Alumínio 7075_principais evoluções e benefícios

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Alumínio 7075: principais evoluções e benefícios
André Lopes Teixeira
 
Introdução
O Alumínio 7075 é uma das ligas de alumínio mais reconhecidas e utilizadas, especialmente em
aplicações que exigem uma combinação de alta resistência, leveza e durabilidade. Esta liga é
particularmente conhecida por sua excelente relação resistência-peso, o que a torna uma escolha
preferida em indústrias como a aeroespacial, militar e automotiva.
Composição e Propriedades
A liga de alumínio 7075 é composta predominantemente de alumínio, mas inclui também outros
elementos que são cruciais para suas propriedades mecânicas:
• Zinco (5,6% - 6,1%): O zinco é o principal elemento de liga, que proporciona a maior parte
da resistência da liga.
• Magnésio (2,1% - 2,5%): O magnésio melhora a resistência à corrosão e também contribui
para o endurecimento da liga.
• Cobre (1,2% - 1,6%): O cobre aumenta ainda mais a resistência, mas em níveis altos pode
reduzir a resistência à corrosão.
• Cromo (0,18% - 0,28%): O cromo ajuda a prevenir a formação de grãos grandes na
estrutura da liga, o que pode afetar sua tenacidade.
Outros elementos como ferro, silício, manganês e titânio estão presentes em quantidades menores
para ajustar as propriedades da liga.
Características Mecânicas
O Alumínio 7075 é conhecido por suas características mecânicas excepcionais. Algumas das suas
propriedades destacadas incluem:
• Alta resistência à tração: A resistência à tração pode alcançar até 572 MPa, comparável a
muitos aços, mas com uma densidade significativamente menor.
• Baixa densidade: Como todas as ligas de alumínio, o 7075 é leve, com uma densidade de
aproximadamente 2,81 g/cm³.
• Boa resistência à fadiga: Embora a resistência à fadiga seja inferior à de algumas outras
ligas de alumínio, o 7075 ainda apresenta bom desempenho em aplicações cíclicas.
• Resistência à corrosão: Em sua forma natural, a resistência à corrosão do 7075 não é tão
alta quanto outras ligas de alumínio. No entanto, com tratamentos como anodização, sua
resistência à corrosão pode ser significativamente melhorada.
Tratamento Térmico
A liga 7075 pode ser tratada termicamente para ajustar suas propriedades. O tratamento térmico
mais comum é o T6, que envolve a solução de tratamento térmico seguido por um envelhecimento
artificial. Este processo aumenta consideravelmente a resistência da liga. Outro tratamento é o T73,
que oferece uma melhor resistência à corrosão em detrimento de um pouco de sua força.
Aplicações
Devido à sua combinação de alta resistência e leveza, o Alumínio 7075 é amplamente utilizado em
várias indústrias:
• Aeroespacial: A principal aplicação do alumínio 7075 é na fabricação de estruturas de
aeronaves, incluindo fuselagens, asas e outros componentes estruturais. Sua alta resistência e
peso leve ajudam a melhorar o desempenho e a eficiência do combustível em aeronaves.
• Indústria militar: O alumínio 7075 é utilizado em componentes de armas de fogo, como os
receptores de rifles, devido à sua capacidade de suportar altas pressões e seu peso reduzido,
facilitando o manuseio e transporte.
• Automotiva: Em veículos de alto desempenho, especialmente em carros de corrida, o 7075
é usado para fabricar peças que precisam ser fortes, mas não devem adicionar peso
significativo ao veículo, como rodas, chassi e componentes de suspensão.
• Ciclismo: A liga é popular na fabricação de quadros de bicicletas de alta performance, onde
a rigidez e a leveza são essenciais.
• Esportes e lazer: Componentes de equipamentos esportivos, como bastões de esqui, arcos
de arco e flecha e varas de pesca, também são feitos de alumínio 7075, devido à sua
combinação de força e leveza.
Limitações
Apesar de suas vantagens, o Alumínio 7075 tem algumas limitações que devem ser consideradas:
• Soldabilidade: A soldabilidade do 7075 é limitada devido ao seu alto teor de zinco, o que
pode levar à formação de trincas durante a soldagem. Isso exige técnicas de soldagem
específicas ou o uso de métodos alternativos de união, como a fixação mecânica.
• Formabilidade: O 7075 não é tão facilmente conformável quanto outras ligas de alumínio,
como o 6061. Processos de conformação a frio podem ser difíceis, exigindo muitas vezes
operações de conformação a quente.
• Resistência à corrosão: Sem tratamento adequado, o 7075 pode ser suscetível à corrosão,
especialmente em ambientes marinhos. Isso torna essencial o uso de revestimentos
protetores em aplicações expostas a condições ambientais severas.
Evoluções na Liga 7075
1. Desenvolvimento Inicial e Usos Militares
A liga de alumínio 7075 foi desenvolvida na década de 1930 pela Sumitomo Metal Industries, uma
empresa japonesa, com o objetivo inicial de substituir ligas de aço em aplicações militares. A adição
de zinco e magnésio ao alumínio proporcionou uma liga com uma resistência próxima à do aço,
mas com a vantagem do menor peso.
Durante a Segunda Guerra Mundial, o Alumínio 7075 se tornou fundamental na construção de
aeronaves, como o famoso caça Zero da Marinha Imperial Japonesa. Essa aplicação militar
destacou o potencial da liga, que posteriormente seria amplamente adotada na indústria aeroespacial
de outros países.
2. Tratamentos Térmicos Avançados
Com o passar do tempo, avanços nos processos de tratamento térmico permitiram otimizar ainda
mais as propriedades do Alumínio 7075. Tratamentos como o T6 e o T73 foram desenvolvidos para
ajustar a resistência e a resistência à corrosão da liga.
