Alumínio e suas ligas

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ESAMC
ENGENHARIA MECÂNICA 
BRUNO BIANCHINI BATISTA
LEORNARDO SILCA MÁXIMO
LUCAS DE MELO ARAÚJO
RAFAEL MENDES BATISTA
RUAN MARTINS 
THALLES RAPHAELL 
 ALUMÍNIO
E SUAS LIGAS
Uberlândia MG
27/09/19
BRUNO BIANCHINI BATISTA
LEORNARDO SILCA MÁXIMO
LUCAS DE MELO ARAÚJO
RAFAEL MENDES BATISTA
RUAN MARTINS 
THALLES RAPHAELL 
ALUMÍNIO
E SUAS LIGAS
Trabalho de matérias de construção mecânica apresentado ao curso de bacharelado em engenharia mecânica como requisito para obtenção de nota.
Orientador: Prof. Dr. Abdul Orlando Cardenas G.
Uberlândia MG
27/09/19
RESUMO
Este trabalho tem por objetivo discutir sobre o alumínio e suas ligas, suas propriedades mecânicas, caracteristcas principais, diferentes tipos de séries, aplicações na indúsria como exemplificação de utilização do material para nelhor entendimento, quais as formas de sua obtenção. O alumínio é um elemento químico de símbolo Al e número atômico 13 (treze prótons e treze elétrons ) com massa 27 u. Na temperatura ambiente é sólido, sendo o elemento metálico mais abundante da crosta terrestre. Sua leveza, condutividade elétrica, resistência à corrosão e baixo ponto de fusão lhe conferem uma multiplicidade de aplicações, especialmente nas soluções de engenharia aeronáutica. Entretanto, mesmo com o baixo custo para a sua reciclagem, o que aumenta sua vida útil e a estabilidade do seu valor, a elevada quantidade de energia necessária para a sua obtenção reduz sobremaneira o seu campo de aplicação, além das implicações ecológicas negativas no rejeito dos subprodutos do processo de reciclagem, ou mesmo de produção do alumínio primário. 
Palavras-chave: Aluminio; Resistência; Propriedade.
SUMÁRIO
1 caracterÍsticas gerais	6
2 PRocesso de obtenção	8
3 PRopriedades mecânicas 	9
3.1 Seção Secundária	0
4 nORMAS DE CLASSIFICAÇÃO 	10
4.1 Nomeclatura dos Tratamentos Térmico	10
4.2 Subdivissão da Temperas Encruadas “H”	11
4.3 Ligas do Grupo 1000 (1050/1100/1200)	11
4.4 Ligas do Grupo 3000 (3003/3104/3105)	12
4.5 Ligas do Grupo 5000 (5052/5086/5083/5754)	12
4.6 Ligas do Grupo 6000 (6082/6061)	12
4.7 Ligas do Grupo 7000 (7021/C-200r/7475/7075)	13
4.8 Ligas do Grupo 8000(8006/8011/8017)	13
5 APLICAÇÕES NA INDÚSTRIA 	14
5.1 Algumas Aplicações de Peças de Alumínio Usadas na Indústria	15
6 TRABALHO DE PESQUISA RELACIONADO AO TEMA 	17
REFERÊNCIAS	19
1 CARACTERÍSITCAS GERAIS 
	Uma excepcional combinação de propriedades faz do alumínio um dos mais versáteis materiais utilizados na engenharia, arquitetura e indústria em geral.
O alumínio é um metal leve, macio e resistente. Possui um aspecto cinza prateado e fosco, devido à fina camada de óxidos que se forma rapidamente quando exposto ao ar, não é tóxico como metal, não-magnético, e não cria faíscas quando sofre atrito, sua densidade é aproximadamente uma terça parte do aço ou cobre, possui uma maleabilidade muito grande, é muito dúctil, tem uma excelente aplicação para a mecanização e fundição, além de ter uma excelente resistência à corrosão e durabilidade devido à camada protetora de óxido. É um bom condutor de calor, o segundo metal mais maleável, sendo o primeiro o ouro, e o sexto mais dúctil.
