Apresentação sobre Aluminio e suas ligas

Apresentação sobre Aluminio e suas ligas

ALUMÍNIO E SUAS LIGAS

  • - PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS

      • Ponto de Fusão: 660 C
      • Sistema cristalino: CFC
      • Densidade
          • Al= 2,7 g/cm3
          • Cu= 8,9 g/cm3
          • Aço= 7,9 g/cm3

PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS

  • A GRANDE VANTAGEM DO ALUMÍNIO É O BAIXO PESO ESPECÍFICO

  • RESISTÊNCIA MECÂNICA

  • O Al puro (99,99%) tem baixa resistência mecânica

  • Resistência à tração:

  • Al puro= 6 kg/mm2

  • Al comercial= 9-14 kg/mm2

  • ELEMENTOS DE LIGA, TRABALHO A FRIO E TRATAMENTO TÉRMICO, AUMENTAM A RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (60 kg/mm2)

PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS

  • DUCTILIDADE

  • Tem alta Ductilidade = HB: 17-20

  • MÓDULO DE ELASTICIDADE

  • Possui módulo de elasticidade baixo

  • Al= 7000 Kg/mm2

  • Cu= 11.500 Kg/mm2

  • Aço= 21.000 Kg/mm2

  • CONDUTIVIDADE ELÉTRICA

  • - A condutividade elétrica do Al é 61-65% da do Cu

  • - A condutividade elétrica é afetada pela presença de impurezas

PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS

  • condutividade térmica

      • Tem elevada condutividade térmica
      • calor latente de fusão
  • Tem elevado calor latente de fusão

ALUMÍNIO E SUAS LIGAS

  • PRINCIPAIS IMPUREZAS

  • Ferro  reduz a trabalhabilidade (AlFe3)

  • Silício  aumenta a resistência à tração

  • Cobre  aumenta a resistência à tração

ALUMÍNIO E SUAS LIGAS

  • PRINCIPAIS ELEMENTOS DE LIGA

  • Cu, Mg, Si, Zn, Ni, Ti, Cr, Co, Pb, Sn e outros

ALUMÍNIO E SUAS LIGAS - PRINCIPAIS APLICAÇÕES-

    • Elevada Plasticidade laminados de pouca espessura (resguardos de bombons, etc...)
      • Elevada condutividade elétrica (65% do Cu)  emprego no setor elétrico (cabos, fios, etc...). A vantagem do Al é a leveza.
      • Elevada resistência à corrosão artigos domésticos, embalagens, etc...
      • Baixa densidade material para construção mecânica (carros, aeronaves,etc...).

ALUMÍNIO E SUAS LIGAS

  • CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAS DE ALUMÍNIO

  • LIGAS TRABALHADAS OU PARA TRATAMENTO MECÂNICO

  • LIGAS PARA FUNDIÇÃO

LIGAS TRABALHADAS OU PARA TRATAMENTO MECÂNICO

  • Passam por processos de laminação, extrusão, forjamento, estiramento.

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LIGAS TRABALHADAS OU PARA TRATAMENTO MECÂNICO

  • Sub-divisão:

  • A- LIGAS TRABALHADAS TRATÁVEIS TERMICAMENTE

  • Ótimas propriedades mecânicas são obtidas por tratamento térmico

  • B- LIGAS TRABALHADAS NÃO-TRATÁVEIS OU LIGAS ENCRUÁVEIS

  • Não respondem ao tratamento térmico.

  • As propriedades mecânicas são determinadas pelo grau de trabalho a frio e encruamento.

NOMENCLATURA E SIMBOLOGIA DAS LIGAS DE ALUMÍNIO

  •     Não há um padrão reconhecido internacionalmente.

  •     Geralmente o simbolismo para ligas trabalhadas é distinto daqueles de fundição

  • NORMAS: Alcan, ASTM, DIN, ABNT, AA

NOMENCLATURA ALLUMINUM ASSOCIATION (AA) e ASTM PARA LIGAS TRABALHADAS

  •    XXXX

  • X1 elemento majoritário da liga

  • X2 zero se é liga normal

  • 1, 2 e 3 indica uma variante específica da liga normal (como teor mínimo e máximo de um determinado elemento)

