Catálogo Geral Extrudados tecnologia E SoLuçÕES Em ALumÍNIo

Transcrição

1 Catálogo Geral Extrudados tecnologia E SoLuçÕES Em ALumÍNIo Catalogo Extrusao indd 1 29/09/10 15:41

2 O alumínio é um metal indicado para inúmeras aplicações, devido às suas características e propriedades únicas. Material leve e resistente, apresenta uma boa razão entre resistência e peso, grande capacidade de absorver impactos e alta resistência à corrosão. É um excelente condutor térmico, ideal para dissipadores de calor, e elétrico. É, ainda, um material nãotóxico ideal para a preparação de alimentos e uso em embalagens, não magnético e com alta refletividade, agindo como um escudo contra radiação, luz, ondas de rádio e infravermelho. É utilizado com grande eficiência em ambientes inflamáveis, por não soltar faíscas nem ser combustível, e em baixas temperaturas pela resistência à transição frágildúctil. Catalogo Extrusao indd 2 29/09/10 15:41

3 ÍNDICE Índice Extrusão 04 Características físicas do alumínio 06 Ligas 07 Nomenclatura de têmperas 08 Tratamento térmico 09 Propriedades mecânicas 10 Acabamento de superfície 12 Outros processos 13 Soldagem 14 Soldagem por fricção Friction welding 15 Hidroforming hidroconformação 17 Stretch Forming 18 Tabelas 20 3 Catalogo Extrusao indd 3 29/09/10 15:41

4 EXtruSão Extrusão O processo de extrusão é bastante versátil, possibilitando o desenvolvimento de novos produtos, desde perfis simples até os de extrema complexidade. Quando o metal a ser extrudado é o alumínio, os resultados são excelentes quanto à precisão do produto, seu acabamento, sua durabilidade e resistência, proporcionando ao cliente produtos atraentes e de extrema qualidade. A extrusão é um processo de conformação plástica compressiva, em que o tarugo aquecido é pressionado contra uma matriz por um pistão, de maneira que ocorra uma redução de sua secção transversal, produzindose produtos semiacabados longos e retilíneos tais como barras, perfis e tubos. DISCO DE PRESSÃO ÊMBOLO TARUGO CABEÇA DO ÊMBOLO MATRIZ ENCOSTO PRÓPRIO ENCOSTO DA PRENSA PRODUTO EXTRUDADO O produto extrudado em alumínio, além de ser atraente e de extrema qualidade, ainda oferece vantagens como fácil montagem, podem ser unidos através de vários processos como soldagem, brazagem, por rebitamento, parafusamento, entre outros, e esta união pode ser feita tanto entre ligas de alumínio como em materiais dissimilares. 4 Catalogo Extrusao indd 4 29/09/10 15:41

5 EXtruSão O perfil é classificado de acordo com a complexidade geométrica, podendo ser: Sólido, Tubular e Semitubular PERFIL SÓLIDO PERFIL TUBULAR PERFIL SEMITUBULAR A seção transversal não apresenta nenhum vazio totalmente envolvido por metal. A seção transversal apresenta pelo menos 1 vazio totalmente envolvido por metal. A seção transversal tem pelo menos um vazio não totalmente envolvido por metal. Devido a esta complexidade geométrica e dependendo da liga escolhida a produtividade e a eficiência serão alteradas, afetando o custo final do produto. DCC (Diâmetro do Círculo Circunscrito) Entendese por DCC o menor círculo que contenha totalmente a seção transversal do perfil. Este valor é importante na medida em que toda prensa, em função da sua capacidade, possui um DCC máximo possível de ser extrudado. DCC 5 Catalogo Extrusao indd 5 29/09/10 15:41

6 CArACtErÍStICAS físicas Do ALumÍNIo Uma das principais características do alumínio é à baixa densidade, que faz dele, em média, três vezes mais leve do que o aço e o cobre. Essa qualidade, aliada à sua excelente resistência à corrosão, boa maleabilidade e grande condutibilidade térmica e elétrica, faz do alumínio um material indicado para as mais diversas aplicações. Além disso, por não sofrer transição frágildúctil em baixas temperaturas, comum entre os aços, vem sendo cada vez mais indicado para trabalhos em ambientes frios. Propriedades Físicas Alumínio (1060) Aço (1020) Cobre (puro) Peso específico (kg/m3) x Temperatura de fusão (ºC) Condutibilidade elétrica (% IACS a 20ºC) Condutibilidade térmica a 25ºC (W/m.K) Coeficiente de dilatação térmica linear (20 a 100ºC) 23.6 x x x 106 Módulo de elasticidade (MPa) Catalogo Extrusao indd 6 29/09/10 15:41

7 LIGAS Ligas são compostos formados por dois ou mais elementos metálicos. No caso do alumínio, as ligas têm como componente principal o próprio material, acrescido em pequenas quantidades de outros elementos metálicos. Estes componentes, denominados elementos de liga, têm como função melhorar as propriedades mecânicas, químicas e óticas do material. Os diferentes tipos de liga são caracterizados por séries, conforme mostrado abaixo: Série 1XXX Alumínio Puro Série 2XXX Alumínio Cobre Série 3XXX Alumínio Manganês Série 4XXX Alumínio Silício Série 5XXX Alumínio Magnésio Série 6XXX Alumínio MagnésioSilício Série 7XXX Alumínio Zinco As séries 2XXX, 4XXX, 6XXX e 7XXX são tratáveis termicamente, ou seja, podem ter suas propriedades mecânicas alteradas via tratamentos térmicos. Já as demais ligas, 1XXX, 3XXX e 5XXX, são consideradas não tratáveis termicamente, tendo suas propriedades mecânicas aumentadas através de deformação plástica (encruamento). As ligas 6042 e 6262E foram especialmente desenvolvidas seguindo a tendência mundial regida pela diretriz européia RoHS (Restriction of Certain Hazardous Substances, Restrição de Certas Substâncias Perigosas). Essa diretriz permite um emprego máximo de 0,4% em peso de certas substâncias perigosas em produtos, sendo o chumbo uma delas. Mesmo com esse baixíssimo teor de chumbo, as ligas 6042 e 6262E garantem excelentes propriedades de usinagem. As ligas Alcoa disponíveis para a produção de extrudados são as seguintes: 1050, 1350, 2011, 2014, 2024, 3003, 3004, 3103, 4032, 6005A, 6026, 6042, 6060, 6061, 6063, 6082, 6101, 6262E, 6351, 6463, 7004, 7012 e Catalogo Extrusao indd 7 29/09/10 15:41