O alumínio possui ponto de fusão de 660°C, o que é relativamente baixo comparado ao do aço, que é da ordem de 1570°C.
A leveza é uma das principais características do alumínio. Seu peso específico é de cerca de 2,70 g/cm3, aproximadamente 35% do peso do aço e 30% do peso do cobre.
O alumínio possui uma fina e invisível camada de óxido, a qual protege o metal de oxidações posteriores. Essa característica de auto-proteção dá ao alumínio uma elevada resistência à corrosão.
O alumínio puro possui condutividade elétrica de 62% da IACS (International Annealed Copper Standard), a qual associada à sua baixa densidade significa que um condutor de alumínio pode conduzir tanta corrente quanto um condutor de cobre que é duas vezes mais pesado e proporcionalmente mais caro.
O alumínio possui condutibilidade térmica 4,5 vezes maior que a do aço.
O alumínio tem uma refletividade acima de 80%, a qual permite ampla utilização em luminárias. 
Por não ser magnético, o alumínio é frequentemente utilizado como proteção em equipamentos eletrônicos. Além disso, o metal não produz faíscas, o que é uma característica muito importante para garantir sua utilização na estocagem de substâncias inflamáveis ou explosivas, bem como em caminhões-tanque de transporte de combustíveis.
O alumínio é um importante elemento de barreira à luz, é também impermeável à ação da umidade e do oxigênio, tornando a folha de alumínio um dos materiais mais versáteis no mercado de embalagens.
A característica de ser infinitamente reciclável, sem perda de suas propriedades físico-químicas é uma das principais vantagens do alumínio.
A tabela a seguir compara as características dos três metais mais utilizados pela sociedade contemporânea:
Tabela 1: Carcterísticas físicas e químicas do alumínio 
(fonte:http://abal.org.br/aluminio/caracteristicas- quimicas-e-fisicas/)
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2 PROCESSO DE OBTENÇÃO 
Para se entender a extração da bauxita para a obtenção de alumínio, é preciso saber que ela foi formada pela decomposição de rochas alcalinas que, durante milhões de anos, através de chuvas que penetraram no solo, decompuseram rochas formando argila. Esta contém óxido de alumínio hidratado, que também se chama alumina.
Depois que ela é extraída, passa por um processo de separação de elementos por meio da eletrólise, que gera alumínio metálico no cátodo e gás carbônico no ânodo. Esse processo requer imensas quantidades de energia.
A alumina, obtida da bauxita para a produção do alumínio, é um composto químico formado por 2 átomos de alumínio e 3 átomos de oxigênio (Al2O3) e, para obtê-la, é preciso retirar as impurezas da bauxita. Por isso, esta é triturada com soda até formar uma mistura, que será aquecida sob alta pressão pra dissolver alumina. Depois, a Sílica, que uma impureza ainda presente na alumina, é eliminada, enquanto outras impurezas serão separadas por sedimentação.
Na sedimentação, as partículas sólidas que estão em suspensão num líquido vão se sedimentando, isto é, vão se depositando no fundo do recipiente e, depois que a solução está sedimentada, temos o aluminato de sódio, que é colocado num precipitador, onde se obtém a alumina hidratada. Esta pode ser utilizada em vários produtos, mas, para se transformar na matéria-prima da produção do alumínio, precisa perder o hidrato, ou seja, perder a água. Para isso, ela vai para os calcinadores para ser aquecida a mais de 1.000 ºC.
No processo de fabricação do alumínio, é preciso retirar o oxigênio que está fortemente ligado à alumina, o que se faz no forno eletrolítico. A alumina é dissolvida em um banho químico à base de fluoretos e, no momento em que a corrente elétrica passa através desse banho químico, acontece uma reação e o alumínio se separa da solução liberando o oxigênio ao qual estava ligado. Daí, esse vai para uma fornalha para fabricação das ligas de alumínio e produção dos lingotes de alumínio. Produto semi-acabados que serão destinados à indústria de beneficiamento do alumínio, que produz os produtos finais.