  • X3 e X4 são para diferenciar as várias ligas do grupo. São arbitrários

NOMENCLATURA ALLUMINUM ASSOCIATION (AA) e ASTM PARA LIGAS TRABALHADAS

  • Alumínio >99% de pureza  1XXX

  • Cobre  2XXX

  • Manganês  3XXX

  • Silício  4XXX

  • Magnésio  5XXX

  • Magnésio e Silício  6XXX

  • Zinco  7XXX

  • Outros elementos  8XXX

NOMENCLATURA ALLUMINUM ASSOCIATION (AA) e ASTM PARA LIGAS TRABALHADAS

  • Alumínio não ligado  1000

  • O segundo algarismo indica modificações nos limites de impurezas

  • Os dois últimos algarismos representam os centésimos do teor de alumínio

  • Ex: 1065  Al com 65% de pureza

NOMENCLATURA ALLUMINUM ASSOCIATION (AA) e ASTM PARA LIGAS DE FUNDIÇÃO

  •    XXX.X

  • X1 elemento majoritário da liga

  • X2 e X3 teor mínimo de alumínio

  • X4 zero indica composição das peças fundidas

  • 1 e 2 indica composição dos lingotes

NOMENCLATURA ALLUMINUM ASSOCIATION (AA) e ASTM PARA LIGAS DE FUNDIÇÃO

  • Alumínio >99% de pureza  1XX.X

  • Cobre  2XX.X

  • Silício c/ adição de Cu e/ou Mg  3XX.X

  • Silício  4XX.X

  • Magnésio  5XX.X

  • Zinco  7XX.X

  • Estanho  8XX.X

NOMENCLATURA ABNT PARA LIGAS DE ALUMÍNIO

  •    XXXXX

  • X1 elemento majoritário da liga

  • X2  % média do elemento de liga

  • X3 refere-se ao segundo elemento de liga (1: Fe; 2:Cu; 3:Mn; 4:Si, 5:Ni; 6:Ti; 7:B; 8:Cr, 9:outro)

  • X4 refere-se ao teor do elemento de liga

  • X5 é usado para designar variantes

TRATAMENTOS TÉRMICOS

  • Alívio de tensões

  • Recozimento para recristalização e homogeneização

  • Solubilização

  • Precipitação ou envelhecimento

TRATAMENTOS TÉRMICOS Alívio de tensões

  • T= 130-150C

  • Tempo depende da espessura da peça

TRATAMENTOS TÉRMICOS recozimento para recristalização e homogeneização

  • T= 300-400C

  • recristalização: para ligas laminadas, extrudadas

  • homogeneização: peças fundidas (para difundir os microconstituintes)

TRATAMENTOS TÉRMICOS solubilização

  • Dissolve as fases microscópicas.

  • Temperatura= depende da liga

TRATAMENTOS TÉRMICOS precipitação ou envelhecimento

  • Consiste na precipitação de outra fase, na forma de partículas extremamente pequenas e uniformemente distribuídas.

  • Esta nova fase enrijece a liga.

  • Após o envelhecimento o material terá adquirido máxima dureza e resistência.

  • O envelhecimento pode ser natural ou artificial.

Sistema Al-Cu

Tratamento térmico de solubilização seguido de envelhecimento

Ligas binárias Al-Cu

NOMENCLATURA E SIMBOLOGIA DAS TRANSFORMAÇÕES ESTRUTURAIS

  • TÊMPERA OU ESTADO

  • Condição ou estado produzido por tratamento mecânico ou térmico.

  • Produz propriedades mecânicas e estrutura características.

NOMENCLATURA E SIMBOLOGIA DAS TRANSFORMAÇÕES ESTRUTURAIS - LIGAS TRABALHADAS-

  • “F” COMO FABRICADO, NÃO SOFREU TRATAMENTO NENHUM

  • “O” SOFREU RECOZIMENTO PARA RECRISTALIZAÇÃO PARA ELIMINAR O ENCRUAMENTO

  • “H” LIGAS QUE SOFRERAM TRATAMENTO MECÂNICO PARA ENCRUAMENTO

  • HXX

  • X1= 1, 2, 3  refere-se as operações sofridas

  • X2= 2,4,6,8  dá o grau de encruamento

NOMENCLATURA E SIMBOLOGIA DAS TRANSFORMAÇÕES ESTRUTURAIS - LIGAS TRABALHÁVEIS-

  • 2  1/4 duro 6 3/4 duro

  • 4  1/2 duro 8  duro

  • “H12” 1/4 duro (somente encruamento)

  • “H14” 1/2 duro (somente encruamento)

  • “H16” 3/4 duro (somente encruamento)

  • “H18 duro (somente encruamento)

  • “H19” extra-duro (somente encruamento)

  • “H22, H24” encruado e depois recozido parcialmente

  • “H32, H34” encruado e então estabilizado

NOMENCLATURA E SIMBOLOGIA DAS TRANSFORMAÇÕES ESTRUTURAIS - LIGAS TRATÁVEIS TERMICAMENTE-

  • “T” LIGAS QUE SOFRERAM TRATAMENTO TÉRMICO

  • “W” SOLUBILIZADA E ESTOCADA

SIMBOLOGIA PARA LIGAS TRATÁVEIS TERMICAMENTE

  • T1 Esfriada de uma temperatura elevada de um processo de conformação mecânica e envelhecida naturalmente.

