A380 é uma liga de alumínio comum usada em fundição sob pressão. Os principais elementos são o silício (7,5-9,5%) e o cobre (2,5-3,5%). O alto teor de silício garante que ele flua bem nos moldes. Ele oferece boa resistência, em torno de 325 MPa (UTS) como fundido. O A380 é leve (2,7 g/cm³) e tem boa capacidade de lidar com o calor.
Vamos descobrir por que essa liga é uma das melhores opções. Entenda como ela pode produzir peças confiáveis, conhecendo sua capacidade de fundição e seu uso, além de propriedades específicas.
Composição e propriedades da liga de alumínio do A380
1. Composição química
Elementos primários:
Silício (Si):
O elemento principal da liga A380 é o silício. Sua proporção é de cerca de 7,5-9,5%. Essas partículas reduzem o ponto de fusão, criando uma fase eutética com o alumínio.
O silício é frágil e duro. Por isso, ele melhora a fluidez e minimiza o encolhimento. Entretanto, uma quantidade excessiva (>9,5%) nem sempre é adequada. Isso resultará no acúmulo de partículas grossas, afetando a ductilidade
Cobre (Cu):
2,5-3,5% de teor de cobre é misturado ao alumínio metálico para produzir alta resistência. Ele forma precipitados de Al₂Cu durante o envelhecimento.
A adição de mais de 3,5% de elemento de cobre causa problemas durante a solidificação. Isso causa rachaduras a quente.
Ferro (Fe):
A quantidade de ferro no A380 é de cerca de 0,5-1,5%. Esse metal evita que os lingotes fundidos grudem na matriz. Isso ocorre porque há compostos de AlFeSi. Isso já é difícil de manusear. O uso excessivo de ferro, acima de 1,5TP4T, torna frágil a estrutura β-AlFeSi. Isso reduz o impacto da resistência.
Manganês (Mn):
A liga A380 à base de alumínio consiste em 0,1-0,5% de manganês. Ela alterna a fase perigosa de β-AlFeSi em α-AlFeMnSi, que causa danos mínimos. Eles também refinam os grãos durante a solidificação.
Magnésio (Mg):
A quantidade de magnésio (0,1-0,5%) combina-se com o teor de silício para produzir precipitados de Mg₂Si. Isso aumenta a dureza. No entanto, a capacidade de fundição é reduzida com mg acima de >0,5%
Zinco (Zn):
0,1-0,5% de liga de zinco minimiza o impacto no metal do A380. Apesar disso, causa uma diminuição na resistência à corrosão. Isso geralmente acontece com a presença de impurezas.
Oligoelementos:
- Até 0,5% de níquel produz melhor estabilidade em alta temperatura. Isso se deve à formação de sua fase Al₃Ni.
- A presença de estanho (Sn) e chumbo (Pb) inferior a 0,1% melhora a usinabilidade. No entanto, ela afeta a soldabilidade.
- A incorporação de <0,1% de cromo (Cr) refina o grão.
Padrões:
Na forma ASTM B85, a especificação da liga A380 mostra certos limites. Por exemplo, Fe ≤1,5%, Cu ≤3,5%. Ela determina que a composição deve passar por testes químicos por meio de espectrometria.
2. Propriedades físicas
- Densidade: 2,7 g/cm³
- Faixa de fusão: 565°C a 630°C
- Condutividade térmica: 100 W/m-K a 25°C
- Condutividade elétrica: 35% IACS
- Expansão térmica: 21,8 µm/m-°C (20-100°C)
- Resistência à corrosão: Moderada
3. Propriedades mecânicas
A. Resistência e Ductilidade:
As-Cast (sem tratamento térmico):
- Resistência à tração final (UTS): 325 MPa.
- Resistência ao escoamento (YS): 160 MPa com deslocamento de 0,2%.
- Alongamento: 3% (limitado por seu alto teor de silício, bem como pelas fases frágeis α-AlFeMnSi e β-AlFeSi).
- Dureza: 80 HB (Brinell).
Temperamento T5:
- Envelhecimento a 150-200°C por 2-8 horas
- UTS: 330 MPa
- YS: 170 MPa.
- Alongamento: 2%
- Dureza: 85 HB
Temperamento T6:
- Solucionado a 500°C por 4-12 horas + Envelhecido
- UTS: 350 MPa
- YS: 185 MPa.
- Alongamento: 2,5%
- Dureza: 90 HB
B. Microestrutura:
A liga de alumínio do A380 cria um tamanho de grão de 50 a 200 µm como matriz primária.
Fases intermetálicas:
- As partículas semelhantes a placas de α-AlFeMnSi com 5-20 µm de longevidade aumentam a resistência ao desgaste.
- O tipo de fase em forma de agulha (β-AlFeSi) de até 10-30 µm mostra locais de indução de trincas.
- Os elementos de Mn melhoram o tamanho do grão, reduzindo-o para <100 µm. Eles criam maior resistência.