	
3 PROPRIEDADES MECÂNICAS
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3.1 Seção Secundária
	
31.1 Seção Terciária
4 NORMAS DE CLASSIFICAÇÃO 
	Neste universo de diferentes ligas a partir do alumínio, foram criadas algumas normas onde podemos identificar a composição química das ligas. De acordo com a ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) as ligas de alumínio têm as seguintes nomenclaturas de acordo com às suas composições químicas.
LIGAS 1XXX - LIGAS COM 99% DE PUREZA DE ALUMÍNIO. Exemplos: 1050 - 1070 - 1100 - 1200.
LIGAS 2XXX - LIGAS BASE ALUMÍNIO/COBRE. Exemplos: 2011 - 2014 - 2024.
LIGAS 3XXX - LIGAS BASE ALUMÍNIO/MANGANÊS. Exemplos: 3003 - 3104 - 3105.
LIGAS 4XXX - LIGAS BASE ALUMÍNIO/SILÍCIO. Exemplos: 4104 - 4004.
LIGAS 5XXX - LIGAS BASE ALUMÍNIO/MAGNÉSIO. Exemplos: 5754 - 5052 - 5083.
LIGAS 6XXX - LIGAS BASE ALUMÍNIO/MAGNÉSIO/SILÍCIO.Exemplos: 6061 - 6082 – 6351.<
LIGAS 7XXX - LIGAS BASE ALUMÍNIO/ZINCO. Exemplos: 7018 - 7021 - 7075.
4.1 Nomeclatura dos Tratamentos Térmico
Além da composição das ligas, podemos modificar algumas características mecânicas a partir de tratamentos térmicos que são feitos após as ligas. O tratamento térmico (ToTo) é um processo que visa modificar e otimizar algumas características mecânicas do material. A letra que aparece após a liga indica que tipo que tratamento térmico que a liga foi submetida.
“F” - CONFORME FABRICADO - Não se aplica nenhum processo posterior laminação. Material com acabamento bruto, durezas e características mecânicas médias. Ex. 5052-F: 55 HB.
“O” - RECOZIDO - Material que sofre o tratamento térmico de recozimento de modo a reduzir durezas e resistências mecânicas, favorecendo formabilidade e conformação. Ex. 5052- O: 47 HB.
“H” - ENCRUADO - Material que sofre o processo de encruamento (esmagamento de grãos que causa a deformação plástica abaixo da tempera) de modo a configurar as maiores durezas e resistências mecânicas possíveis na liga. Ex. 5052-H34: 68 HB. 5052-H22: 60 HB.
“T” - TEMPERADO - Material que tem suas características mecânicas modificadas após o tratamento térmico. A dureza é elevada em relação às condições originais. Apenas aplicável para as ligas do grupo 6000 e 7000.	
4.2 Subdivissão da Temperas Encruadas “H”
Para o alumínio conseguir ser tão versátil e ter uma vasta gama de aplicações e características, é necessário que ele tenha diferentes configurações. A partir daí foram criadas várias ligas de alumínio de modo que o material pudesse atender diferentes necessidades, como maior dureza, ou maior ductulidade por exemplo.
H1 – Deformado plasticamente a frio.
H2 – Deformado plasticamente a frio e recozido.
H3 – Deformado plasticamente a frio e estabilizado.
O segundo dígito representa o grau de dureza, por exemplo: 5052-H34. Material da liga 5052 deformado plasticamente a frio e estabilizado (encruado) com grau ½ duro.
tabela X:significado dos graus de dureza.
fonte:(https://metalthaga.com.br/ligas-de-aluminio/)
4.3 Ligas do grupo 1000 (1050/1100/1200)
As ligas do grupo 1000 são ligas que têm como características a alta resistência à corrosão devido ao seu alto nível de alumínio em sua composição. São muito indicadas para sofrerem anodização. Têm baixa dureza e são maleáveis, de modo a serem muito usadas em estamparias e demais processos onde se exige conformabilidade. Estas ligas apresentam uma dureza que varia entre 20 HB e 28 HB. Estas ligas podes ser fornecidas em chapas ou bobinas.
