O setor automobilístico está evoluindo rapidamente. Os carros não se resumem mais a cavalos de potência e pintura polida. Hoje, o que importa é a eficiência, a sustentabilidade e a engenharia inteligente. É nesse ponto que as ligas de alumínio para a fabricação de automóveis são colocadas em evidência.

Por que o alumínio está substituindo os materiais tradicionais

O aço teve um bom desempenho, não há dúvida. Mas o alumínio é trabalhador como o novo atleta que é mais leve, mais rápido e incrivelmente forte. As montadoras recorreram à pressão do desenvolvimento para tornar os veículos mais leves, mais eficientes em termos de combustível e desenvolver limites de alta emissão. As ligas de alumínio para fabricação automotiva têm uma pontuação mais alta em todos esses quesitos do que as latinas.

Evolução do uso de alumínio em veículos

Antigamente, o alumínio era destinado exclusivamente a carros de luxo e de alto desempenho. Hoje, vá a qualquer lugar e você ficará surpreso ao encontrar alumínio em toda parte, em peças de carroceria, blocos de motor e assim por diante. Ligas de alumínio para fabricação de automóveis nunca foram tão baratos e versáteis graças aos métodos modernos da indústria de manufatura.

O que são ligas de alumínio?

Vamos explicar isso de forma simples. As ligas de alumínio contêm uma mistura de alumínio com outros elementos para aumentar determinadas propriedades.

Alumínio puro versus ligas de alumínio

O alumínio puro é leve, resistente à corrosão e macio. Não é adequado para veículos que são submetidos a estresse, calor e choques constantes. Os fabricantes produzem ligas mais fortes, mais resistentes e mais duráveis com a inclusão de outros componentes, como magnésio, silício, cobre ou zinco.

Papel dos elementos de liga

Considerar elementos como ligas como temperos em uma receita. O magnésio, o silício e o zinco, respectivamente, foram adicionados em pitadas de resistência, capacidade de fundição e dureza. Todas as combinações têm uma aplicação diferente no setor automobilístico.

Por que a fabricação automotiva depende das ligas de alumínio

Vantagem do peso leve

Um dos principais objetivos do design de carros contemporâneos é reduzir o peso do veículo e, com o uso de ligas de alumínio, isso é possível, pois o peso é 30 a 50 vezes menor do que o do aço. Essa redução melhora a aceleração, o manuseio, a frenagem e toda a dinâmica de direção, além de aumentar a economia de combustível.

Eficiência de combustível e redução de emissões

Carros menores precisam de menos energia para se mover, o que tem um efeito direto no aumento da eficiência do combustível e na redução da taxa de emissão de gases de efeito estufa. No caso dos veículos elétricos, essa redução de peso não só aumenta o alcance da bateria, mas também melhora o desempenho do veículo e resulta em maior sustentabilidade, o que torna as ligas de alumínio uma necessidade nos carros ecológicos modernos.

Segurança e desempenho estrutural 

As ligas de alumínio são mais fortes do que aparentam ser; são leves. Elas absorvem e dissipam o impacto de colisões de forma eficaz, portanto, são boas em zonas de amassamento, chassis e outras peças estruturais, oferecendo segurança sem reduzir o peso e o desempenho dos carros.

Classificação de ligas de alumínio para fabricação automotiva

Ligas de alumínio forjado

Deseja-se que as ligas de alumínio forjado sejam suavizadas por meio de laminação, extrusão ou forjamento, processos que melhoram sua estrutura de grãos e aumentam sua resistência. Elas são adequadas para projetos de carrocerias automotivas, componentes de chassi, quadros, bem como outras peças estruturais que suportam carga.

Ligas de alumínio fundido

As ligas de alumínio fundido são fabricadas por meio da fundição do metal e do seu vazamento em moldes para esboçar formas complicadas. É possível ter projetos complicados e altas tolerâncias e, portanto, as ligas fundidas são ideais em termos de bloco de motor, cabeçotes de cilindro, carcaça de transmissão e outras peças complexas do setor automotivo.

Entendendo a série de ligas de alumínio

Série 1xxx

O 1xxx é feito de alumínio quase puro com boa resistência à corrosão e características de leveza. No entanto, tem baixa resistência e não pode ser usado estruturalmente; por isso, é aplicado principalmente em peças que não suportam carga no setor automotivo.

Série 2xxx

As ligas da série Alloys 2xxx são ligas à base de cobre, fortes e com alto desempenho mecânico. No entanto, elas são menos resistentes à corrosão e, por isso, são aplicadas seletivamente em componentes automotivos estruturais ou de alto desempenho.

