Manual Soldagem Aluminio Alcan

DDesenvolvimento industrial e tecnologia so duas palavras que no podemser utilizadas parte uma da outra. Ambas estaro sempre juntas em qual-quer poca, em qualquer lugar. Tecnologia pressupe conhecimento adquiri-do. Conhecimento, por sua vez, nos lembra livros. por demais conhecida acarncia de literatura tcnica especializada e livros produzidos e editados emlngua portuguesa.

A AIcan Alumnio do Brasil S/A vem dedicando um grande esforo nadiminuio do atraso tecnolgico e na ampliao do conhecimento dos enge-nheiros e projetistas nacionais. A criao de um Centro de Tecnologia deSoldagem em 1986 foi um primeiro passo neste sentido. Criado com a finali-dade de prestar servios de assessoria em prticas e teoria de soldagem paraempresas que utilizam o alumnio como matria-prima, o Centro de Soldagemj efetuou dezenas de palestras tcnicas, treinou supervisores, engenheiros esoldadores de diversas empresas.

A soldagem do alumnio, consolidada nos anos 40 nos Estados Unidose Europa, esteve praticamente desconhecida no Brasil durante muitos anos.A idia de que no era possvel soldar alumnio permaneceu por longos anosem nosso meio industrial.

At meados da dcada de 70 a soldagem do alumnio e suas ligas era,no Brasil, uma prtica metalrgica de poucos iniciados. Sua maior aplicaoocorreu deste perodo em diante e, temos muito orgulho em afirmar que aAlcan Brasil e o Centro de Soldagem em muito contriburam para isto. Nestetrabalho de divulgao dos procedimentos modernos de soldagem do alum-nio a maior carncia que verificamos era a falta de uma literatura em lnguaportuguesa.

Os anos de experincia prtica acumulada, do constante estudo e atu-alizao terica e prtica de nosso corpo tcnico resultaram em algo que nos muito caro e muito nos orgulha: Um livro.

este livro que dedicamos e oferecemos indstria brasileira paraatualizar o seu conhecimento sobre soldagem do alumnio, de tal forma quese possa obter as mximas vantagens das propriedades inerentes a este metal.

Este livro foi produzido para servir como um manual bsico no ensinode todos os aspectos da soldagem do alumnio para todos os nveis de pesso-al industrial, incluindo soldadores, supervisores, instrutores, projetistas, enge-nheiros de soldagem e sua gerncia.

Soldar, como tudo na vida, requer vivncia prtica. Para aprender, ossoldadores devem soldar, os supervisores devem testar e inspecionar soldasreais, os engenheiros devem estabelecer prticas de trabalho e os projetistasdevem resolver problemas reais de projeto de juntas soldadas. Este livro con-tm a teoria bsica e encaminha o trabalho prtico, fornecendo instruesadequadas para o pessoal envolvido com a produo de componentes solda-dos. Particular ateno dada aos processos de soldagem por arco eltricosob atmosfera inerte MIG e TIG que so, de longe, os processos mais utiliza-dos em todo o mundo. E nossa inteno, num futuro prximo, produzir e divul-gar outros processos cuja aplicao prtica ainda restrita em nosso pais.

Apresentamos este livro com a esperana de que ele possa esclarecermuitas de suas dvidas, permitir a voc produzir componentes soldados dealta qualidade ao menor custo e lhe dar uma idia a respeito de que realmentedeve ser feito para solidar o alumnio Alcan.

Para maiores esclarecimentos, utilize nossos servios de assistnciaao cliente: (011) 446-8271 e 446-8039.

Atenciosamente,

Alcan Alumnio do Brasil S/A

Prefcio

CAPTULO 1

Alumnio esuas Ligas

Perfis Extrudados

INTRODUO

Neste captulo as propriedades fsicas, qumicas e me-cnicas mais importantes do alumnio e suas ligas sorelacionadas e discutidas, bem como realada a influn-cia de cada uma delas na soldabilidade do metal. A Tabe-la 1, na pgina 1.4, mostra de maneira comparativa algu-mas propriedades fsicas do alumnio, cobre, ao, aoinoxidvel, lato e magnsio.

PROPRIEDADES FSICAS

DensidadeA densidade a mais conhecida das caractersticas fsi-cas do alumnio e a mais interessante do ponto de vistade engenharia. Como mostra a Tabela 1, a densidade doalumnio a menor de todos os metais listados, exceto omagnsio. Esse baixo valor faz com que o alumnio pos-sa competir com outros metais, em base de peso, mes-mo quando estes apresentam melhores propriedades embase volumtrica. A menor densidade do alumnio, quan-do comparada com a do ao (cerca de trs vezes me-nor), no tem nenhuma relao direta com a soldagem.Entretanto, a maior facilidade de manuseio das lminase subconjuntos antes e aps a soldagem uma vanta-gem significativa que deve ser levada em considerao.

