Entendendo Designações de Ligas de Alumínio: Um Guia Prático

O alumínio é um metal leve, mas incrivelmente forte, tornando-o uma excelente escolha para muitas aplicações nas indústrias automotiva, aeroespacial e eletrônica. Junto com sua durabilidade e leveza física, o alumínio é resistente à corrosão devido a uma forte camada de filme de óxido cobrindo sua superfície.

Como o alumínio facilmente forma compostos com outros elementos químicos, um grande número de ligas de alumínio foi desenvolvido ao longo dos anos. Para criar uma liga de alumínio e melhorar certas qualidades do alumínio base, você deve adicionar um elemento químico ao alumínio puro. Isso requer uma mistura completa desses elementos – como magnésio, silício, zinco ou cobre – com alumínio enquanto o metal está fundido. Esses elementos podem aumentar a resistência, densidade, trabalhabilidade, condutividade elétrica e mais do alumínio.

As ligas de alumínio podem variar significativamente dependendo de sua composição e têmpera. Para evitar confusão, as ligas de alumínio são nomeadas e categorizadas de acordo com um sistema de numeração de ligas de alumínio. Esses sistemas ajudam designers e engenheiros a se familiarizarem com várias ligas, suas características e aplicações comuns. Isso ajuda as equipes de produto a escolher a liga de alumínio e o método de fabricação certos para uma peça específica.

Números de série de alumínio forjado

A Associação do Alumínio estabeleceu o sistema de descrição de ligas forjadas em 1954. Quando o sistema foi implementado pela primeira vez, listava 75 composições químicas – hoje, existem mais de 530 elementos químicos ativos registrados, e este número continua a crescer.

A série forjada 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.

Aqui estão os principais agentes de liga na série forjada de alumínio:

1xxx – 99,000 alumínio mínimo

É impossível que o alumínio seja 100% puro, mas o alumínio nesta categoria de série forjada contém pelo menos 99% de alumínio. Para todos os efeitos, ligas 1xxx são consideradas alumínio puro. Notavelmente, esta liga é a exceção à regra de nomenclatura da série forjada – em nomes de ligas 1xxx, os dois últimos dígitos representam a porcentagem mínima de alumínio acima de 99. Por exemplo, Liga 1350 consiste em pelo menos 99,50% de alumínio.

Alumínio puro tem excelente resistência à corrosão e trabalhabilidade, além de alta condutividade elétrica e térmica. Por esse motivo, esta liga é frequentemente usada para aplicações elétricas e químicas. Alumínio puro não é muito forte e raramente é usado para aplicações estruturais, mas o endurecimento por deformação pode aumentar moderadamente a resistência do material.

2xxx – Cobre

Esta liga de série forjada oferece alta resistência e desempenho em uma ampla faixa de temperaturas e é regularmente usada em aplicações aeroespaciais. Uma liga de alumínio de aeronave bem conhecida é a Liga 2024. No entanto, algumas ligas de alumínio-cobre são suscetíveis a trincas por corrosão de calor e estresse e são consideradas não soldáveis, enquanto outras ligas 2xxx podem ser soldadas usando os métodos certos. 2xxx diminui a elongação e a resistência à tração do alumínio e não oferece tão boa resistência à corrosão quanto outras ligas na série forjada.

3xxx – Manganês

Ligas de alumínio 3xxx foram usadas inicialmente apenas em panelas, mas agora são amplamente usadas em componentes de trocadores de calor para veículos e usinas de energia. Com boa estabilidade de temperatura e resistência à corrosão, ligas nesta categoria são adequadas para uso em condições extremas. 3xxx também permite boa conformabilidade e trabalhabilidade. 3003 é uma liga de manganês popular usada para aplicações de resistência moderada que requerem formas complexas.

4xxx – Silício

O silício reduz o ponto de fusão do alumínio e melhora sua fluidez quando fundido. Por esse motivo, ligas 4xxx são frequentemente usadas em fio de solda de fusão e como ligas de brasagem. O silício por si só não é tratável termicamente, mas várias ligas 4xxx respondem bem a tratamentos térmicos graças ao cobre ou magnésio adicionados.

5xxx – Magnésio

Ligas de alumínio nesta categoria são facilmente soldáveis e amplamente usadas para aplicações em construção naval, transporte, construção de pontes e construção. Ligas 5xxx oferecem boa resistência à corrosão em ambientes marinhos e têm a maior resistência de todas as ligas não tratáveis termicamente. No entanto, ligas 5xxx com mais de 3 a 3,5% de magnésio não são recomendadas para serviço em temperatura elevada acima de 65,6°C (150°F) devido à possibilidade de trincas por corrosão de estresse.

6xxx – Magnésio e silício

Ligas 6xxx geralmente consistem em cerca de 1,0% de magnésio e silício cada, o que produz magnésio-siliceto. O magnésio-siliceto pode suportar tratamentos térmicos de solução que melhoram resistência, conformabilidade e resistência à corrosão. Este número de série forjado é usado em toda a indústria de fabricação de soldagem, principalmente incorporado em componentes estruturais e extrusões.

Essas ligas são sensíveis a trincas de solidificação, o que significa que não devem ser soldadas sem materiais de enchimento – frequentemente, 6xxx é soldado com materiais de enchimento 4xxx ou 5xxx para aumentar a soldabilidade. Uma liga principal de magnésio-siliceto é 6061, que é uma das ligas de alumínio tratáveis termicamente mais versáteis.