Série 3xxx

A série 3xxx são as ligas de alumínio que foram reforçadas pelo uso de manganês e que têm conformabilidade excepcional e resistência medíocre. Elas são usadas principalmente em trocadores de calor automotivos, painéis de carroceria automotiva e outras peças automotivas em que são necessárias resistência à corrosão e capacidade de serem facilmente moldadas.

Série 5xxx

As ligas de alumínio da série 5xxx são à base de magnésio e oferecem uma combinação potente de anticorrosão e durabilidade, portanto, adequadas e altamente preferidas pelos painéis de carroceria automotiva.

Série 6xxx

A série é realmente versátil com silício e magnésio. Ela forma a base do alumínio automotivo nos dias de hoje.

Série 7xxx

A série 7xxx é baseada em ligas de alumínio e tem alta resistência em termos de zinco, sendo mais bem utilizada em carros esportivos ou componentes automotivos que exigem maior integridade estrutural e resistência.

As ligas de alumínio mais eficazes para a fabricação de automóveis

Ligas de alumínio da série 5xxx

As ligas da série 5xxx têm resistência à corrosão e força muito boas e devem ser usadas em locais onde o automóvel tem partes grandes, como o exterior, que ficam expostas à umidade, aos sais da estrada e às mudanças nas condições ambientais.

Aplicações em painéis automotivos 

As partes da carroceria, os capôs e as portas de automóveis têm ligas da série 5xxx porque são leves e têm boa conformabilidade e durabilidade, além de manterem a qualidade da superfície em sua manipulação.

Ligas de alumínio da série 6xxx

As ligas de alumínio da série 6xxx têm sido as mais úteis no setor automotivo, pois oferecem excelente força, resistência à corrosão e fabricação e, portanto, são amplamente utilizadas em peças estruturais e externas de um veículo.

Equilíbrio entre resistência e maleabilidade 

As ligas são uma combinação perfeita de resistência e flexibilidade. Elas são tratáveis termicamente e facilmente extrudadas, o que significa que foram bem adaptadas a quadros, estruturas de carroceria e sistemas de gerenciamento de colisões em que a confiabilidade e a precisão são importantes.

Ligas de alumínio da série 7xxx

Isso se deve ao fato de que as ligas de alumínio da série 7xxx são as mais pesadas na produção automotiva, com sua altíssima resistência e suas boas propriedades mecânicas, o que contribuiu para sua adequação na produção de produtos que exigem grande manutenção e aplicações que envolvem leveza e desempenho.

Veículos esportivos e de alto desempenho 

Esses carros esportivos e de alto desempenho utilizam amplamente essas ligas porque é necessária a máxima resistência. Elas reforçam os sistemas de suspensão, as peças do chassi e outras peças com estrutura que suporta altas tensões para garantir o melhor desempenho de manuseio, estabilidade e segurança em situações extremas de direção.

Ligas de alumínio-silício fundido 

As ligas de alumínio-silício com adição de silício são ligas de alumínio-silício fundidas que têm maior capacidade de fundição, menor retração e maior resistência ao desgaste. Essas características as tornam ideais para a produção de produtos automotivos sofisticados, cujas formas são precisas e sua durabilidade permanece estável.

Componentes do motor e do trem de força 

As ligas de alumínio-silício são altamente dependentes das peças do motor e do trem de força, como blocos de motor, cabeçotes de cilindro e carcaças de transmissão. Elas são eficientes, eficientes em termos de desempenho e confiáveis devido ao seu peso leve, combinado com a resistência ao calor e ao desgaste.

Ligas de alumínio versus aço na fabricação de automóveis

Comparação de peso

O alumínio é muito mais leve que o aço, o que significa que os carros não precisam adicionar peso para aumentar o peso total de um veículo. O peso leve melhora a aceleração, a frenagem, o manuseio, a economia de combustível e aumenta a autonomia de direção, principalmente em carros elétricos e híbridos.

Considerações sobre custos e fabricação 

Apesar dos custos iniciais mais baixos do material, o alumínio oferece retornos financeiros de longo prazo em termos de baixos custos de combustível, menos penalidades de emissões e alta capacidade de reciclagem. Durante a vida útil de um veículo, o alumínio pode ser um empreendimento mais econômico entre fabricantes e consumidores.

Compensações de desempenho

Em alguns casos de aplicação de altíssima resistência, especialmente quando se deseja obter uma alta resistência à carga, o aço continua tendo um bom desempenho. No entanto, novos ligas de alumínio também estão progredindo em ritmo acelerado, oferecendo resistência semelhante com menos peso e, portanto, tornando-se bastante competitivos nos componentes estruturais e de segurança automotivos.