Condutividade EltricaA condutividade eltrica difere de metal para metal e parao alumnio de liga para liga. A Tabela 1 mostra que, paraos metais mais comuns, o cobre tem a mais altacondutividade. O alumnio comercialmente puro o maisprximo, com 60% do valor do padro internacional docobre (IACS). Ainda assim, apesar de um condutor dealumnio precisar ter 1,67 vezes da rea da seco trans-versal de um condutor equivalente de cobre, o seu peso somente a metade do valor deste ltimo, devido a suadensidade ser aproximadamente um tero se compara-da com a do cobre. Este um exemplo de que mododuas propriedades - baixa densidade e alta condutividade-proporcionam ao alumnio uma vantagem sobre outrosmateriais, e explica a razo do uso crescente do alum-nio nos setores de transmisso e distribuio de energiaeltrica.A condutividade eltrica tem pouca influncia na soldagempor fuso. Entretanto, uma propriedade muito impor-tante para os materiais que so soldados por resistncia.A resistncia oferecida ao fluxo de corrente de soldagemgera calor e este ltimo importante para se atingir oponto de fuso do metal e promover a unio. Quanto maiora condutividade eltrica do alumnio, correntes maioressero necessrias para produzir o mesmo efeito de aque-cimento em comparao com o ao. Conseqentemen-

te, para a soldagem de seces similares, os equipamen-tos de solda por resistncia para o alumnio precisam tercapacidade de energia til out put muito maior do queaqueles que so normalmente utilizados para o ao.

Condutividade TrmicaTambm uma das mais altas encontradas entre osmetais.A Tabela 1 mostra que a condutividade trmica do alum-nio metade em relao do cobre e aproximadamentecinco vezes a do ao. O efeito desta propriedade nasoldagem muito importante e discutida mais adiantesob o ttulo Soldabilidade.

Ponto de FusoO ponto de fuso do alumnio 660oC, mas torna-semenor quando elementos de liga so adicionados. A Ta-bela 1 mostra a comparao entre os pontos de fusodos materiais usuais. O efeito desta propriedade nasoldabilidade discutido a seguir sob o ttuloSoldabilidade.

Mdulo de ElasticidadeO mdulo de elasticidade determinado pela fora ne-cessria para produzir uma dada deformao no per-manente em um material (regime elstico). Define-secomo sendo a razo da tenso por unidade de deforma-o. A Tabela 1 mostra que o mdulo de elasticidade doao trs vezes maior que o do alumnio. A experinciatem demonstrado que muitas pessoas supem que talrazo 3:1 requer tambm uma razo 3:1 de espessurapara igual flexo. Entretanto, a flexo no uma razodireta do mdulo de elasticidade, mas precisamente uma funo inversa do momento de inrcia (I) multiplica-do pelo mdulo de elasticidade (E), nas vrias frmulaspara o clculo da flexo.Em uma chapa plana, por exemplo, esta razo 3:1 re-quer que o valor de I seja trs vezes maior para manterigual a flexo quando sobre um certo recorte de chapaaplica-se um dado peso. Uma vez que o momento deinrcia de um recorte de chapa plana calculado pelaexpresso Wt3: 12, onde t a espessura do material e Wa largura da chapa, necessrio aumentar a espessurada chapa pela raiz cbica de 3.O peso de uma chapa de alumnio requerido para igualara sua rigidez com uma de ao (1 : 2,8). 1,442, queequivale a 51% do peso da de ao.

CAPTULO 1Alumnio e suas ligas

Coeficiente de Expanso LinearO coeficiente de expanso linear de um dado material uma medida da variao do seu comprimento com a va-riao da sua temperatura. Define-se como o acrscimode comprimento verificado por um determinado materialpara cada elevao no grau de temperatura. Como

fuso o alumnio, sem primeiro remover o filme de xido,resulta na fuso do metal bem antes de o xido fundir-see a coalescncia pode no ocorrer. Alm disso, a forma-o de uma nova camada durante a soldagem deve serevitada quando pretende-se produzir soldas a nveissatisfatrios. Na soldagem a arco metlico e na brasagemisto se realiza por meio do fluxo. Nos processos desoldagem a arco metlico com proteo de gs inerte, oxido removido pela ao do arco eltrico e a formao