8 Nomenclatura de têmperas Têmpera é o estado em que o material se encontra após sofrer deformação a frio ou a quente, tratamento térmico ou ambos os processos. Estes procedimentos dão ao produto final estruturas e propriedades próprias, sendo classificados segundo o conjunto de processos: F Como fabricado O Recozido H Encruado W Solubilizado T Tratado Termicamente Subdivisão da têmpera H: A classificação da têmpera H (encruamento) pode sofrer subdivisões, conforme os processos aplicados posteriormente ao material. A letra H, seguida por dígito, indica o processo a que foi submetido o material: H1 Somente encruado H2 Encruado e parcialmente cozido H3 Encruado e estabilizado H4 Encruado e pintado ou envernizado A utilização de um segundo dígito após as designações H1, H2 e H3 indica o grau de encruamento em ordem crescente: Grau O terceiro dígito, quando utilizado, indica uma pequena variação de uma têmpera de dois dígitos, em que o limite de resistência à tração deve ser mais próximo da têmpera com dois dígitos do que as adjacentes. Subdivisão da têmpera T: A classificação da têmpera T (tratado termicamente) também pode sofrer subdivisões, conforme os processos aplicados posteriormente ao material. T1 Envelhecido naturalmente. T2 Encruado e envelhecido naturalmente. T3 Solubilizado, encruado e envelhecido naturalmente. T4 Solubilizado e envelhecido naturalmente. T5 Envelhecido artificialmente. T6 Solubilizado e envelhecido artificialmente. T7 Solubilizado e sobreenvelhecido. T8 Solubilizado, encruado e envelhecido artificialmente. T9 Solubilizado, envelhecido artificialmente e encruado. T10 Encruado e envelhecido artificialmente. Termo usado ¼ duro ½ duro ¾ duro Duro 8 Catalogo Extrusao indd 8 29/09/10 15:41

9 tratamento térmico Processo que, por meio de aquecimento e resfriamento, busca levar os materiais a atingirem propriedades mecânicas ideais, ao mesmo tempo em que alivia tensões internas residuais. As etapas dos tratamentos térmicos são as seguintes: Homogenização Na etapa de homogeneização, o material é exposto a temperaturas elevadas por períodos prolongados, a fim de reduzir ou eliminar segregações nas microestruturas brutas de fusão. Desta forma, o tarugo tornase totalmente homogêneo, possibilitando que as propriedades mecânicas sejam atingidas no tratamento térmico. Além disso, a homogeneização facilita o processo de extrusão, evitando possíveis defeitos como riscos no perfil. Solubilização Na fase seguinte, solubilização, o metal é aquecido para que os elementos de liga se difundam pela matriz de alumínio. Em seguida, o material é resfriado bruscamente, fazendo com que estes elementos permaneçam em solução sólida, tornandoa supersaturada. Envelhecimento Iniciase aí a terceira etapa do processo, chamada envelhecimento ou precipitação. Como a matriz está instável devido à solução sólida supersaturada, esta começa a sofrer precipitação, por nucleação e crescimento, ganhando maior resistência mecânica. Este ganho dependerá da distribuição, quantidade e tamanho dos precipitados, sendo mais eficaz quando estes forem distribuídos em tamanhos pequenos e em grande quantidade. O envelhecimento poderá ocorrer de forma natural ou artificial, considerandose natural a precipitação espontânea a temperatura ambiente e artificial realizada sob aquecimento. Recozimento O recozimento pode ser utilizado tanto em ligas tratáveis quanto não tratáveis termicamente. O objetivo é amolecer o material, aliviando tensões internas e eliminando os efeitos do tratamento térmico anterior. Estabilização A etapa de estabilização é opcional, ocorrendo somente quando a liga necessita de uma estabilização em sua dimensão ou propriedades mecânicas. Encruamento O encruamento é conseqüência de uma diminuição na área de secção transversal, causada por uma deformação (trefilação, laminação, etc.). Esta deformação aumenta sensivelmente a dureza do material, decrescendo, porém, sua ductilidade. Para reverter este efeito, o material pode passar novamente pela fase de recozimento. 9 Catalogo Extrusao indd 9 29/09/10 15:41

