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

Produção de Alumínio

Alumínio é derivado da bauxita mineral. A bauxita é convertida em óxido de alumínio (alumina) através do Processo Bayer. A alumina é então convertida em metal de alumínio utilizando células eletrolíticas e o Processo Hall-Heroult.

Demanda Anual de Alumínio

Demanda mundial de alumínio é de cerca de 29 milhões de toneladas por ano. Cerca de 22 milhões de toneladas é alumínio novo e 7 milhões de toneladas é sucata de alumínio reciclado. O uso de alumínio reciclado é econômica e ambientalmente atraente. São necessários 14.000 kWh para produzir 1 tonelada de alumínio novo. Por outro lado, são necessários apenas 5% para refazer e reciclar uma tonelada de alumínio. Não há diferença na qualidade entre ligas de alumínio virgem e recicladas.

Aplicações do alumínio

O alumínio puro é macio, dúctil, resistente à corrosão e tem uma alta condutividade eléctrica. É amplamente utilizado para cabos de folha e condutores, mas é necessária a formação de ligas com outros elementos para proporcionar as maiores resistências necessárias para outras aplicações. O alumínio é um dos metais de engenharia mais leves, tendo uma relação força/peso superior à do aço.

Ao utilizar várias combinações das suas propriedades vantajosas, tais como resistência, leveza, resistência à corrosão, reciclabilidade e formabilidade, o alumínio está a ser utilizado num número cada vez maior de aplicações. Esta gama de produtos abrange desde materiais estruturais até lâminas finas de embalagem.

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 com 50 em uso comum. Elas são normalmente identificadas por um sistema de quatro figuras que teve origem nos EUA e é agora universalmente aceito. A tabela 1 descreve o sistema para ligas forjadas. As ligas fundidas têm designações semelhantes e utilizam um sistema de cinco dígitos.

Tabela 1. Designações para as ligas de alumínio forjado.

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

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

Propriedades físicas do alumínio

Alumínio tem uma densidade em torno de um terço da do aço ou cobre, tornando-o um dos metais mais leves comercialmente disponíveis. A alta resistência ao peso resultante torna-o um material estrutural importante permitindo o aumento das cargas úteis ou economia de combustível para as indústrias de transporte em particular.

Resistência do Alumínio

O alumínio puro não tem uma alta resistência à tração. Contudo, 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 particulares.

Alumínio é bem adequado para ambientes frios. Tem a vantagem sobre o aço de que a sua resistência à tração aumenta com a diminuição da temperatura, mantendo a sua tenacidade. O aço, por outro lado, torna-se frágil a baixas temperaturas.

Resistência à corrosão do alumínio

Quando exposto ao ar, uma camada de óxido de alumínio forma-se quase instantaneamente sobre a superfície do alumínio. Esta camada tem uma 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 do que a do aço. Isto faz do alumínio um material importante tanto para aplicações de refrigeração como de aquecimento, tais como permutadores de calor. Combinado com o facto de não ser tóxico, esta propriedade significa que o alumínio é usado extensivamente em utensílios de cozinha.

Condutividade eléctrica do alumínio

Durante o cobre, o alumínio tem uma condutividade eléctrica suficientemente elevada para ser usado como condutor eléctrico. Embora a condutividade da liga condutora comummente utilizada (1350) seja apenas cerca de 62% do cobre recozido, é apenas um terço do peso e pode portanto conduzir o dobro da electricidade quando comparado com o cobre do mesmo peso.

Reflectividade do alumínio

Do UV ao infravermelho, o alumínio é um excelente reflector de energia radiante. A reflectividade da luz visível de cerca de 80% significa que é amplamente utilizado em luminárias. As mesmas propriedades de refletividade tornam o alumínio ideal como material isolante para proteger contra os raios solares no verão, enquanto isolante contra perda de calor no inverno.

Tabela 2. Propriedades do alumínio.

Propriedades mecânicas do alumínio

Alumínio pode ser severamente deformado sem falhas. Isto permite que o alumínio seja formado por laminação, extrusão, desenho, usinagem e outros processos mecânicos. Também pode ser fundido com uma tolerância elevada.

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

A resistência à tracção do alumínio puro é de cerca de 90 MPa mas pode ser aumentada para mais de 690 MPa para algumas ligas com tratamento térmico.

Tabela 3. Propriedades mecânicas de ligas de alumínio seleccionadas.

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Normas 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 das normas antigas, BS1470 nas seguintes áreas:

• Composições químicas – inalteradas.
• Sistema de numeração de ligas – inalterado.
• Denominações de têmpera para ligas tratáveis por calor – agora cobrem uma gama mais ampla de temperos especiais. Até quatro dígitos após o T ter sido introduzido para aplicações não padrão (por exemplo, T6151).
• Designações de temperatura para ligas não tratáveis termicamente – os temperos existentes permanecem inalterados, mas os temperos são agora definidos de forma mais abrangente em termos de como são criados. O temperamento suave (O) é agora H111 e um temperamento intermédio H112 foi introduzido. Para a liga 5251 os temperos são agora mostrados como H32/H34/H36/H38 (equivalente a H22/H24, etc). H19/H22 & H24 são agora mostrados separadamente.
• Propriedades mecânicas – permanecem semelhantes aos números anteriores. 0,2% de tensão de prova deve agora ser citado nos certificados de teste.
• Tolerâncias foram apertadas a vários graus.

Tratamento térmico do alumínio

Uma gama de tratamentos térmicos pode ser aplicada a ligas de alumínio:

• Homogenização – a remoção da segregação por aquecimento após a fundição.
• Recozimento – utilizado após o trabalho a frio para amolecer as ligas de endurecimento por precipitação (1XXX, 3XXX e 5XXX).
• Precipitação ou endurecimento por envelhecimento (ligas 2XXX, 6XXX e 7XXX).
• Tratamento térmico de dissolução antes do envelhecimento das ligas de endurecimento por precipitação.
• Desenvolvimento para a cura de revestimentos
• Após tratamento térmico um sufixo é adicionado aos números da 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 as dos grupos 3XXX, 4XXX e 5XXX.

Tabela 5. Designações de tratamento térmico para alumínio e ligas de alumínio.

Têmpera de trabalho do alumínio

As ligas não tratáveis por calor podem ter as suas propriedades ajustadas por trabalho a frio. A laminagem a frio é um exemplo.

Estas propriedades ajustadas dependem do grau de trabalho a frio e se o trabalho é seguido por qualquer tratamento térmico de recozimento ou estabilização.

Nomenclatura para descrever estes tratamentos usa uma letra, O, F ou H seguida de um ou mais números. Tal como se descreve na Tabela 6, o primeiro número refere-se à condição trabalhada e o segundo número ao grau de têmpera.

Tabela 6. NãoDesignações das ligas tratáveis por calor

Tabela 7. Códigos de temperatura para placa

DISCLAIMER

Este dado é apenas indicativo e não deve ser visto como um substituto para a especificação completa a partir da qual é extraído. Em particular, os requisitos de propriedade mecânica variam muito com a têmpera, produto e dimensões do produto. A informação é baseada no nosso conhecimento actual e é dada de boa fé. No entanto, nenhuma responsabilidade será aceita pela Companhia é respeito a qualquer ação tomada por terceiros com base nas mesmas.

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Esta informação foi obtida, revista e adaptada de materiais fornecidos pela Aalco – Armazenista de Metais Ferrosos e Não Ferrosos.

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Citações