Como a maioria dos metais, o alumnio perde resistnciaem temperaturas elevadas. Muitas aplicaes soprojetadas com base nas propriedades das ligas em tem-peratura ambiente, embora alguns cdigos, tal comoSeo VIII do ASME, reduzam os valores de tensesadmissveis de projeto com o aumento da temperatura.Em baixas temperaturas a resistncia do alumnio au-menta sem perda de ductilidade, ou seja, a sua tenacida-de no diminui com o abaixamento da temperatura; sen-do esta a razo do seu uso cada vez mais crescente emaplicaes criognicas.O efeito das caractersticas do alumnio sobre a soldageme, o inverso, o efeito da soldagem sobre suas proprieda-des sero tratados em detalhes no desenvolver destemanual.

mostra a Tabela 1, o coeficiente de expanso linear doalumnio aproximadamente duas vezes o do ao. O efei-to desta propriedade na soldagem do alumnio discuti-do no pargrafo sob o ttulo Soldabilidade.

Calor EspecficoO calor especfico de um material uma medida da quan-tidade de calor requerida para elevar sua temperatura.Define-se como a quantidade de calor necessria paraproduzir um dado aumento de temperatura em um dadopeso de um material comparado com a quantidade decalor requerida para produzir a mesma variao de tem-peratura no mesmo peso de gua.A Tabela 1 fornece o calor especfico do alumnio e deoutros materiais. O calor especfico uma propriedadedos materiais importante do ponto de vista da soldageme discutida mais adiante sob o tema Soldabilidade.

Calor Latente de FusoO calor latente de fuso o calor absorvido quando umasubstncia passa do estado slido para o estado lquidosem acrscimo na temperatura. No alumnio, o calor la-tente relativamente pequeno comparado a outros fato-res e seu efeito sobre a soldagem por fuso do alumnio usualmente desconsiderado.

PROPRIEDADES QUMICAS

caracterstica do alumnio e suas ligas, a formaonatural de um filme de xido (Al

2O

3) sobre a sua superf-

cie. A espessura do xido logo no incio de sua formao cerca de 15 (1,5 mm), mas a taxa de crescimentosubseqente decresce de modo que a espessura de xi-do normal fica em torno de 25 - 50 (2,5 - 5,0 mm).Embora a camada de xido seja extremamente fina, ela suficiente para proteger o metal contra o ataque dosmais diversos meios corrosivos. Isto justifica a excelenteresistncia corroso apresentada pelo alumnio e suasligas. E essa resistncia pode ser aumentada por meioda anodizao, que um crescimento artificial (por mei-os eletroqumicos) dessa camada de xido.O filme de xido tenaz, aderente, impermevel e fundesomente a 2052OC (cerca de trs vezes a temperaturade fuso do alumnio). Isto significa que tentar soldar por

de um novo filme evitada pela ao do campo de gsprotetor.O xido de alumnio possui ainda outras propriedadesimportantes, tais como: O xido muito duro, sendo o material de maior durezadepois do diamante. Por esta razo, xido de alumnio normalmente empregado como matria-prima abrasivana fabricao de rebolos de esmeril. O xido muito duro, sendo o material de maior durezadepois do diamante. Por esta razo, o xido de alumnio normalmente empregado como matria-prima abrasivana fabricao de rebolos de esmeril.sejam removidos totalmente depois da soldagem.A maior preferncia pelos processos de soldagem a arcoprotegido com gs inerte resulta da sua capacidade deremover o xido sem o uso de fluxos. A superfcie do xido de alumnio bem porosa, possi-bilitando a reteno de umidade ou contaminantes osquais podem ocasionar porosidade na solda. Isto muitocomum nas ligas contendo magnsio, porque o xido demagnsio ou de magnsio-alumnio se hidrata com faci-lidade. Ento, prtica usual remover o xido da super-fcie do metal, com uma escova, somente momentos an-tes da soldagem. O xido um isolante eltrico. Espessuras de xidonormais no so suficientes para impedir a abertura doarco eltrico de soldagem. O mesmo no acontece como material que foi anodizado cuja espessura do filme dexido impede a abertura do arco de soldagem.

PROPRIEDADES MECNICAS

O alumnio puro um metal que apresenta uma resistn-cia mecnica relativamente baixa, mas ductilidade ele-vada. Entretanto, por meio da adio de um ou mais ele-mentos de liga, a sua resistncia pode ser substancial-mente aumentada, embora mantenha valores deductilidade bastante aceitveis.