10 propriedades mecânicas As propriedades mecânicas do alumínio estão diretamente ligadas ao tipo de liga e às têmperas. Os valores de limite de resistência à tração, limite de escoamento, alongamento e dureza dessas ligas com relação às têmperas estão classificados na tabela abaixo e referemse a perfis, barras e vergalhões extrudados de alumínio. Características e aplicações típicas das ligas. Liga Resistência Anodização Anodização Solda Solda Usinagem Deformabilidade Brasagem a Corrosão Decorativa Protetora (Mig) (Tig) a Frio Outras Aplicações Indústria química, farmacêutica e alimentícia, 1050 A A A A A E A A utensílios domésticos e refrigeração (trocadores de calor em geral) A A A A A E A A Barramentos Elétricos 2011 C E B N N A C N Solda por resistência Peças usinadas em tornos automáticos. Excelente alternativa para o latão de corte livre C E B C N B D N Solda por resistência Indústria aeronáutica, transporte, máquinas e equipamentos C E B N N B C N Solda por resistência Peças usinadas e forjadas, indústria aeronáutica, transporte, máquinas e equipamentos A D B A A D A A Tubos para trocadores de calor A B B A A N N A Peças usinadas e forjadas A B B A A C B A Tubos para trocadores de calor C N N B B B N B Pistões 6005A B B B B B B C B Estruturas, carrocerias e equipamentos industriais B A A B B A N B Peças usinadas em tornos automáticos e êmbolos para freios automotivos B A A B B B N B Peças usinadas em tornos automáticos e êmbolos para freios automotivos A A A A A D B A Janelas, portas, fachadas e outras aplicações em arquitetura e construção civil. Divisórias, tubos para irrigação e dissipadores de calor A D A A A D B A Estruturas, carrocerias e embarcações A A A A A D B A Janelas, portas, fachadas e outras aplicações em arquitetura e construção civil, divisórias, tubos para irrigação, dissipadores de calor A D A A A C C C Estruturas, carrocerias, embarcações e peças automotivas A A A A A D B A Barramentos elétricos com necessidade de boas propriedades mecânicas 6262E B C A A A A C A Peças usinadas em tornos automáticos, êmbolos para freios automotivos A D A A A C C C Estruturas, carrocerias e embarcações A A A A A D B A Painéis e frisos brilhantes para eletrodomésticos, automóveis, eletrônicos e móveis C N N B B B C B Estruturas soldadas e suspensão de motocicletas C N N D D B N D Aro de motocicleta e equipamentos industriais C E B N N B D N Solda por resistência Peças submetidas a altos esforços, indústria aeronáutica, moldes para injeção de plásticos e borrachas, componentes de máquinas usinados. A B C D E N LEGENDA Excelente Bom Aceitável Não recomendado Ruim Não se Aplica 10 Catalogo Extrusao indd 10 29/09/10 15:41

11 PRopriedades mecânicas Entendendo as Propriedades Mecânicas Limite de Escoamento é a tensão máxima que um material suporta ainda no regime elástico, ou seja, sem deformação definitiva; Limite de Resistência é a máxima tensão que um material pode suportar sem que haja fratura; Deformação Elástica é uma deformação não permanente, ou seja, recebendo uma tensão inferior a tensão de escoamento o material sofre uma deformação temporária, que persistirá apenas enquanto a força estiver atuando no material, sendo que após o alívio da tensão o material recupera sua forma original; Deformação Plástica é uma deformação permanente, isto é, ao sofrer uma tensão acima do limite de escoamento o material tem suas dimensões alteradas definitivamente; Alongamento é a porcentagem que o material deforma enquanto submetido a uma tensão até a sua fratura; Dureza é a propriedade característica de um material sólido, que expressa sua resistência a deformações permanentes. A dureza pode ser avaliada a partir da capacidade de um material riscar o outro ou a partir da capacidade de um material penetrar o outro; Tenacidade é uma medida de quantidade de energia que um material pode absorver antes de fraturar. Os materiais cerâmicos, por exemplo, têm uma baixa tenacidade. Tal energia pode ser calculada através da área num gráfico Tensão versus Deformação. Tensão (MPa) Limite de resistência a tração, 450 MPa ( psi) A MPa 10 psi Limite de escoamento, 250 MPa ( psi) Tensão (10 psi) , ,10 0,20 0,30 0,40 Deformação 11 Catalogo Extrusao indd 11 29/09/10 15:41

12 Acabamento de superfície Os perfis fornecidos pela Alcoa podem apresentar os seguintes tipos de acabamento: normal, anodizado e pintado. Normal: A superfície do perfil apresentase marcada apenas por riscos longitudinais, conhecidos como linhas de matriz, inerentes ao processo de extrusão. Em função da profundidade destes riscos, obtémse a rugosidade média da superfície, classificando os perfis como Normal 1, Normal 2 ou Normal 3. Normal 1: É o acabamento simples, normalmente utilizado em superfícies não expostas. Normal 2: Utilizado em superfícies expostas, garante ao perfil um aspecto uniforme. Normal 3: Tipo de acabamento especial, indicado para anodização decorativa, no qual a superfície exposta é a mais fina possível. Anodização Processo eletrolítico que forma uma camada controlada e uniforme de óxido de alumínio na superfície do metal, com finalidades decorativa ou protetora. Anodização brilhante Processo resultante da ação de um agente mecânico e/ou químico agressivo sobre a superfície de uma peça, aumentando sua refletividade. Devido a baixa espessura do filme anódico decorrente do processo, não promove aumentos significativos das propriedades físicoquímicas. Anodização colorida eletrolítica Anodização que promove a coloração eletrolítica do alumínio e suas ligas, desde que previamente anodizados e não selados, através da deposição, normalmente de sais metálicos, no fundo dos poros do óxido formado. Tem finalidades protetora e decorativa. Anodização colorida por corantes Promove a coloração do filme de óxidos não selados, pela imersão direta em soluções de corantes orgânicos ou inorgânicos. É utilizado tanto com fins protetores quanto decorativos. Anodização fosca Processo resultante da ação controlada de um processo mecânico e/ou químico agressivo sobre a superfície da peça, diminuindo sua refletividade. 12 Catalogo Extrusao indd 12 29/09/10 15:41