C. Propriedades especializadas:
A liga A380 tem boa resistência à fadiga, variando de 150 MPa a 10⁷ ciclos (R = -1). Essa qualidade é vantajosa para a fabricação de suportes de motor.
Além disso, a resistência ao cisalhamento desse lingote é de cerca de 200 MPa. Isso é muito importante para criar roscas ou fixar vários conjuntos.
Além de tudo isso, a liga é limitada à sua resistência ao impacto (teste Charpy), que é de 5 J a 25°C. Esse limite também minimiza seu uso em cargas dinâmicas.
D. Efeitos da temperatura:
Temperaturas mais altas são a razão para a precipitação de partículas grossas. Por causa disso, o UTS cai para 260 MPa (-20%).
No ponto de baixa temperatura abaixo de -50°C, ele causa um aumento no nível de dureza em torno de 88 HB (+10%). Isso ocorre porque o movimento dos deslocamentos fica mais lento.
Aplicações da liga de alumínio A380
1. Uso no setor automotivo
A relação resistência/peso da liga A380 faz dela a escolha ideal. É por isso que o setor automotivo a utiliza em sua grande variedade de aplicações.
Principais componentes e propriedades:
As peças automotivas, como suportes e carcaças, contêm uma resistência máxima à tração de cerca de 325 MPa. Elas também estabelecem barreiras contra o calor excessivo de até 200°C.
Isso significa que a peça não requer mais energia ou consumo de combustível em comparação com os blocos de ferro mais antigos.
Vantagens térmicas e mecânicas:
Os fabricantes aproveitam a condutividade térmica da liga A380 (100 W/m-K) nos cabeçotes dos cilindros.
Eles possuem uma dissipação de calor eficiente. O material de silício flui suavemente durante a fundição para assumir qualquer forma complexa.
Durabilidade e limitações:
As carcaças da caixa de engrenagens após um processo de têmpera T6 seriam mais duras. Ele atinge a dureza de 90 HB.
As peças, no entanto, não atendem às necessidades de ductilidade, o que restringe seu uso em aplicações de alto impacto. Para isso, usa-se suas ligas substitutas, como a A383, para fabricar peças críticas.
Aplicações aeroespaciais da liga de alumínio A380
Uso de componentes não estruturais:
Os recursos de resistência e capacidade de fundição do lingote do A380 o tornam preferível. As indústrias aeroespaciais o utilizam para a fabricação de carcaças de spoiler, suportes de flap e montagens de aileron.
Desempenho de temperatura e resistência:
Essa liga pode suportar temperaturas moderadas (-50°C a 150°C). Eles têm uma resistência ao escoamento de 185 MPa após a têmpera T6. No caso de equipamentos de controle de voo, esse tratamento os torna mais adequados.
Vantagens da fundição de precisão
O material do A380 oferece capacidade de fundição adequada, assumindo o perfil mais complexo. Por isso, você pode usá-lo para coisas como dobradiças de leme com exatidão dimensional.
Limitações e aprimoramentos:
Apesar de a liga oferecer muitas qualidades excepcionais, ela não tem as qualidades do grau aeroespacial (7075). Por exemplo, a liga forjada de alta resistência.
O aprimoramento que pode ser feito é a durabilidade em condições úmidas. Isso pode ser feito por meio do processo de aquecimento T6 ou de revestimentos anticorrosivos.
Outras aplicações do setor da liga de alumínio do A380
Usos do setor de construção:
No setor de construção, a liga A380 é fundida para fabricar moldes arquitetônicos e molduras de janelas.
O setor aproveita suas características mais ideais. Isso com resistência à corrosão e tolerâncias rígidas para precisão.
Aplicações marítimas:
A durabilidade do A380 cria peças resistentes e de longa duração para os suportes do motor e os encaixes do convés.
O tratamento, como a anodização, aumenta ainda mais a resistência à água salgada.
Benefícios para o setor elétrico:
Esse material é benéfico para a produção de dissipadores de calor e carcaças de motores. Ele lhes dá um bom IACS e condutividade térmica. É por isso que essa opção é uma oferta de custo-benefício.
Vantagens específicas do setor:
As principais propriedades que o A380 contém incluem, geralmente, estabilidade dimensional em toda a construção e resistência à corrosão para o ambiente marinho.
Enquanto isso, os trajes de gerenciamento térmico são para sistemas elétricos. Isso significa que a liga do A380 se enquadra na categoria de um metal versátil.
Características de fundição da liga de alumínio do A380
Processo de fundição
Como a liga A380 tem uma fluidez muito melhor, ela é fundida com parâmetros de processo. Esses parâmetros incluem pontos de fusão de 660-680°C e pressões de injeção de 30-150 MPa.
Fundição sob pressão:
Fundição sob pressão de alumínio é a melhor técnica a ser usada. Ela produz resultados de saída em poucos minutos e oferece uma tolerância estreita. No entanto, esse processo corre o risco de o molde aderir às partículas de ferro.