tabela X: composição da liga 1050.
fonte:(https://metalthaga.com.br/ligas-de-aluminio/)
4.4 Ligas do grupo 3000 (3003/3104/3105)
As ligas do grupo 3000 são ligas que têm como características boa quantidade de manganês em sua composição, o que dá a liga boa formabilidade e resistências mecânicas moderadas. Estas ligas, que podem ser fornecidas em chapas lisas, bobinas ou chapas corrugadas (xadrez), têm durezas que variam de 28 HB no estado “O” até 55 HB com encruamento de máxima dureza.
tabela X: composição da liga 3105.
fonte:(https://metalthaga.com.br/ligas-de-aluminio/)
4.5 Ligas do grupo 5000 (5052/5086/5083/5754)
As ligas do grupo 5000 são ligas que têm como características boa quantidade magnésio, excelente soldabilidade e alta resistência à corrosão, também têm bom desempenho em processos de anodização e mesmo não sendo uma liga que facilita a usinabilidade é amplamente aplicada onde não se têm grandes restrições de projeto. Estas ligas, que podem ser fornecidas em chapas lisas, bobinas ou chapas corrugadas (xadrez), têm durezas que variam de 47 HB no estado “O” até 77 HB com encruamento de máxima dureza.
tabela X: composição da liga 5052.
fonte:(https://metalthaga.com.br/ligas-de-aluminio/)
4.6 Ligas do grupo 6000 (6082/6061)
As ligas do grupo 6000 são ligas que têm como características grandes quantidades de magnésio e silício em sua composição. São ligas que têm boa aceitação de anodização e uma usinabilidade muito boa em comparação com as ligas já estudadas. As aplicações mecânicas destas ligas já passam a ser mais técnicas e onde se exige uma resistência mecânica maior.
Um exemplo disso é o limite de escoamento que, nas ligas do grupo 5000, gira em torno de 80 MPa, e já nas ligas como a 6082-T6, esse valor chega aos 240 MPa.
Além destas aplicações, esta liga é muito utilizada para moldes dos mais variados processos.
Essas ligas são geralmente fornecidas em blocos ou vergalhões de variados diâmetros. Suas durezas oscilam entre 90 HB e 105 HB.
tabela X: composição da liga 6082.
fonte:(https://metalthaga.com.br/ligas-de-aluminio/)
4.7 Ligas do grupo 7000 (7021/C-330R/7475/7075)
As ligas do grupo 7000 são ligas que têm como características grandes quantidades de magnésio, cobre e zinco em suas composições. São ligas que atingem altíssimas durezas e refinadas resistências mecânicas. Seus limites dês escoamento e de resistência à tração são notoriamente mais altos que os das ligas dos grupos 5000, por exemplo.
Estas ligas são geralmente comercializadas em chapas (7075), blocos (7075 e 7021). As durezas variam de 110 HB, nas ligas mais primárias como 7021 à 160 HB em ligas mais refinadas como a 7075-T6, por exemplo. Tabela 6: Composição da liga 7075.
Estes materiais tem excelente usinabilidade, porém não se comporta bem aos sofrer processos de solda ou anodização. Suas aplicações são muito variadas, mas sempre tendem a uma utilização em um campo onde o material sofrerá desgaste e onde exista alto risco, como carros de corrida, ou aviões.
tabela X: composição da liga 7075
fonte:(https://metalthaga.com.br/ligas-de-aluminio/)
4.7 Ligas do grupo 8000 (8006/8011/8017)
A série 8xxx é o grupo de alumínio onde o Ferro e o níquel são usados para aumentar a resistência sem perder a condutividade elétrica significativamente, característica esta das ligas condutoras como 8017.
tabela X: composição da liga 8006.
fonte:(https://metalthaga.com.br/ligas-de-aluminio/)
5 APLICAÇÕES NA INDUSTRIA 
	O alumínio é um metal não ferroso utilizado em diversos ramos industriais por conta das suas vantagens como leveza, alta resistência, condutibilidade elétrica e térmica, resistência à corrosão, facilmente moldável e por ser reciclável.