13 Outros Processos Usinagem A usinagem é um processo de fabricação mecânica, no qual obtémse a peça final através da remoção de material de uma peça bruta. Sua utilização confere aos perfis um acabamento superficial e uma precisão dimensional de ótima qualidade, fazendo com que a maioria das peças, mesmo quando obtidas via outros processos, recebam seu formato final através da usinagem. Os principais processos de usinagem são a fresagem, o torneamento e a furação. Fresagem Na fresagem, a remoção do sobremetal da peça é feita pela combinação de dois movimentos realizados simultaneamente, o de rotação da ferramenta, a fresa, e o da mesa da máquina onde a peça é fixada. É o movimento da mesa (avanço) que desloca o material para ser fresado. Torneamento Torneamento é o processo mais comum de usinagem, no qual a peça, após ser presa em um mandril e rotacionada, é desbastada utilizando ferramentas especialmente confeccionadas. Este processo permite fazer apenas seções circulares, porém com grande precisão e excelente acabamento para fins de alumínio. As ligas 2011, 6026, 6042 e 6262E são consideradas ideais para o processo de usinagem, pois proporcionam cavacos que se quebram facilmente, evitando paradas desnecessárias para limpeza aumentando a produtividade. A Alcoa possui ainda uma grande novidade neste segmento, a liga 6020, que possui excelente usinabilidade e não contém chumbo em sua composição. Atualmente, existem tornos automatizados e mais precisos, como o CNC, que conseguem submeter a peça a várias ferramentas em uma única operação. Todas as etapas do processo são armazenadas em um programa no próprio equipamento, evitando perda de tempo com troca de ferramental, melhorando a repetibilidade e otimizando ao máximo o tempo gasto na produção da peça. Apesar de ser o processo mais simples de usinagem, a furação tem um destaque importante na montagem das peças. Sua tecnologia permite a realização de furos precisos e nos locais exatos, necessitando, às vezes, de diversos dispositivos de fixação. 13 Catalogo Extrusao indd 13 29/09/10 15:41

14 Soldagem O processo de soldagem consiste em unir duas partes ou mais de modo permanente, sem afetar drasticamente a propriedade mecânica da peça. Existem dois processos de soldagem. O primeiro, denominado processo de soldagem por fusão, se baseia no uso de calor, aquecimento e fusão parcial das partes a serem unidas. O segundo, conhecido como processo de soldagem por pressão ou processo de soldagem no estado sólido, se baseia na deformação localizada das partes a serem unidas. No segundo caso, para se obter melhores resultados, as peças podem ser aquecidas até uma temperatura inferior a de fusão. Brasagem Uma operação similar a de soldagem, que também tem por objetivo a união permanente de peças, é a brasagem. No entanto, os dois processos apresentam diferenças. Enquanto na soldagem as peças a serem unidas acabam se fundindo, na brasagem isto não ocorre, pois a junção é obtida pelo uso de um metal de adição, o único a ser fundido durante a operação. Outro diferencial é que na brasagem o mecanismo responsável pelo preenchimento do espaço entre as peças é a capilaridade. Por envolver quase todos os fenômenos metalúrgicos, como a fusão, a solidificação e a transformação de fases, a tecnologia de soldagem no alumínio enfrenta diversos problemas. Estes podem ser resolvidos pela aplicação de determinados princípios metalúrgicos, necessitando, para tal, um acompanhamento e controle rigoroso durante todo o processo. Existem dois processos principais de soldagem: o TIG (Tungsten Inert Gas) e o MIG (Metal Inert Gas) Solda TIG (Tungsten Inert Gas) A solda TIG é a mais utilizada na indústria do alumínio. Seu funcionamento se dá da seguinte forma: estabelecese um arco elétrico entre a peça de trabalho e um eletrodo de tungstênio. Em seguida, o arco é ignitado por um gerador de faísca entre a peça e o eletrodo. Este, por sua vez, representa apenas o terminal de um dos pólos e não é adicionado à poça de fusão (eletrodo não consumível). Como conseqüência, são utilizados eletrodos de material de alto ponto (o ponto de fusão do tungstênio é de 3.370ºC). A poça de fusão e o eletrodo estão protegidos contra os efeitos do ar atmosférico por um gás inerte, cujo fluxo é direcionado por um bocal que circunda o eletrodo. Alumínio e sua ligas são normalmente soldados com corrente alternada, que gera um arco que limpa a chapa no ciclo positivo, permitindo que o metal flua facilmente. O alumínio também pode ser soldado com corrente contínua e polaridade direta, com o uso de hélio como gás de proteção. Solda MIG (Metal Inert Gas) A soldagem MIG é um processo no qual um arco elétrico, obtido por meio de corrente contínua, é estabelecido entre a peça e um arame ou liga de alumínio (que combina as funções de eletrodo e metal de adição) numa atmosfera de gás inerte. Neste tipo de processo, o eletrodo é sempre o pólo positivo do arco elétrico. Utilizandose as versões automática e semiautomática, é possível soldar o alumínio desde espessuras finas, cerca de 1,0 mm, até espessura infinita. Tal como no processo TIG, durante a soldagem o gás inerte protege a região do arco contra contaminação atmosférica. Normalmente, a solda TIG utiliza os gases argônio e hélio ou uma mistura entre as duas substâncias. Entre as vantagens desse método estão a possibilidade de se soldar em qualquer posição, alta produtividade e possibilidade de automatização. 14 Catalogo Extrusao indd 14 29/09/10 15:41

15 SoLDAGEm por fricção friction welding A Soldagem por fricção é feita no estado sólido e é muito usada nas ligas de alumínio, principalmente para os produtos extrudado e laminado, possibilitando assim produtos cada vez maiores e mais complexos. Sua utilização na indústria é muito diversificada, podendo ser utilizada na indústria automotiva, naval, aeronáutica, elétrica e estruturas em geral. Uma outra característica importante desta tecnologia é a possibilidade de soldar ligas de alumínio e materiais dissimilares, que até então eram considerados não soldáveis, além de obter uma solda de melhor qualidade e com menor custo. Outro ponto positivo e imprescindível para este tipo de processo é a capacidade de automação. O principal método de soldagem por fricção é o Friction Stir Welding (FSW), que é um processo relativamente novo, mas já é largamente utilizado e o seu princípio baseiase em rotacionar um cilindro contra o material a ser soldado, avançandoo por todo o local a ser soldado. Descrição física do processo Para que seja eficiente o processo de solda por fricção (FSW), é necessária uma fixação rígida das partes a serem soldadas, pois esta irá sofrer uma pressão muito forte do pino (não consumível) de soldagem. Ao iniciarse o avanço da máquina a parte subseqüente a ser soldada será aquecida, devido ao atrito da ferramenta com o metal, facilitando assim a deformação plástica. O material deformado plasticamente é comprimido pelo pino de soldagem e acaba preenchendo todos os vazios, consolidando então as peças. Equipamentos Processo de solda por fricção (FSW). O equipamento utilizado na solda por fricção é basicamente a máquina de soldar, uma vez que não há consumíveis (metal de adição, varão de solda e gás inerte), além da máquina necessitar de menor energia para soldar a peça. 15 Catalogo Extrusao indd 15 29/09/10 15:41