Processos de fabricação de ligas de alumínio

Fundição

O metal fundido pode ser derramado em moldes bem definidos para formar estruturas complexas com formas rígidas e tolerâncias muito apertadas de componentes do setor automotivo, o que torna a fundição o melhor método a ser usado. O processo é normalmente aplicado em blocos de motor, carcaças de transmissão e peças estruturais.

Extrusão

Os processos de extrusão usam uma matriz moldada para pressionar o alumínio e produzir peças em forma de perfil a uma longa distância, com uniformidade em sua forma. É ideal para a produção de trilhos, vigas e estruturas automotivas em que as seções transversais precisam ser constantes, de alta resistência e com alto nível de precisão dimensional.

Laminação e estampagem

O processamento de alumínio por laminação e estampagem converte folhas de alumínio em componentes finos e moldados em um painel plano. Painéis de carroceria de automóveis, capôs, portas e peças de lançamento de chapas metálicas com superfície lisa e precisão de formação são comumente acabados por esses métodos.

Sustentabilidade e reciclagem de ligas de alumínio

Benefícios ambientais

A reciclagem do alumínio é muito sustentável, pois ele pode ser reciclado infinitamente sem perder sua potência ou qualidade. A reciclagem do alumínio usa até 95% menos energia em comparação com o processamento de alumínio novo, e a emissão de gases de efeito estufa e o crescimento ambiental são consideravelmente reduzidos.

Reciclagem de ciclo fechado em fábricas automotivas 

As empresas automotivas também estão implantando ciclos de reciclagem cada vez mais próximos, nos quais a sucata de alumínio usada na produção é capturada, derretida e usada em outras peças. Isso reduziria os resíduos, o custo do material e facilitaria o processo de fabricação sustentável em todo o processo de fabricação de um veículo.

Desafios do uso de ligas de alumínio em veículos

Problemas de união e soldagem

O alumínio é um material que não pode ser facilmente soldado da mesma forma que o aço, o que exige o uso de ferramentas de última geração, como solda a laser, fricção e adesivo estrutural. Essas operações exigem recursos humanos talentosos, maquinário preciso e supervisão rigorosa na produção de automóveis.

Custos de reparo e manutenção.

Os carros feitos de ligas de alumínio geralmente exigem equipamentos especiais de reparo e pessoal treinado. Os reparos nas carrocerias são mais caros e demorados do que os das estruturas tradicionais de veículos com base em aço, e as carrocerias exigem treinamento e equipamentos. 

Tendências futuras em ligas de alumínio para fabricação automotiva

Veículos elétricos e demanda de alumínio

Os conjuntos de baterias pesam muito nos veículos elétricos e o peso é compensado com a ajuda do alumínio, que reduz a massa do veículo. À medida que os veículos elétricos se tornam mais populares entre a população mundial, os fabricantes estão confiando cada vez mais no alumínio para aumentar o alcance, o desempenho e a eficiência energética geral de seus produtos.

Ligas de alumínio avançadas de alta resistência 

As ligas de alumínio de alta resistência aprimoradas são projetadas para alcançar uma leveza, durabilidade e resistência a colisões impressionantes. Os materiais permitem que os fabricantes substituam as peças de aço, o que aumenta a segurança, a eficiência e a flexibilidade do projeto nos carros modernos.

Conclusão

As ligas de alumínio para automóveis não são mais materiais opcionais; elas agora são necessárias. Como podem apoiar a revolução dos veículos elétricos para aumentar a eficiência do combustível, as ligas de alumínio estão definindo o futuro da mobilidade. Esses materiais ficarão ainda mais fortes, inteligentes e sustentáveis com o avanço da tecnologia. A estrada é suave, econômica e, sem dúvida, de alumínio.

Perguntas frequentes

Então, por que não usar aço em vez de liga de alumínio?

Os motivos são que eles diminuem o peso dos veículos, aumentam a eficiência do combustível e reduzem as emissões.

Qual é a série mais comum de ligas de alumínio usada em carros?

A série 6xxx devido ao seu alto equilíbrio entre força, conformabilidade e resistência à corrosão.

Os veículos de liga leve de material de alumínio são seguros?

Sim, as ligas de alumínio são eficientes na absorção da energia de impacto, além de serem seguras e protegidas.

Podemos reciclar o alumínio quando usado em automóveis?

Com certeza. O alumínio pode ser reciclado em sua totalidade, mantendo todas as suas propriedades.

O aço será totalmente substituído pelo alumínio nos automóveis?

Não será em toda sua extensão, mas seu lugar nos EVs e nos designs leves só aumentará.

 

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