  • T2 Recozida (ligas de fundição)

  • T3Tratada termicamente para solubilização e então trabalhada a frio.

  • T4 Tratada termicamente para solubilização e então envelhecida a temperatura ambiente.

  • T5 Envelhecida artificialmente (sem TT). Apenas esfriado do estado de fabricação.

SIMBOLOGIA PARA LIGAS TRATÁVEIS TERMICAMENTE

  • T6Tratado por solubilização e então envelhecido artificialmente

  • T7 Tratado por solubilização e então estabilizado.

  • T8 Tratado por solubilização, trabalhado a frio e envelhecido artificialmente

  • T9 Tratado por solubilização envelhecido artificialmente e encruado por trabalhado a frio.

  • T10Envelhecido artificialmente (sem tratamento prévio) e trabalhado a frio.

LIGAS TRABALHÁVEIS - GRUPO DO ALUMÍNIO PURO (1XXX)-

  • Fácil de conformar

  • Dúctil

  • Resistência Mecânica relativamente baixa

  • Boa condutividade elétrica

  • Bom acabamento

  • Fácil de soldar

LIGAS TRABALHÁVEIS - GRUPO ALUMÍNIO - MANGANÊS (3XXX)-

  • Apresenta melhores propriedades mecânicas que o Al puro

  • A ductilidade é ligeiramente diminuída pelo Mn

  • Boa resistência à corrosão

  • É tratável termicamente

LIGAS TRABALHÁVEIS - GRUPO ALUMÍNIO - SILÍCIO (4XXX)-

  • Apresenta baixo ponto de fusão

  • Boa fluidez

  • Tonalidade cinza agradável quando anodizada

  • aplicações arquitetônicas

LIGAS TRABALHÁVEIS - GRUPO ALUMÍNIO - MAGNÉSIO (5XXX)-

  • Apresenta a mais favorável combinação de:

  • resistência mecânica

  • resistência `a corrosão

  • ductilidade

  • É tratável termicamente

LIGAS TRABALHÁVEIS

  • Gráfico de resistência `a tração x alongamento

LIGAS TRATÁVEIS TERMICAMENTE - GRUPO ALUMÍNIO - COBRE (2XXX)-

  • Com quantidades de Mg, Mn ou Si

  • Apresentam alta resistência mecânica

  • Apresentam resistência à corrosão limitada

  • Conformabilidade limitada, exceto no estado recozido

  • Soldagem por resistência

LIGAS TRATÁVEIS TERMICAMENTE - DURALUMÍNIOALUMÍNIO (2017)-

  • Com 4% de Cu, 0,5% de Mg e 0,7% de Mn

  • Aplicações na indústria aeronáutica

  • Resistência à tração no estado recozido= 18 kgf/mm2

  • Resistência à tração depois de envelhecida= 43 kgf/mm2

  • Alongamento= 28 kgf/mm2

LIGAS TRATÁVEIS TERMICAMENTE - DURALUMÍNIOALUMÍNIO (2024)-

  • 4,4% Cu e 1,5% Mg

  • Aplicações na indústria aeronáutica (substituiu a 2017)

  • Resistência à tração no estado recozido= 19 kgf/mm2

  • Resistência à tração depois de envelhecida= 49 kgf/mm2

  • Alongamento= 35 kgf/mm2

ALCLADS

  • Foi desenvolvida para melhorar a resistência à corrosão dos duralumínios

  • São chapas de duraalumínio revestidas em ambas as faces com alumínio puro

  • Promovem uma diminuição de cerca de 10% da resistência à tração

  • O revestimento compreende cerca de 10% da seção transversal

LIGAS TRATÁVEIS TERMICAMENTE - GRUPO ALUMÍNIO - SILÍCIO- MAGNÉSIO (6XXX)-

  • Fáceis aos processos de fabricação

  • Boa combinação de resistência mecânica e a corrosão

  • Fácil de estampar

  • Bom acabamento

  • Aplicações também na aeronáutica, entre outras

LIGAS TRATÁVEIS TERMICAMENTE - GRUPO ALUMÍNIO - ZINCO- MAGNÉSIO (7XXX)-

  • Com ou sem Cu

  • São as mais tenazes de todas as ligas de Al

  • Relação resistência /peso superior a de muitos aços de alta resistência

  • São difíceis aos processos de fabricação

LIGAS DE Al-Li

  • Atrativo para indústria aeroespacial

  • Propriedades comparadas às ligas de Al usuais, porém com:

  • 6-10% da densidade

  • 15-20% mais rígido

  • Boa resistência à fadiga e à propagação de trincas

LIGAS DE FUNDIÇÃO PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

  • Fundição em areia

  • Fundição sob pressão

  • Fundição em molde permanente

LIGAS DE FUNDIÇÃO - GRUPO ALUMÍNIO - COBRE (2XX.X)-

  • O Cu é o principal constituinte endurecedor

  • Aumenta a resistência à tração

  • Até 5,65% de Cu é tratável termicamente

  • O Cu diminui a contração

  • O Cu melhora a usinabilidade

  • Essas ligas tem baixa resit. à corrosão

  • A introdução de Si melhora a fundibilidade

LIGAS DE FUNDIÇÃO - GRUPO ALUMÍNIO - SILÍCIO (3XX.X e 4XXX.X)-

    • São largamente utilizadas
    • O Si aumenta a fluidez, reduz a contração e melhora a soldabilidade
    • - A altos teores o Si dificultam a usinagem
    • As ligas:
    • Apresentam excelente resistência à corrosão
    • Apresentam boa resistência à tração
    • Apresentam excelente ductilidade

LIGAS DE FUNDIÇÃO - GRUPO ALUMÍNIO - MAGNÉSIO (5XX.X)-

    • Boas propriedades mecânicas
    • Apresentam a maio resistência à tração de todas as ligas fundidas
    • Usinabilidade
    • Boa resistência à corrosão
    • São as mais leves
    • A soldabilidade não é boa
    • Tem alta tendência a se oxidar durante a fusão

LIGAS DE FUNDIÇÃO - GRUPO ALUMÍNIO - ESTANHO (8XX.X)-

    • Usada na fabricação de buchas e mancais
    • Apresenta grande resistência à fadiga e à corrosão

LIGAS DE FUNDIÇÃO - OUTROS ELEMENTOS DE LIGA

    • TITÂNIO (0,05-0,2%)
    • Atua como refinador de grão
    • Aumenta a resistência à tração e a ductilidade
    • Diminui a condutividade térmica

LIGAS DE FUNDIÇÃO - OUTROS ELEMENTOS DE LIGA

    • BORO (ATÉ 0,1%)
    • Torna mais duradouro o efeito do titânio em refusões
    • Atua como refinador de grão
    • Aumenta a resistência à tração e a ductilidade
    • Diminui a condutividade térmica

LIGAS DE FUNDIÇÃO - OUTROS ELEMENTOS DE LIGA

    • FERRO ( 0,15-1,2%)
    • Reduz a contração
    • Atua como refinador de grão (exceto nas ligas de Silício)
    • Diminui a adesão à matriz em fundição sob pressão

LIGAS DE FUNDIÇÃO - OUTROS ELEMENTOS DE LIGA

    • MANGANÊS
    • Reduz a contração
    • Atua como refinador de grão
    • Nas ligas de Al-Cu e Al-Si melhora a resistência à tração à altas temperaturas
    • Na presença de ferro pode ter efeito contrário

LIGAS DE FUNDIÇÃO - OUTROS ELEMENTOS DE LIGA

    • CROMO
    • Atua como refinador de grão
    • Usado junto com Titânio
    • Melhora a resistência em temperaturas elevadas
    • Nas ligas de Al-Zn-Mg reduz a corrosão sob tensão

LIGAS DE FUNDIÇÃO - OUTROS ELEMENTOS DE LIGA

    • NÍQUEL (0,5-3%)
    • Melhora a estabilidade dimensional
    • Melhora a resistência em temperaturas elevadas
    • 5% de Ni produz alta contração

LIGAS DE FUNDIÇÃO - OUTROS ELEMENTOS DE LIGA

    • ZINCO (0,5-3%)
    • Em combinação com o Mg produz alta resistência ao impacto, alta resistência à tração e excelente ductilidade
    • Pequenos teores de Zn nas ligas Al-Cu melhora a usinabilidade
    • A altos teores produz alta contração e fragilidade a quente

PRINCIPAIS BANHOS PARA ANODIZAÇÃO

  • Alumilite (H2SO4)

  • Bengough (H2CrO4)

  • Eloxal (H2C2O4.2H2O)

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