16 Soldagem por fricção Friction welding Vantagens: Não necessita de varão de solda e nem de escudo protetor. Baixo custo de equipamento e de energia. Não há porosidades. Composição química é preservada. Não há distorção das peças soldadas. Defeitos devido à fusão do metal são eliminados. Pode ser operado em qualquer posição. Boa reprodutibilidade. Não necessita de aquecimento prévio para soldagem. Excelentes propriedades mecânicas no cordão de solda. Região da solda possui grãos tão finos quanto o metalbase. Desvantagens: Baixa velocidade de soldagem, quando comparada co m processo que envolve fusão do metal. Limitação ao uso de aparelhos portáteis. Presença do furo no final da solda. Aplicações: A solda por fricção pode ser empregada em soldas subaquáticas e em qualquer profundidade, pois pode realizar a solda em áreas de grandes pressões, como acontece nos reparos de tubos ou construções marinhas. Também é utilizada em plataformas petrolíferas. Exemplo de perfis de alumínio soldados por fricção (FSW). 16 Catalogo Extrusao indd 16 29/09/10 15:41

17 hydroforming hidroconformação Hydroforming é um processo de manufatura que envolve o bombeamento de fluido para dentro de uma peça tubular em bruto (tubular blank) colocada numa matriz, de modo que a pressão expanda e molde o componente, proporcionando muitas vantagens estruturais. Vantagens: Podese fazer peças consolidadas, ou seja, peças que antes eram constituídas de 2 partes ou mais podem ser fabricadas agora em uma única peça com as vantagens de eliminar processos posteriores, obter uma continuidade estrutural isenta de soldas e com paredes mais finas. Portanto, há uma redução de peso significativa do produto com ganho nas propriedades mecânicas. Um exemplo disso é o componente do chassis, que, pelo método convencional eram necessárias até 6 partes, agora pode ser produzido por hydroforming em uma única peça; considerando que, no processo convencional seriam necessárias flanges para soldar as peças umas nas outras, implicando em uma fragilização do produto, devido às ZTAs (Zonas Termicamente Afetadas) e que também teria um ganho de massa. Devido ao metal de adição é possível verificar os benefícios desse novo processo. Este processo também diminui sensivelmente a perda por sucatas e elimina alguns processos comuns e antigos, utilizando um número menor de moldes. Portanto, maior economia no ferramental e o produto pode ter tolerâncias dimensionais mais apertadas. Desvantagens: O material precisa ter uma boa deformabilidade, já que ele será submetido a grandes deformações, o equipamento é relativamente caro e a produtividade é baixa. Para o Alumínio, as principais ligas e têmperas utilizadas para o processo de hydroforming são: 5019O, 5754O, 6060T4, 6063T4 e 6082T4. Aplicações: Os processos de extrusão e hydroforming junto com alumínio trazem uma série de benefícios. Conseqüentemente uma vasta gama de aplicações, principalmente no setor automobilístico, no qual a redução de peso implica em uma maior integridade, dirigibilidade, estabilidade, desempenho e economia. As figuras abaixo mostram alguns dos produtos utilizados na indústria automobilística (todas as fotos são da Tower Automotive). Produtos utilizados na indústria automotiva produzidos pelos processos de extrusão e hydroforming. 17 Catalogo Extrusao indd 17 29/09/10 15:41

18 StrEtCh forming O processo Stretch Forming para perfis extrudados é predominantemente utilizado na indústria automotiva. O processo consiste em deformar o metal bruto em torno de um molde, através de um esforço mecânico. As extremidades do perfil são presas por uma garra e puxadas em torno da superfície do molde, que é projetado para produzir a peça desejada levando em conta a recuperação elástica do material. O perfil extrudado pode ser tanto sólido quanto tubular. Vantagens: A recuperação elástica é minimizada quando comparado com outros processos de dobramento. Isto diminui o problema com relação às variações de propriedades mecânicas da matéria prima, resultando em alta repetibilidade. Podem realizar dobramentos complexos em perfis extrudados. Custo do ferramental é relativamente menor. Forças compressivas podem ser eliminadas na parte interna da curvatura, evitando a formação de rugosidades. Pode evitar que as peças assimétricas não sofram torção. Pode realizar dobramento e torção ao mesmo tempo. 18 Catalogo Extrusao indd 18 29/09/10 15:41

19 Stretch Forming Desvantagens: Elevada tensão de tração, quando comparado com os outros processos de dobramento. Baixa produtividade Maior quantidade de sucata, devido às pontas que são inutilizadas. Considerações: O processo stretch forming minimiza as tensões residuais e a recuperação elástica, mas pode sofrer alguns colapsos na estrutura do material quando submetido a deformações maiores que o limite recomendado. 19 Catalogo Extrusao indd 19 29/09/10 15:41

