O alumínio é o metal mais abundante do mundo e é o terceiro elemento mais comum, compreendendo 8% da crosta terrestre. A versatilidade do alumínio o torna o metal mais utilizado depois do aço.

Produção de Alumínio

O alumínio é derivado do mineral bauxita. A bauxita é convertida em óxido de alumínio (alumina) através do Processo Bayer. A alumina é então convertida em alumínio metálico usando células eletrolíticas e o Processo Hall-Heroult.

Demanda Anual de Alumínio

A demanda mundial por alumínio gira em torno de 29 milhões de toneladas por ano. Cerca de 22 milhões de toneladas são alumínio novo e 7 milhões de toneladas são sucata de alumínio reciclado. O uso de alumínio reciclado é economicamente e ambientalmente atraente. São necessários 14.000 kWh para produzir 1 tonelada de alumínio novo. Por outro lado, são necessários apenas 5% deste valor para fundir e reciclar uma tonelada de alumínio. Não há diferença de qualidade entre ligas de alumínio virgens e recicladas.

Aplicações de Alumínio

Puroalumínioé macio, dúctil, resistente à corrosão e possui alta condutividade elétrica. É amplamente utilizado para cabos laminados e condutores, mas a liga com outros elementos é necessária para fornecer as maiores resistências necessárias para outras aplicações. O alumínio é um dos metais de engenharia mais leves, possuindo uma relação resistência/peso superior à do aço.

Ao utilizar várias combinações de suas propriedades vantajosas, como resistência, leveza, resistência à corrosão, reciclabilidade e conformabilidade, o alumínio está sendo empregado em um número cada vez maior de aplicações. Essa gama de produtos abrange desde materiais estruturais até finas películas para embalagens.

Designações de liga

O alumínio é mais comumente ligado com cobre, zinco, magnésio, silício, manganês e lítio. Pequenas adições de cromo, titânio, zircônio, chumbo, bismuto e níquel também são feitas e o ferro está invariavelmente presente em pequenas quantidades.

Existem mais de 300 ligas forjadas, sendo 50 de uso comum. Eles são normalmente identificados por um sistema de quatro dígitos que se originou nos EUA e agora é universalmente aceito. A Tabela 1 descreve o sistema para ligas forjadas. As ligas fundidas têm designações semelhantes e usam um sistema de cinco dígitos.

Tabela 1.Designações para ligas de alumínio forjado.

Para ligas de alumínio forjado não ligadas designadas 1XXX, os dois últimos dígitos representam a pureza do metal. Eles são equivalentes aos dois últimos dígitos após a vírgula decimal quando a pureza do alumínio é expressa com aproximação de 0,01 por cento. O segundo dígito indica modificações nos limites de impurezas. Se o segundo dígito for zero, indica alumínio não ligado com limites de impurezas naturais e 1 a 9, indica impurezas individuais ou elementos de liga.

Para os grupos 2XXX a 8XXX, os dois últimos dígitos identificam diferentes ligas de alumínio no grupo. O segundo dígito indica modificações na liga. Um segundo dígito zero indica a liga original e os números inteiros de 1 a 9 indicam modificações consecutivas da liga.

Propriedades Físicas do Alumínio

Densidade do Alumínio

O alumínio tem uma densidade de cerca de um terço da do aço ou do cobre, tornando-o um dos metais mais leves disponíveis comercialmente. A alta relação resistência/peso resultante torna-o um material estrutural importante, permitindo maiores cargas úteis ou economia de combustível para as indústrias de transporte em particular.

Força do Alumínio

O alumínio puro não possui alta resistência à tração. No entanto, a adição de elementos de liga como manganês, silício, cobre e magnésio pode aumentar as propriedades de resistência do alumínio e produzir uma liga com propriedades adaptadas a aplicações específicas.

Alumínioé bem adequado para ambientes frios. Tem a vantagem sobre o aço porque sua resistência à tração aumenta com a diminuição da temperatura, mantendo sua tenacidade. O aço, por outro lado, torna-se quebradiço em baixas temperaturas.

Resistência à corrosão do alumínio

Quando exposto ao ar, uma camada de óxido de alumínio se forma quase instantaneamente na superfície do alumínio. Esta camada possui excelente resistência à corrosão. É bastante resistente à maioria dos ácidos, mas menos resistente aos álcalis.