Principais ramos de aplicações:
Industria automotiva
Sendo o segundo material mais utilizado pela indústria automotiva no mundo, está presente em diversos componentes utilizado na fabricação de veículos. Sua leveza faz com que carrocerias pesem 40% menos do que outros materiais, possui alta resistência mecânica e resistência a corrosão. Com veículos mais leves, há menor consumo de combustível e menor emissão de poluentes.
Embalagens
É aplicado em embalagens do setor de bebidas, farmacêutico, limpeza, cosméticos e higiene e produtos alimentícios. As embalagens de alumino, além de leves e práticas, ajudam a conservar os alimentos, pois os protegem da ação da luz, da humidade e do ar. E principalmente, depois de utilizada, podem ser recicladas, contribuindo com as sustentabilidades.
Bens de consumo
Nos bens de consumo é utilizado muitas vezes associado a outros materiais para dar durabilidade e modernidade aos produtos. Outros exemplos de grande utilização do alumino são nas panelas, que por sua ótima condutibilidade térmica, distribui o calor da chama de maneira mais uniforme possibilitando um melhor cozimento, usado também na linha branca, moveis, decorações.
Industria aeronáutica e aeroespacial
Nesse ramo os principais critérios adotados para o material são: Resistencia a fadiga, resistência a corrosão, resistência mecânica, peso, facilidade de obtenção de peças de geometrias complexas, etc. Por esses fatores o alumínio é essencial nas fabricações de vários componentes aeronáuticos, como: asas, fuselagem, motores, trens, interiores, revestimentos...
5.1 Alguns exemplos de peças em alumínio usadas na indústria 
Imagem X: trocador de calor tipo baioneta
Fonte: (http://www.termotek.com.br/trocador-calor-tipo-baioneta)
Imagem X:radiador
Fonte: (https://blog.jocar.com.br/como-funciona-o-radiador/)
Imagem X: engrenagem de alumino para comando
Fonte: (https://www.vwsedan.com.br/engrenagem-aluminio-comando)
Imagem X: cabeçote de alumínio
Fonte: (https://www.cia66motorsports.com.br/cabecote-em-aluminio-170cc-65cc-dodge-318-360)
6 TRABALHO DE PESQUISA RELACIONADO AO TEMA 
	Análise de ligas de alumínio aeronalticas corformada por jateamento com granalha: caracterização e previsão de deformação.
Autora: Ana Paola Villalva Braga
Link:<https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=2ahUKEwihwdCO2ZHlAhWBGLkGHX0QCcQQFjAAegQIABAC&url=http%3A%2F%2Fwww.teses.usp.br%2Fteses%2Fdisponiveis%2F3%2F3133%2Ftde-24052011-151943%2Fpublico%2FDissertacao_Ana_Paola_V_Braga.pdf&usg=AOvVaw0HDFHcnqnXYjrTgUCWrOkw>
Ligas de alumínio: materiais para engenharia.
Autor: Prof. Scheid
Link:< http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM052/Prof.Sheid/Aula_Aluminio.pdf>
REFERÊNCIAS
Características Físicas e Químicas Disponível em: 
< http://abal.org.br/aluminio/caracteristicas-quimicas-e-fisicas/>.
Acessao em 07 out 2019
Produção de Alumínio: Extração da Bauxita, Obtenção na Eletrólise. Disponível em: 
<https://culturalivre.com/producao_de_aluminio_extracao_da_bauxita_obtencao_eletrolise/>.
Acessao em 07 out 2019 
Ligas de Alumínio. Disponível em: 
<https://metalthaga.com.br/ligas-de-aluminio/>.
Acessado em 09 out 2019.
Aplicações do Alumínio. Disponível em: 
<https://www.infoescola.com/quimica/aplicacoes-do-aluminio/>.
Acessado em 06 out 2019.
Vantagens do Alumínio. Disponível em: 
<http://abal.org.br/aluminio/vantagens-do-aluminio/ >.
Acessado em 06 out 2019.