20 propriedades térmicas E ELétrICAS LIGAS E TÊMPERAS LIGAS TÊMPERA CONDUTIVIDADE TÉRMICA (W/m.K) CONDUTIVIDADE ELÉTRICA A 20 C, %IACS COEFICIENTE DE EXPANSÃO TÉRMICA ( m/m.k) 1XXX 1050 O O XXX T T T O T T T T T T XXX 3003 O H O O H T XXX XXX 6005A T T T T T9 T T6 T T T T T T O T T T O T T T T E T T T T T T T XXX 7004 T T T T Fonte: ASM Metals Handbook Volume 2 Properties and Selection: Nonferrous Alloys and SpecialPurpose Materials 20 Catalogo Extrusao indd 20 29/09/10 15:41

21 propriedades mecânicas LIGAS TÊMPERA DIMENSÕES ESPESSURA DA PAREDE (mm) LIMITE DE RESISTÊNCIA A TRAÇÃO (MPa) LIMITE DE ESCOAMENTO (MPa) ALONGAMENTO, c %, min. em 50mm 1XXX 1050 O Todas O Todas XXX A T3 T451 T8 O T4 T6 T351 T4 T6 T851 O H112 O O H112 T6 T4 T5 T6 T6 T8 T9 T4 T6 T8 T9 LIGAS E TÊMPERAS Todas 250 (máx) 135 (máx) 10 Todas Até acima Até Até XXX Todas Todas Todos Todas Todas XXX XXX Até 25, ,20 25, Até 6, ,31 12, ,51 25, Até Todas Todas Catalogo Extrusao indd 21 29/09/10 15:41

22 propriedades mecânicas LIGAS TÊMPERA DIMENSÕES ESPESSURA DA PAREDE (mm) LIMITE DE RESISTÊNCIA A TRAÇÃO (MPa) 6XXX T5 T4 Todas Até T6 T6 Todas Até O Todas 130 (máx) 16 T4 Até Até T T6 Até F Todas O Até (máx) 110 (máx) 14 T4 Até T5 Até Até T T T6 Até T E T T4 Até 20, Ate T T6 Até T5 Até Até T XXX T5 T51 T6 T6 T651 T73 LIGAS E TÊMPERAS LIMITE DE ESCOAMENTO (MPa) ALONGAMENTO, c %, min. em 50mm Até Até Todas Até Até Até Catalogo Extrusao indd 22 29/09/10 15:41

23 LImItES DE CompoSIção QuÍmICA Composição Química (%) Liga Outros Si Fe Cu Mn Mg Cr Ni Zn Ti Pb Bi Cada Total Al ,25 0,4 0,05 0,05 0,05 0,05 0,03 0,03 99, ,1 0,4 0,05 0,01 0,01 0,05 0,03 0,1 99, ,4 0,7 5,0 6,0 0,3 0,2 0,4 0,2 0,6 0,05 0,15 Restante ,5 1,2 0,7 3,9 5,0 0,4 1,2 0,2 0,8 0,1 0,25 0,15 0,05 0,15 Restante ,5 0,5 3,8 4,9 0,3 0,9 1,2 1,8 0,1 0,25 0,15 0,05 0,15 Restante ,6 0,7 0,05 0,2 1,0 1,5 0,1 0,05 0,15 Restante ,3 0,7 0,25 1,0 1,5 0,8 1,3 0,25 0,05 0,15 Restante ,5 0,7 0,1 0,9 1,5 0,3 0,1 0,2 0,05 0,15 Restante ,0 13,5 1 0,5 1,3 0,8 1,3 0,1 0,5 1,3 0,25 0,05 0,15 Restante 6005A 0,5 0,9 0,35 0,3 0,5 0,4 0,7 0,3 0,2 0,1 0,05 0,15 Restante ,6 1,4 0,7 0,2 0,5 0,2 1,0 0,6 1,2 0,4 0,3 0,2 0,4 0,5 1,15 0,05 0,15 Restante ,5 1,2 0,7 0,2 0,6 0,4 0,7 1,2 0,04 0,35 0,25 0,15 0,15 0,4 0,2 0,8 0,05 0,15 Restante ,3 0,6 0,1 0,3 0,1 0,1 0,35 0,60 0,05 0,15 0,1 0,05 0,15 Restante ,4 0,8 0,7 0,15 0,4 0,15 0,8 1,2 0,04 0,35 0,25 0,15 0,05 0,15 Restante ,2 0,6 0,35 0,1 0,1 0,45 0,9 0,1 0,1 0,1 0,05 0,15 Restante ,7 1,3 0,5 0,1 0,4 1,0 0,6 1,2 0,04 0,15 0,2 0,1 0,05 0,15 Restante ,3 0,6 0,15 0,2 0,05 0,35 0,6 0,05 0,05 0,05 0,15 Restante 6262E 0,4 0,8 0,7 0,15 0,4 0,115 0,8 1,2 0,04 0,14 0,25 0,15 0,4 0,4 0,7 0,05 0,15 Restante ,7 1,3 0,5 0,1 0,4 0,8 0,4 0,8 0,2 0,2 0,05 0,15 Restante ,2 0,6 0,15 0,2 0,05 0,45 0,9 0,05 0,05 0,15 Restante ,25 0,35 0,05 0,2 0,7 1,0 2,0 0,05 3,8 4,6 0,05 0,05 0,15 Restante ,15 0,25 0,8 1,2 0,08 0,15 1,8 2,2 0,04 0,05 5,8 6,5 0,02 0,08 0,05 0,05 0,15 Restante ,4 0,5 1,2 2,0 0,3 2,1 2,9 0,18 0,28 5,1 6,1 0,2 0,05 0,15 Restante 23 Catalogo Extrusao indd 23 29/09/10 15:41