Condutividade Térmica do Alumínio

A condutividade térmica do alumínio é cerca de três vezes maior que a do aço. Isto torna o alumínio um material importante para aplicações de resfriamento e aquecimento, como trocadores de calor. Combinada com o fato de não ser tóxica, essa propriedade significa que o alumínio é amplamente utilizado em utensílios de cozinha e utensílios de cozinha.

Condutividade Elétrica do Alumínio

Junto com o cobre, o alumínio possui uma condutividade elétrica alta o suficiente para ser usado como condutor elétrico. Embora a condutividade da liga condutora comumente usada (1350) seja de apenas cerca de 62% do cobre recozido, ela tem apenas um terço do peso e pode, portanto, conduzir duas vezes mais eletricidade quando comparada com o cobre do mesmo peso.

Reflexividade do Alumínio

Do UV ao infravermelho, o alumínio é um excelente refletor de energia radiante. A refletividade da luz visível de cerca de 80% significa que é amplamente utilizada em luminárias. As mesmas propriedades de refletividade fazemalumínioideal como material isolante para proteção contra os raios solares no verão, ao mesmo tempo que isola contra a perda de calor no inverno.

Tabela 2.Propriedades do alumínio.

Propriedades Mecânicas do Alumínio

O alumínio pode ser severamente deformado sem falhar. Isso permite que o alumínio seja formado por laminação, extrusão, trefilação, usinagem e outros processos mecânicos. Também pode ser moldado com uma tolerância alta.

Liga, trabalho a frio e tratamento térmico podem ser utilizados para personalizar as propriedades do alumínio.

A resistência à tração do alumínio puro é de cerca de 90 MPa, mas pode ser aumentada para mais de 690 MPa para algumas ligas tratáveis ​​termicamente.

Padrões de alumínio

A antiga norma BS1470 foi substituída por nove normas EN. As normas EN são apresentadas na tabela 4.

Tabela 4.Normas EN para alumínio

As normas EN diferem da norma antiga, BS1470, nas seguintes áreas:

• Composições químicas – inalteradas.
• Sistema de numeração de liga – inalterado.
• As designações de têmpera para ligas tratáveis ​​termicamente agora cobrem uma ampla gama de têmperas especiais. Até quatro dígitos após o T foram introduzidos para aplicações não padronizadas (por exemplo, T6151).
• Designações de têmpera para ligas não tratáveis ​​termicamente – as têmperas existentes permanecem inalteradas, mas as têmperas agora são definidas de forma mais abrangente em termos de como são criadas. A têmpera suave (O) agora é H111 e uma têmpera intermediária H112 foi introduzida. Para a liga 5251, as têmperas agora são mostradas como H32/H34/H36/H38 (equivalente a H22/H24, etc). H19/H22 e H24 agora são mostrados separadamente.
• Propriedades mecânicas – permanecem semelhantes às figuras anteriores. 0,2% de Proof Stress agora deve ser citado nos certificados de teste.
• As tolerâncias foram reforçadas em vários graus.
  

  Tratamento Térmico de Alumínio

  Uma variedade de tratamentos térmicos podem ser aplicados às ligas de alumínio:

  • Homogeneização – remoção da segregação por aquecimento após a fundição.
  • Recozimento – usado após trabalho a frio para amaciar ligas endurecíveis (1XXX, 3XXX e 5XXX).
  • Precipitação ou endurecimento por envelhecimento (ligas 2XXX, 6XXX e 7XXX).
  • Tratamento térmico em solução antes do envelhecimento de ligas de endurecimento por precipitação.
  • Estufa para cura de revestimentos
  • Após o tratamento térmico, um sufixo é adicionado aos números de designação.
  • O sufixo F significa “como fabricado”.
  • O significa “produtos forjados recozidos”.
  • T significa que foi “tratado termicamente”.
  • W significa que o material foi tratado termicamente em solução.
  • H refere-se a ligas não tratáveis ​​termicamente que são “trabalhadas a frio” ou “endurecidas por deformação”.
  • As ligas não tratáveis ​​termicamente são aquelas dos grupos 3XXX, 4XXX e 5XXX.