Fundição em areia:
Na fundição em areia, não há necessidade de usar alta pressão ou altas temperaturas. Isso ocorre porque ela forma um perfil com a liga fundida usando uma quantidade menor (pressão de 1-5 a 600-650°C).
Você pode usar esse processo para fundir peças mais longas, como blocos de motor. No entanto, ele é muito lento e produz superfícies ásperas.
Fundição de molde permanente:
A fundição em molde permanente oferece benefícios equilibrados de custo e resultados precisos.
Funciona a 630-670°C.
As taxas de resfriamento corretas são necessárias para controlar a solidificação. Isso reduzirá o risco de rasgos quentes.
Defeitos de fundição
Os defeitos de fundição que ocorrem durante a fabricação podem ser porosidade, encolhimento ou inclusões.
- Porosidade: ar ou gases misturados na fundição causam porosidade. Descubra isso com a inspeção por raios X. Para controlar isso, use a desgaseificação a vácuo.
- Encolhimento: O resfriamento irregular da fundição produz encolhimento nas peças. O software de simulação térmica ajuda a analisar os pontos críticos. Resolva esses erros com projetos otimizados de alimentadores.
- Inclusão: Ocorre devido à presença de impurezas. Filtre o metal antes de usá-lo para minimizar o tamanho das partículas. Além disso, opte por técnicas de pré-aquecimento do molde.
Tratamento térmico
Tratamento térmico da solução:
Nesse tipo de tratamento, os fabricantes aquecem o metal a 500°C por 4 a 12 horas. Assim, ele dissolve os precipitados de Al₂Cu. Isso é feito por meio de uma taxa de resfriamento >100°C/s (água de resfriamento).
Envelhecimento artificial
O envelhecimento artificial, como a técnica de têmpera T6, funciona a 150-200°C por 2-8 horas. Ela produz resistência excessiva nos lingotes. Para isso, são formadas fases de Mg₂Si e Al₂Cu. Ela também aumenta a dureza.
No entanto, o envelhecimento excessivo acima de 250°C gera uma precipitação grosseira. Como resultado, isso afeta a resistência, reduzindo-a em até 15%.
Além disso, a têmpera T6 melhora a resistência à fadiga, criando uma microestrutura refinada. Apesar disso, ele reduz a taxa de alongamento para até 2,5%.
Resistência à corrosão da liga de alumínio do A380
Mecanismos de corrosão:
Nos A380s, há chances de corrosão por pite em áreas ricas em cloreto, como as costas. Semelhante a esse problema, a corrosão em fendas ocorre em pontos estagnados (sob parafusos).
Corrosão galvânica ocorre quando há diferenças de potencial eletroquímico. O teor de ferro e cobre também é o motivo do agravamento da corrosão.
Proteção contra corrosão:
Há muitas opções para proteger as peças contra a corrosão. Entre elas, a anodização é aquela que adiciona uma camada de óxido de 10 a 25 µm.
O processo de cromação ajuda a eliminar a umidade ou a resistir ao sal. Enquanto isso, os revestimentos de tinta (epóxi) aumentam a resistência bloqueando a exposição.
As outras opções são os revestimentos em pó e os selantes. Eles trabalham para melhorar o desempenho de peças marítimas ou automotivas e aumentar a durabilidade.
Usinagem e fabricação da liga de alumínio do A380
Usinagem:
Com uma classificação de 65 a 70%, a liga de alumínio a380 é muito fácil de usinar. Há um conteúdo de elementos aliados que podem ser duros, como partículas de silício. Por isso, você pode usar ferramentas de metal duro ou PCD para cortá-la.
Por exemplo, um ângulo de inclinação de 15° e bordas afiadas ajudam no processo de corte. Como mostra a imagem, corte a 300-500 m/mi, avanço de 0,5 mm/rev e profundidade ≤3,25 mm.
Além disso, técnicas adequadas de taxa de resfriamento podem evitar o superaquecimento das ferramentas e aumentar sua durabilidade.
Fabricação:
É muito difícil soldar o material A380. Porque ele racha. Mas você pode usar a soldagem por fricção. Ela faz um ótimo trabalho a 500-1500 RPM, 1-3 mm/s.
Além disso, o pré-aquecimento e o preenchimento com silicone de alumínio também ajudam na brasagem. Para fixar ou rebitar, você deve trabalhar manualmente para perfurar ou usar rebites resistentes, como os de 1 a 5 mm.
Conclusão:
A liga de alumínio do A380 é o metal mais importante. Ela contém um conteúdo de menor peso, porém resistente. Sua excelente capacidade de fundição permite a fabricação de várias aplicações com impressionante resistência ao calor. É uma combinação de custo-benefício e desempenho equilibrado.
No entanto, você pode ter dificuldades com sua baixa ductilidade. O tratamento de têmpera T6 e os revestimentos podem aumentar sua durabilidade. É por isso que ele é importante para a maioria dos principais setores, como o automotivo e o industrial.