24 CArACtErÍStICAS mecânicas LIGAS E TÊMPERAS LIGAS TÊMPERA RESISTÊNCIA A CORROSÃO GERAL TRINCA POR CORROSÃO SOB TENSÃO TRABALHABILIDADE A FRIO USINABILIDADE APLICAÇÕES TÍPICAS 1XXX 1050 O A A A E Equipamentos químicos, tanque para locomotiva 1350 O A A A E Condutores elétricos 2XXX T3 D D C A 2011 T451 D D B A Liga excelente para ser usinada em tornos CNC T8 D B D A O D 2014 T4 D C C B Chassi de caminhões, estruturas aeronáuticas T6 D C D B T351 D C C B 2024 T4 D C C B T6 D B C B Rodas de caminhões, parafusos, estruturas aeronáuticas T851 D B D B 3XXX 3003 O A A A E H112 A A A E Tanques 3004 O A A A D Trabalho com folha de metal, tanques de estocagem 3103 O A C H112 A C Tubos para trocadores de calor 4XXX 4032 T6 C B B Pistões 6XXX 6005A T5 B A C C T6 B A C C Chassis de caminhonetes, caminhões e barcos, as quis requerem boa resistência a corrosão T6 B A 6026 T8 B B Peças usinadas em tornos automáticos e êmbolos para freios automotivos T9 B B T4 B B 6042 T6 B A T8 B B Peças usinadas em tornos automáticos e êmbolos para freios automotivos T9 B B 6060 T5 A A B C T6 A A C C Arquitetura e construção civil, divisórias, tubos para irrigação e dissipadores de calor 6061 T4 B B B C T6 B A C C Chassis de caminhonetes, caminhões e barcos, as quis requerem boa resistência a corrosão O A A D 6063 T4 A A B D T5 A A B C Tubos de irrigação, móveis, fins arquitetônicos T6 A A C C O B A D 6082 T4 B B C Chassis de caminhonetes, caminhões e barcos, as quis requerem boa resistência a corrosão T6 B A C C 6101 T6 A A C C Condutores de alta resistência 6262E T6 B A C B T9 B A D B Liga excelente para ser usinada em tornos CNC T4 A A C C 6351 T5 B A C C Chassis de caminhonetes, caminhões e barcos, as quis requerem boa resistência a corrosão T6 B A C C 6463 T5 A A B C T6 A A C C Painéis e frisos brilhantes para eletrodomésticos, automóveis, eletrônicos e móveis 7XXX 7004 T5 C B Estruturas soldadas e suspensão de motocicletas 7012 T6 C B Aro de motocicleta e equipamentos industriais 7075 T6 C C D B T73 C B D B Indústria aeronáutica A B C D E CLASSIFICAÇÃO EXCELENTE BOM REGULAR RUIM PÉSSIMO Fonte: ASM Metals Handbook Volume 2 Properties and Selection: Nonferrous Alloys and SpecialPurpose Materials 24 Catalogo Extrusao indd 24 29/09/10 15:41

25 ESCOLHENDO O METAL DE ADIÇÃO CORRETO SOLDADAS VARÃO DE SOLDA CARACTERÍSTICAS IGA 2 (MATERIAL DE ADIÇÃO) W S D C T M 4043 A A C A A 4145 A A D B A B A B A 5356 B A A A 5556 B A B B B A A A 4145 A A B A A 4043 A B C A A 4145 A A D B A B A B A 5356 B A A A 5556 B A B A 4043 A D C A A 4145 B C D B A B A B A 5356 B B A A 5556 B A B A 4043 A D C A A 5183 B A B C B B B A C A 5554 C C A B A B 5556 B A B C B 5654 C C A B A 4043 A D C A 5183 A A B A A A B A A A 5554 B C A A A 5556 A A B A A 5654 B C A A B 4043 A C B A A 5183 B A A C A 63, 6101, B A A C A 5554 C B A B B A 5556 B A A C A 5654 C B A B B 4043 A C B A A 5183 B A A C B B B A C A 5554 C B A B B B 5556 C A A C B 5654 C B A B B LIGAS A SEREM SOLDADAS VARÃO DE SOLDA CARACTERÍSTICAS LIGA 1 LIGA 2 (MATERIAL DE ADIÇÃO) W S D C T M 4043 A A C A A 4145 A A D B A B A B A 5356 B A A A 5556 B A B B B A A A 4145 A A B A A 4043 A B C A A 4145 A A D B A B A B A 5356 B A A A 5556 B A B A 4043 A D C A A 4145 B C D B A B A B A 5356 B B A A 5556 B A B A 4043 A D C A A 5183 B A B C B 5356 B B A C A C C A B A B 5556 B A B C B 5654 C C A B A 4043 A D C A 5183 A A B A A A B A A A 5554 B C A A A 5556 A A B A A 5654 B C A A B 4043 A C B A A 5183 B A A C A 6005, 6063, 6101, B A A C A 5554 C B A B B A 5556 B A A C A 5654 C B A B B 4043 A C B A A 5183 B A A C B B B A C A 5554 C B A B B B 5556 C A A C B 5654 C B A B B LEGENDA W FACILIDADE DE SOLDAR S RESISTÊNCIA NO LOCAL DA SOLDA D DUCTILIDADE NA SOLDA C RESISTÊNCIA À CORROSÃO T PERFORMANCE EM TEMPERATURA ACIMA DE 65ºC M RESPOSTA À ANODIZAÇÃO A B C D CLASSIFICAÇÃO EXCELENTE BOM REGULAR RUIM 25 LEGENDA W FACILIDADE DE SOLDAR S RESISTÊNCIA NO LOCAL DA SOLDA D DUCTILIDADE NA SOLDA C RESISTÊNCIA À CORROSÃO T PERFORMANCE EM TEMPERATURA ACIMA DE 65ºC M RESPOSTA À ANODIZAÇÃO A B C D CLASSIFICAÇÃO EXCELENTE BOM REGULAR RUIM Catalogo Extrusao indd 25 29/09/10 15:41