7xxx – Zinco

Este número de série forjado contém algumas das ligas de alumínio de mais alta resistência que são mais adequadas para aplicações de alto desempenho em equipamentos esportivos competitivos ou nas indústrias de aeronaves e aeroespacial. Adições de zinco variam de 0,8 a 12% em ligas 7xxx e podem ser acopladas com porcentagens menores de magnésio, cobre e cromo para tratabilidade térmica.

Como 2xxx, 7xxx contém ligas adequadas e não adequadas para soldagem – uma liga comumente soldada é 7005, que é usada principalmente com enchimentos de liga 5xxx. Uma das ligas de alumínio de mais alta resistência disponíveis é 7075, que é frequentemente usada em estruturas de fuselagem e para outras aplicações de alto estresse.

Considerações para a série forjada de alumínio

É importante notar quais ligas de alumínio são tratáveis termicamente e quais não são. Isso ajudará as equipes de produto a determinar aplicações apropriadas para ligas de alumínio específicas e proteger componentes de altas temperaturas quando necessário.

• Ligas das séries 2xxx, 6xxx e 7xxx são tratáveis termicamente.
• Ligas de alumínio forjado das séries 1xxx, 3xxx e 5xxx não são tratáveis termicamente e permitem apenas endurecimento por deformação.
• A série 4xxx contém algumas ligas tratáveis termicamente, mas principalmente ligas não tratáveis termicamente. No entanto, a maioria das ligas 4xxx não tratáveis termicamente pode responder a tratamentos térmicos quando misturadas com outras ligas tratáveis termicamente.

Nos Estados Unidos, usamos principalmente a série de ligas de alumínio forjado, mas existem outros sistemas de nomenclatura e organização de alumínio, incluindo a série de ligas de alumínio fundido. Números de série de alumínio fundido parecem semelhantes aos números acima. A série de alumínio fundido usa um número de 3 dígitos e uma casa decimal (xxx.x), onde o primeiro dígito (Xxx.x) indica o principal elemento de liga.

Entendendo ligas de alumínio e têmperas

Têmperas indicam se uma liga de alumínio passou por algum processamento para aumentar propriedades mecânicas como resistência à tração, dureza ou resistência ao calor. Têmperas são mostradas na série forjada de alumínio como uma letra anexada após um número de liga, ex: 3003-H.

Têmperas endurecidas por deformação (-H)

A adição de um "-H" após ligas 1xxx, 3xxx, 5xxx e às vezes 4xxx indica que a liga foi endurecida por deformação, pois não podem ser tratadas termicamente. O número imediatamente após o H indica seu processamento:

• H1 – Endurecido por deformação
• H2 – Endurecido por deformação e parcialmente recozido
• H3 – Endurecido por deformação e estabilizado
• H4 – Endurecido por deformação e laqueado ou pintado

Ligas de alumínio endurecidas por deformação são seguidas por dois números, onde o segundo número indica uma designação de escala variando de 0 (totalmente recozido, mais macio) a 8 (mais duro). Por exemplo, Alumínio 5052-H32 foi endurecido por deformação mais estabilizado e é relativamente macio.

Têmperas tratadas termicamente e térmicas (-T)

A adição de um "-T" após ligas 2xxx, 6xxx, 7xxx e alguns 4xxx indica que a liga foi tratada termicamente, resfriada rapidamente ou têmpera, ou endurecida por precipitação. O número após o T indica qual processo térmico ela passou.

• T1 – Resfriado de temperatura elevada e envelhecido naturalmente
• T2 – Resfriado de temperatura elevada, trabalhado a frio e envelhecido naturalmente
• T3 – Tratamento de solução, trabalhado a frio e envelhecido naturalmente
• T4 – Tratamento de solução e envelhecido naturalmente
• T5 – Resfriado de temperatura elevada e envelhecido artificialmente
• T6 – Tratamento de solução e envelhecido artificialmente
• T7 – Tratamento de solução e estabilizado
• T8 – Tratamento de solução, trabalhado a frio e envelhecido artificialmente
• T9 – Tratamento de solução, envelhecido artificialmente e trabalhado a frio
• T10 – Resfriado de temperatura elevada, trabalhado a frio e envelhecido artificialmente

Ligas endurecidas por precipitação ou tratadas termicamente às vezes contêm um dígito adicional, que indica propriedades finais específicas, como alívio de tensão por estiramento (-T51) ou compressão (-T52).

Lendo a série forjada de alumínio com a Fast Radius

Embora seja importante estar familiarizado com o sistema de numeração de ligas de alumínio, não esperamos que você conheça todas as ligas de alumínio de cor. Para garantir que você está escolhendo a liga de alumínio certa para a aplicação do seu projeto, contrate a ajuda de um parceiro de fabricação experiente.

A Fast Radius pode ajudar você a entender a série forjada de alumínio e determinar a melhor liga de alumínio possível para uma determinada peça. Nossa equipe de fabricantes especialistas tem conhecimento e experiência aprofundados da indústria, que dedicaremos para tornar seu próximo projeto um sucesso. Entre em contato conosco hoje para começar sua jornada de ligas de alumínio.

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