade sempre foram o foco de programas de pesquisa transformadores para reduzir substancialmente o peso do sistema e melhorar o desempenho e a função. A indústria aeroespacial acredita que se tem estrutura e se eleva acima do solo, a densidade do material é importante. Quando se trata de aviação, a densidade do material afeta a capacidade de carga útil, alcance, custo, agilidade, capacidade de sobrevivência e impacto ambiental. A este respeito, o alumínio 6061 é muito desejável.

No entanto, quando consideramos a corrosão e a resistência além do peso (densidade) para um projeto, é fácil ficar confuso entre as opções disponíveis. Por exemplo, o titânio grau 5 é dois terços mais pesado que o alumínio 6061, mas apenas um pequeno volume é necessário para atingir a mesma resistência que você obteria com o alumínio 6061. Por outro lado, o alumínio 6061 tem um ponto de fusão baixo em comparação com o titânio para oferecer excelente flexibilidade de design e é muito mais barato que um bloco de titânio. Assim, quando o custo é um fator importante e as altas temperaturas não são uma preocupação, as ligas 6061 seriam a escolha ideal em relação ao titânio grau 5.

Benefícios da baixa densidade do alumínio 6061

A maior vantagem do alumínio 6061 é que ele é significativamente mais leve que o aço, oferecendo uma redução de massa de 30-50% em relação ao aço. Isso é especialmente importante na indústria automotiva – se 10% da massa de um veículo for removido, sua economia de combustível pode ser melhorada em aproximadamente 8%.

O alumínio não é apenas preferido na indústria automotiva porque é uma alternativa mais leve aos carros pesados ​​de aço, mas também é mais fácil de derreter e moldar. Esse atributo crítico é benéfico ao fundir peças para o motor, que representa grande parte do peso do carro.

O alumínio 6061 pode ser fundido a temperaturas muito baixas graças à sua baixa densidade do material. O alumínio derretido pode ser usado para transformar facilmente as carrocerias de automóveis e aviões nas formas desejadas que você não poderia fazer de outra forma.

Juntamente com sua baixa densidade, a formabilidade do alumínio 6061 o torna um material ideal para operações de hidroformagem e QPF. Esses métodos são úteis para moldar o alumínio em qualquer formato específico necessário sem soldagem.

No processo de hidroformagem, blanks de alumínio de até 32 polegadas são pressionados contra um diafragma flexível operado por meio de uma pressão hidráulica de até 10.000 psi. A pressão resultante ajuda o alumínio a se formar nas formas precisas da matriz em menos de dois minutos. O processo economiza energia necessária para soldagem adicional e retrabalho.

O método QPF aproveita o recurso de baixa densidade do alumínio para derreter rapidamente o metal a uma temperatura elevada e formar peças. Isso é difícil de conseguir com qualquer outro metal. O alumínio é pressionado contra a cavidade da matriz de aço a uma pressão de ar de 350-450 psi para criar a forma desejada.

Além de seus usos nas indústrias automotiva e aeroespacial, o alumínio 6061 tem uma ampla gama de aplicações, inclusive em bastões de beisebol. Os tacos de alumínio são mais leves que a madeira e ajudam os jogadores a produzir mais velocidade de taco enquanto balançam. O alumínio 6061 também é popular na astronomia, pois é frequentemente usado como revestimento para espelhos de telescópios devido à sua durabilidade e custos de manutenção mais baratos.

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