• T6 (Solubilização e Envelhecimento): Este tratamento térmico foi um dos primeiros a ser
amplamente utilizado. Consiste na solubilização da liga em uma alta temperatura seguida de
um envelhecimento artificial, resultando em uma melhoria significativa na resistência à
tração e dureza. Embora aumente a resistência, também deixa a liga mais suscetível à
corrosão por tensão.
• T73 (Solubilização e Envelhecimento Duplo): Para superar a limitação da suscetibilidade à
corrosão, o tratamento T73 foi desenvolvido. Ele envolve um envelhecimento duplo, que
sacrifica um pouco da resistência em troca de uma maior resistência à corrosão por tensão, o
que é vital em aplicações expostas a ambientes adversos.
3. Otimização Microestrutural
Pesquisas contínuas sobre a microestrutura do Alumínio 7075 permitiram refinamentos na
distribuição de precipitados e no controle de grãos da liga. Técnicas como o refino de grãos e a
modificação da distribuição dos precipitados de fase secundária (como o MgZn2) melhoraram a
tenacidade e a ductilidade da liga.
Essas evoluções permitiram que o 7075 fosse utilizado em componentes críticos onde o
desempenho mecânico e a resistência ao desgaste são essenciais, sem comprometer a integridade do
material.
4. Processos de Fabricação Avançados
Com a evolução dos processos de fabricação, como a fabricação aditiva (impressão 3D) e o
forjamento de precisão, o Alumínio 7075 começou a ser utilizado em geometrias e aplicações que
antes eram difíceis de alcançar com métodos convencionais. A fabricação aditiva, em particular,
abriu novas possibilidades para a personalização de peças, mantendo as propriedades mecânicas
essenciais.
Além disso, o desenvolvimento de técnicas de soldagem avançadas, como a soldagem por fricção
(FSW - Friction Stir Welding), melhorou a capacidade de soldar o 7075, superando uma de suas
principais limitações iniciais. Este avanço é particularmente importante para a fabricação de
componentes grandes e complexos em indústrias como a aeroespacial.
Benefícios Contínuos e Atualizados
1. Alta Resistência com Baixo Peso
O maior benefício do Alumínio 7075 sempre foi sua excepcional relação resistência-peso. Com uma
resistência à tração que pode atingir 572 MPa, o 7075 oferece um desempenho comparável ao de
muitas ligas de aço, mas com aproximadamente um terço da densidade. Este benefício é crucial em
setores como o aeroespacial e o automobilístico,onde a redução de peso se traduz em maior
eficiência de combustível e melhor desempenho.
2. Versatilidade de Aplicação
A evolução na resistência à corrosão e na tenacidade da liga ampliou suas aplicações em ambientes
agressivos. Isso inclui não apenas a indústria aeroespacial, mas também aplicações marítimas e
militares, onde o material é exposto a condições severas. O desenvolvimento de tratamentos
superficiais, como a anodização e o revestimento com níquel, também ajudou a proteger a liga
contra a corrosão, sem sacrificar suas propriedades mecânicas.
3. Melhoria na Resiliência e Durabilidade
A pesquisa contínua e o desenvolvimento de tratamentos térmicos e técnicas de fabricação
resultaram em uma liga que não é apenas forte, mas também mais durável e resistente à fadiga. Isso
é fundamental em componentes sujeitos a ciclos de carga repetidos, como asas de aeronaves e
componentes estruturais em veículos de alto desempenho.
4. Inovações Sustentáveis
Nos últimos anos, a sustentabilidade tornou-se um fator importante na indústria de materiais. A
reciclagem do alumínio é uma prática comum e altamente eficiente, e o 7075 não é exceção. A liga
pode ser reciclada inúmeras vezes sem perda significativa de suas propriedades, contribuindo para a
redução da pegada de carbono da indústria. Além disso, a produção de componentes mais leves
ajuda a reduzir o consumo de energia em veículos e aeronaves, impactando positivamente o meio
ambiente.
5. Compatibilidade com Novas Tecnologias
A compatibilidade do Alumínio 7075 com novas tecnologias de manufatura, como a impressão 3D,
permitiu a criação de peças complexas e personalizadas, que anteriormente eram difíceis ou
impossíveis de produzir. Isso aumentou a flexibilidade dos engenheiros e designers em várias
indústrias, permitindo a inovação contínua e a melhoria dos produtos.
Conclusão
O Alumínio 7075 é uma das ligas mais importantes no mundo da engenharia devido à sua excelente
combinação de propriedades mecânicas. Sua alta resistência, leveza e versatilidade o tornam uma
escolha ideal para aplicações críticas onde o desempenho é essencial. Embora tenha algumas
limitações, como a soldabilidade e a resistência à corrosão, estas podem ser mitigadas com os
métodos de fabricação e tratamentos adequados, permitindo que o 7075 continue sendo uma escolha
popular em diversas indústrias tecnológicas avançadas.
	Composição e Propriedades
	Características Mecânicas
	Tratamento Térmico
	Aplicações
	Limitações
	Evoluções na Liga 7075
	1. Desenvolvimento Inicial e Usos Militares
	2. Tratamentos Térmicos Avançados
	3. Otimização Microestrutural
	4. Processos de Fabricação Avançados
	Benefícios Contínuos e Atualizados
	1. Alta Resistência com Baixo Peso
	2. Versatilidade de Aplicação
	3. Melhoria na Resiliência e Durabilidade
	4. Inovações Sustentáveis
	5. Compatibilidade com Novas Tecnologias
	Conclusão