Ao selecionar uma liga de alumínio, a primeira distinção não deve ser entre “forjada” e “forjada”. O forjamento é apenas um processo de fabricação dentro da família mais ampla de-ligas forjadas. A estrutura correta é distinguir entreligas de alumínio forjadoefundição de ligas de alumínio. Essas duas famílias são projetadas para diferentes métodos de processamento, formas de produtos, requisitos mecânicos e aplicações.
| Família | Designações Típicas | Principais métodos de processamento | Formulários de produtos comuns |
|---|---|---|---|
| Forjado | Série 1xxx–8xxx, como 1050, 3003, 5052, 6061, 7075 | Laminação, extrusão, desenho, forjamento | Chapas, bobinas, placas, tubos, perfis, peças forjadas, fios |
| Elenco | A356, A380, A206, ligas fundidas 2xx/3xx/4xx/5xx mais antigas, série chinesa ZL | Fundição em areia, fundição sob pressão, fundição de precisão, fundição em molde-permanente | Fundições de-formas complexas |
As ligas forjadas são trabalhadas mecanicamente após a solidificação. Laminação, extrusão, trefilação e forjamento são métodos de processamento forjado. Suas propriedades finais são controladas não apenas pela composição da liga, mas também pela rota de processamento e têmpera.
Os produtos de alumínio forjado são comumente fornecidos emTemperamentos O, H e T. O indica uma condição recozida, H indica material endurecido por deformação-e T indica material-tratado termicamente. Por exemplo, 5052-H32 e 6061-T6 têm propriedades mecânicas diferentes porque as composições e têmperas de suas ligas são diferentes.
As ligas de fundição, por outro lado, são formuladas especificamente para processamento de fundição. Ligas de alumínio-silício, como A356 e A380, proporcionam boa fluidez e características de fundição. As adições de cobre e magnésio podem proporcionar maior resistência e permitir tratamento térmico, como condições T5 ou T6.
2. Estrutura e Propriedades Mecânicas
O processo de fabricação cria diferenças importantes na estrutura do material.
Os produtos forjados sofrem deformações mecânicas substanciais, o que pode refinar e orientar a estrutura do grão e reduzir ou eliminar a porosidade interna normalmente associada aos produtos fundidos convencionais. Como resultado, o alumínio forjado geralmente fornece propriedades mecânicas mais consistentes, boa ductilidade, alta resistência à fadiga e controle dimensional mais rígido.
O alumínio fundido solidifica diretamente do estado líquido. Dependendo da liga e do método de fundição, as peças fundidas podem conter porosidade de gás, cavidades de contração, inclusões e outros defeitos-relacionados à fundição. Sua microestrutura é geralmente mais heterogênea do que a dos produtos forjados, e as propriedades mecânicas podem ser inferiores às das ligas forjadas com química semelhante.
No entanto, a tecnologia de fundição avançou consideravelmente. Processos comofundição de baixa-pressão, fundição por compressão e prensagem isostática a quente (HIP)pode reduzir substancialmente a porosidade e melhorar o desempenho mecânico. Portanto, é incorreto presumir que toda peça fundida automaticamente apresenta baixa resistência ou confiabilidade.
3. Aplicações Típicas
O alumínio forjado é amplamente utilizado onde propriedades consistentes, seções finas, produtos longos, soldabilidade ou integridade de pressão são importantes. Folhas e bobinas são usadas para embalagens, revestimentos de edifícios, painéis automotivos e fabricação em geral. A placa é comumente usada em aplicações marítimas, de transporte e estruturais. Tubos e perfis extrudados são usados em trocadores de calor, estruturas, sistemas HVAC e equipamentos industriais. Os forjados são selecionados para componentes estruturais de alta{4}}integridade, onde a resistência e a confiabilidade são essenciais.
O alumínio fundido é particularmente valioso quando um componente tem uma geometria tri{0}}dimensional complicada que exigiria usinagem ou montagem extensa se fosse fabricado a partir de material forjado. As aplicações típicas incluem blocos de motores, cabeçotes de cilindros, corpos de válvulas, carcaças de bombas, caixas de transmissão, rodas e ferragens arquitetônicas.
4. Considerações sobre custo e design
A maior vantagem da fundição é a sua capacidade de produzirformas complexas economicamente, especialmente na produção-de alto volume. Embora os custos iniciais com ferramentas e moldes possam ser significativos, esses custos são distribuídos por muitas peças. A fundição em formato quase-rede-também pode reduzir a usinagem, o desperdício de material e os requisitos de montagem.
Os produtos forjados são geralmente preferidos quando o projeto requer paredes finas, seções longas ou contínuas, tolerâncias dimensionais restritas, propriedades mecânicas consistentes, excelente soldabilidade ou alta resistência à pressão e vazamento.
Nenhuma das famílias é universalmente superior. Em muitos produtos de engenharia, eles são complementares. Uma montagem acabada pode usar um invólucro fundido junto com tubos, placas, fixadores, revestimentos ou acessórios de alumínio forjado.
5. Orientação de seleção
Escolheralumínio forjadoquando a aplicação requer resistência consistente, geometrias finas ou longas, tolerâncias restritas, soldagem, resistência à fadiga ou integridade de pressão/vazamento.
Escolherfundição de alumínioquando o componente possui geometria complexa, o volume de produção é alto, as necessidades de usinagem devem ser minimizadas e as propriedades mecânicas moderadas são aceitáveis.
Para componentes fundidos críticos, a especificação deve ir além da designação da liga. O comprador pode precisar definir o processo de fundição, requisitos de qualidade, tratamento térmico, limites de porosidade e testes não destrutivos (END). Processos premium como HIP também podem ser considerados quando a solidez interna e o desempenho em fadiga são especialmente importantes.
O ponto chave é simples:o alumínio forjado e fundido são duas famílias de ligas complementares, enquanto o forjamento é apenas um método de processamento dentro da família forjada.A identificação correta da família de materiais ajuda os engenheiros a selecionar a liga, o processo de fabricação, as propriedades mecânicas, a estrutura de custos e os requisitos de qualidade apropriados para a aplicação final.
