Como combinar um tipo de barra de alumínio com o trabalho
Uma barra ou barra de alumínio é tão boa quanto a combinação entre sua liga, seu temperamento e a função que deve cumprir. A resistência, a resistência à corrosão, a usinabilidade, a soldabilidade e o custo movem-se em diferentes direções, e nenhuma classe é a melhor em todas elas. A abordagem prática é definir primeiro o requisito principal - resistência estática, resistência à fadiga, exposição à água do mar, soldabilidade ou velocidade de usinagem - e depois escolher a classe que o satisfaz com o menor custo total.
Os limites de composição para as classes discutidas aqui estão listados na EN 573-3, ISO 209 e GB/T 3190, e as formas do produto são cobertas por especificações como ASTM B211 para barras e barras laminadas ou-acabadas a frio, ASTM B221 e GB/T 3191 para barras extrudadas e EN 755-2 para as propriedades mecânicas do produto extrudado. Os valores citados abaixo são resultados longitudinais típicos para estoque comercial e devem ser confirmados em relação aos mínimos aplicáveis antes do lançamento de um projeto crítico para a segurança.
6061: A classe estrutural-de propósito geral
6061 na têmpera T6 ou T651 é o carro-chefe da haste de alumínio industrial. Combina boa resistência mecânica com excelente resistência à corrosão, responde bem à anodização e é facilmente soldado por processos de gás inerte de tungstênio ou gás inerte de metal. O comportamento de usinagem é bom e a estabilidade dimensional após a usinagem é previsível quando a barra é fornecida na condição T651 de alívio de tensão.
Propriedades típicas:resistência à tração em torno de 310 MPa, tensão de prova de 0,2% em torno de 275 MPa, alongamento em torno de 10-17% dependendo do diâmetro.
Usos típicos:suportes estruturais, estruturas de máquinas, componentes para bicicletas e motocicletas, ferragens marítimas, acessórios para caminhões e reboques, gabaritos e acessórios.
Pontos de observação:a resistência cai significativamente se o material for soldado e não for rea-tratado termicamente-, portanto, juntas soldadas em peças 6061 altamente carregadas devem ser projetadas para tolerâncias mais baixas.
7075: Força máxima com condições anexadas
7075 é uma liga-tratável termicamente-de zinco que atinge a maior resistência entre as classes comerciais comuns, com valores de tração na faixa de 520-570 MPa nas condições T6 ou T651. Ele é especificado onde predomina a redução de peso, incluindo acessórios aeroespaciais, equipamentos militares, peças de suspensão automotiva de alto desempenho, componentes para arco e flecha e ciclismo e ferramentas que devem resistir a altas tensões.
Duas limitações devem ser respeitadas. Primeiro, o 7075 é significativamente menos resistente à corrosão do que o 6061, portanto as peças expostas se beneficiam de anodização, pintura ou outro acabamento protetor. Em segundo lugar, a têmpera T6 é suscetível à corrosão sob tensão quando carregada em tensão na direção transversal curta; os temperamentos T73 ou T7351 superenvelhecidos trocam cerca de 10% de resistência por uma resistência muito melhor e são a escolha correta para seções espessas e tensão de tração sustentada. A usinabilidade é boa, mas o material é sensível ao entalhe, portanto raios de filete generosos ajudam.
2024 e 5083 para fadiga e serviço marítimo
2024 é uma liga-de cobre com alta resistência à fadiga e boa resistência, com resistência à tração em torno de 470 MPa na condição T351. É amplamente utilizado em estruturas de aeronaves, revestimentos de asas e outras peças onde o carregamento repetido é mais importante do que a resistência à corrosão. O 2024 nu corrói facilmente e geralmente é fornecido revestido ou deve ser anodizado e preparado antes do serviço; também é difícil de soldar, por isso as juntas geralmente são rebitadas ou aparafusadas.
5083 pertence à família 5xxx não-tratável termicamente-tratável por calor e é a classe de referência para serviços marítimos e criogênicos. Oferece excelente resistência à água do mar e atmosferas industriais, mantém boa tenacidade em baixas temperaturas e solda de forma limpa sem perder resistência na zona-afetada pelo calor. A resistência à tração típica na condição H112 ou O está na faixa de 290-305 MPa. Como as ligas de Al-Mg podem ficar sensibilizadas após exposição prolongada acima de aproximadamente 65 graus, o 5083 é uma escolha ruim para serviços a quente ou para equipamentos de processo operando em temperaturas elevadas.