26 ESCOLHENDO O METAL DE ADIÇÃO CORRETO LIGAS A SEREM SOLDADAS VARÃO DE SOLDA CARACTERÍSTICAS LIGA 1 LIGA 2 (MATERIAL DE ADIÇÃO) W S D C T M 4043 A A C A A 4145 A A D B A B A B A 5356 B A A A 5556 B A B B B A A A 4145 A A B A A 4043 A B C A A 4145 A A D B A B A B A 5356 B A A A 5556 B A B A 4043 A D C A A 4145 B C D B A B A B A 5356 B B A A 5556 B A B A 6005, 6063, 4043 A D C A A 6101, B A B C B B B A C A 5554 C C A B A B 5556 B A B C B 5654 C C A B A 4043 A D C A 5183 A A B A A A B A A A 5554 B C A A A 5556 A A B A A 5654 B C A A B 4043 A C B A A 5183 B A A C A 6005, 6063, 6101, B A A C A 5554 C B A B B A 5556 B A A C A 5654 C B A B B SOLDADAS VARÃO DE SOLDA CARACTERÍSTICAS IGA 2 (MATERIAL DE ADIÇÃO) W S D C T M 4043 A A C A A 4145 A A D B A B A B A 5356 B A A A 5556 B A B B B A A A 4145 A A B A A 4043 A B C A A 4145 A A D B A B A B A 5356 B A A A 5556 B A B A 4043 A D C A A 4145 B C D B A B A B A 5356 B B A A 5556 B A B A 4043 A D C A A 5183 B A B C B B B A C A 5554 C C A B A B 5556 B A B C B 5654 C C A B A 4043 A D C A 5183 A A B A A A B A A A 5554 B C A A A 5556 A A B A A 5654 B C A A B 4043 A C B A A 5183 B A A C A 63, 6101, B A A C A 5554 C B A B B A 5556 B A A C A 5654 C B A B B 4043 A C B A A 5183 B A A C B B B A C A 5554 C B A B B B 5556 C A A C B 5654 C B A B B LEGENDA W FACILIDADE DE SOLDAR S RESISTÊNCIA NO LOCAL DA SOLDA D DUCTILIDADE NA SOLDA C RESISTÊNCIA À CORROSÃO T PERFORMANCE EM TEMPERATURA ACIMA DE 65ºC M RESPOSTA À ANODIZAÇÃO A B C D CLASSIFICAÇÃO EXCELENTE BOM REGULAR RUIM 26 Catalogo Extrusao indd 26 29/09/10 15:41

27 ESCOLHENDO O METAL DE ADIÇÃO CORRETO LIGAS A SEREM SOLDADAS VARÃO DE SOLDA CARACTERÍSTICAS LIGA 1 LIGA 2 (MATERIAL DE ADIÇÃO) W S D C T M 1100 D B A A A A 4043 A A C A A B A D B A 5183 C A B B 5356 C A B B 5556 C A B B B B A A A 4145 A A B A A 1100 C C A A A A A B C A A B B D B A 5183 C A B C A 5356 C A B C A 5556 C A B C A 4043 A B D A A 5183 B A C C A B B B C A 5554 C C A B A A 5556 B A C C A 1100 D B A A A A A A C A A 4145 B A D B A B B A A A 4145 A A B A A 1100 C C A A A A A B C A A 4145 B B D B A A A C A A 4145 B A D B A C A A A A A B B A A A 4145 A A B A A 1100 D B A A A A 4043 A A C A A B A D B A 5183 C A B B 5356 C A B B 5556 C A B B SOLDADAS VARÃO DE SOLDA CARACTERÍSTICAS IGA 2 (MATERIAL DE ADIÇÃO) W S D C T M 4043 A A C A A 4145 A A D B A B A B A 5356 B A A A 5556 B A B B B A A A 4145 A A B A A 4043 A B C A A 4145 A A D B A B A B A 5356 B A A A 5556 B A B A 4043 A D C A A 4145 B C D B A B A B A 5356 B B A A 5556 B A B A 4043 A D C A A 5183 B A B C B B B A C A 5554 C C A B A B 5556 B A B C B 5654 C C A B A 4043 A D C A 5183 A A B A A A B A A A 5554 B C A A A 5556 A A B A A 5654 B C A A B 4043 A C B A A 5183 B A A C A 63, 6101, B A A C A 5554 C B A B B A 5556 B A A C A 5654 C B A B B 4043 A C B A A 5183 B A A C B B B A C A 5554 C B A B B B 5556 C A A C B 5654 C B A B B LEGENDA W FACILIDADE DE SOLDAR S RESISTÊNCIA NO LOCAL DA SOLDA D DUCTILIDADE NA SOLDA C RESISTÊNCIA À CORROSÃO T PERFORMANCE EM TEMPERATURA ACIMA DE 65ºC M RESPOSTA À ANODIZAÇÃO A B C D CLASSIFICAÇÃO EXCELENTE BOM REGULAR RUIM 27 Catalogo Extrusao indd 27 29/09/10 15:41

28 O Perfil de alumínio extrudado Alcoa possui características e propriedades únicas, que o qualificam para as mais diversas aplicações. Material leve e resistente, ele apresenta grande capacidade de absorver impacto e tem alta resistência à corrosão. É também um excelente condutor elétrico e térmico, sendo ideal para utilização de calor, além de ser um material nãotóxico (indicado para a preparação de alimentos e uso em embalagem), nãomagnético e com alta refletividade, agindo como um escudo contra radiação, luz, ondas de rádio e infravermelho. É muito eficiente em ambientes inflamáveis, por não soltar faíscas nem ser combustível, e em baixas temperaturas, pela resistência à transição frágildúctil. Por meio da utilização de sua vasta gama de ligas e têmperas com diferentes composições químicas, os produtos estão disponíveis com uma grande variedade de propriedades mecânicas, facilitando a conformação e o acabamento do alumínio, atendendo inúmeras necessidades. Catalogo Extrusao indd 28 29/09/10 15:41

29 29 Catalogo Extrusao indd 29 29/09/10 15:41