Comparação de notas em resumo
| Grau e temperamento | Resistência à tração típica | Tensão de prova típica de 0,2% | Resistência à corrosão | Soldabilidade | Aplicações típicas |
|---|---|---|---|---|---|
| 6061-T651 | 310 MPa | 275 MPa | Bom | Bom | Estruturas gerais, acessórios, acessórios marítimos |
| 6082-T6 | 310-340 MPa | 260-310 MPa | Bom | Bom | Peças estruturais, ferragens ferroviárias e de transporte |
| 7075-T651 | 520-570 MPa | 460-500 MPa | Moderado | Difícil | Acessórios aeroespaciais, peças de máquinas-de alto estresse |
| 7075-T7351 | 470-510 MPa | 400-440 MPa | Moderado | Difícil | Seções espessas sob carga de tração sustentada |
| 2024-T351 | 470 MPa | 325 MPa | Pobre se nu | Difícil | Estrutura da aeronave, fadiga-peças críticas |
| 5083-H112 | 290-305 MPa | 125-145 MPa | Excelente | Excelente | Estruturas marítimas, tanques criogênicos, estruturas soldadas |
| 5052-H32 | 230-260 MPa | 195 MPa | Excelente | Excelente | Peças moldadas, tanques, dutos, acabamento anodizado |
| 2011-T3 | 380 MPa | 295 MPa | Pobre | Não recomendado | Peças para máquinas de parafuso de alta-velocidade |
Formas, Têmperas e Notas de Usinagem
A barra de alumínio industrial é fornecida em seções redondas, quadradas, hexagonais e retangulares, normalmente em diâmetros ou em-planos de alguns milímetros até várias centenas de milímetros, em comprimentos retos de 3 m ou 6 m ou cortados sob medida. Barras extrudadas, barras laminadas e barras com acabamento-a frio são todas produzidas, e a designação da têmpera indica como o produto foi reforçado: T4 e T451 são tratados com solução e envelhecidos naturalmente, T6 e T651 são envelhecidos artificialmente com T651 também com tensão aliviada por estiramento, e a família T73 é envelhecida demais para resistência à corrosão sob tensão. Classes não tratáveis-calor-têm designações H, como H112 ou H32.
Para usinagem, a 6061-T651 corta de forma limpa em velocidades convencionais com bom controle de cavacos e baixa tensão residual após o estiramento. 7075 usina mais rápido e deixa um acabamento melhor, mas tem maior tendência a distorcer quando muito material é removido, portanto, a usinagem de desbaste com uma tensão intermediária-a etapa de alívio de tensão é uma prática comum. 5083 é pegajosa em comparação com as classes 6xxx e 7xxx e prefere altas taxas de avanço, refrigeração generosa e ferramentas afiadas. Uma classe de usinagem livre como a 2011 oferece a melhor produtividade em tornos automáticos, mas não deve ser soldada e precisa de um acabamento protetor para uso externo.
Considerações sobre custo e disponibilidade
Disponibilidade de temperamento:A barra T651 é muito mais comum que a T6 em grandes diâmetros e as duas não devem ser tratadas como intercambiáveis quando a estabilidade é importante.
Efeitos de diâmetro:as propriedades caem e o preço aumenta à medida que o tamanho da seção aumenta, porque a taxa de resfriamento através do centro se torna mais lenta.
Custo de acabamento:7075 e 2024 geralmente precisam de anodização ou pintura, o que deve ser contabilizado na vantagem de menor custo de compra que às vezes parecem ter.
Solda versus máquina:uma fabricação 5083 soldada costuma ser mais barata do que uma peça 7075 usinada que deve ser protegida e inspecionada.
Perguntas frequentes
P: 6061 ou 7075 são a melhor escolha para um suporte estrutural usinado?
6061-T651 é o melhor padrão porque combina resistência adequada com boa resistência à corrosão e menor custo. Escolha 7075-T651 somente quando a economia de peso justificar o preço mais alto e a proteção adicional da superfície.
P: O 7075 pode ser soldado?
A soldagem por fusão do 7075 não é recomendada; as ligas desta família são consideradas não-soldáveis por processos de arco convencionais e perdem grande parte de sua resistência na zona de solda. Em vez disso, utiliza-se fixação mecânica ou colagem adesiva.
P: Qual qualidade deve ser usada na água do mar?
O 5083 é a escolha padrão para contato com água do mar devido à sua excelente resistência à corrosão e soldabilidade. 6061 também apresenta bom desempenho em atmosferas marinhas, mas é mais sensível à imersão prolongada.
P: Como escolho entre T6 e T73 para 7075?
Use T6 ou T651 onde a força máxima é o acionador e a peça não está sob tensão de tração sustentada através da espessura. Use T7351 para seções espessas ou carregamento de tração contínua, porque a têmpera envelhecida resiste à fissuração por corrosão sob tensão.
P: Por que 2024 precisa de um acabamento protetor?
2024 contém cobre, o que o torna forte e resistente à fadiga, mas o deixa sujeito à corrosão atmosférica e galvânica. Revestimento, anodização ou aplicação de primer são práticas normais para peças expostas.
P: A designação da têmpera altera muito o preço?
Sim. A barra T651-com alívio de estresse e a barra T7351 superenvelhecida envolvem processamento extra e são normalmente mais caras que a T6 simples, portanto, a têmpera deve ser especificada somente onde o processo realmente a exigir.