SOLDABILIDADE

Com a finalidade de melhor compreenso dos efeitos daspropriedades fsicas na soldabilidade do alumnio, umacomparao com ao ser demonstrada. A condutividadetrmica exerce uma grande influncia na soldabilidade,pois ela quase cinco vezes maior no alumnio do queno ao. Isto significa que o alumnio necessita de um for-necimento de calor cerca de cinco vezes maior do que orequerido para o ao, para uma mesma massa elevarsua temperatura localmente. Na prtica, isto significa ouso de uma fonte de calor com maior intensidade paraque a soldagem seja bem sucedida.Numa primeira anlise, devido ao ponto de fuso do alu-mnio ser menor do que o do ao, pode parecer que ocalor requerido para soldar o alumnio menor do que orequerido para soldar o ao. Entretanto, a altacondutividade trmica do alumnio compensa esta dife-rena entre as temperaturas de fuso; e, de fato, o alu-mnio necessita de pelo menos tanto quanto ou prova-velmente mais calor do que o ao para ser soldado.A alta condutividade trmica, o alto coeficiente de expan-so linear e a necessidade de maior aporte de calor po-dero causar considerveis distores durante asoldagem, se no forem utilizadas as velocidades de tra-balhos mais altas possveis quando da soldagem do alu-mnio com fontes de calor mais intensas.Uma vantagem da alta condutividade trmica do alum-nio, sob o ponto de vista do soldador, que ela proporci-ona uma rpida solidificao da poa de solda, tornandoa soldagem do alumnio mais rpida que a do ao.

OUTRAS PROPRIEDADES

Antimagntica

O alumnio e suas ligas so antimagnticos para a maio-ria dos fins prticos. O metal levemente paramagntico,acusando efeitos muito fracos em comparao com ofeno, quando ambos se colocam em fortes campos mag-nticos (tal caracterstica importantssima em pontesde comando de navios).

Antifagulhante

O alumnio praticamente no desprende fagulhas quan-do atritado ou golpeado por objetos duros. Sua aplicao fundamental em lugares onde uma fagulha acidentalpoderia ser desastrosa, como, por exemplo, em ambien-tes explosivos ou altamente inflamveis.

Refletividade

A refletividade do alumnio pode chegar a 90% atuandoem um largo espectro de comprimentos de onda, desderadiao ultravioleta, passando pelo espectro visvel,infravermelho, calor, at ondas de rdio e radar. Da suagrande aplicao em luminrias e refletores de luz e ca-lor (os espelhos dos grandes telescpios so revestidoscom um filme de alumnio coloidal). O alumnio pode atu-ar como blindagem de calor quando a sua transmisso feita por radiao (exemplo disso so as telhas de alum-nio que refletem o calor do sol, mantendo a temperaturabaixa no interior dos edifcios).

Compostos de Reao

Os produtos de reao do alumnio so geralmenteatxicos e incolores, possibilitando o uso do metal emcontato com alimentos, remdios e no processamentode tintas e fibras sintticas.



TABELA 1

PROPRIEDADES SI ALUMNIO COBRE BRONZE 65/35 AO AO INOX-304 MAGNSIO

7880 1740

2 38

21 159

16,2 X 10-6 25,8 X 10-6

490 1022

- 372

1426 651

200X103 45X103

7800

10

46

12,6 X 10-6

496

272

1350

200 X 103

Densidade KG/m3 2700 8925 8430

Condutividade Eltrica % I.A.C.S. 62 100 27

Condutividade Trmica

a25oCW/(m.C) 222 394 117

Coeficiente de Expanso

Linear1/C 23,6 X IO-6 16,5 X 10-6 20,3 X 10-6

Calor Especfico Mdio

0 - 100oCJ / (Kg.oC) 940 376 368

Calor Latente de Fuso KJ / Kg 388 212 -

Ponto de Fuso oC 660 1083 930

Mdulo de Elasticidade,

EMPa 69 X 103 110 X 103 103 X 103

PROPRIEDADES FSICAS APROXIMADAS DOS VRIOS MATERIAIS

CAPTULO 2

Classificaodas Ligas

de Alumnio

Bobinas de Alumnio - Diversas Ligas

INTRODUO

At aqui foi discutido o alumnio comercialmente puro,um metal que combina um conjunto de propriedades ex-pressivas - leveza, alta ductilidade, boa resistncia cor-roso e excelentes condutividades trmica e eltrica.Entretanto, o alumnio puro apresenta baixa resistnciamecnica para aplicaes estruturais e, dessa forma, amaioria dos produtos em alumnio so obtidos a partir deuma liga, a fim de atingir as propriedades desejadas.A maior parte dessas ligas so solues slidas de umou mais elementos metlicos dissolvidos na matriz dealumnio. Essas solues tm suas propriedades aumen-tadas por deformao plstica a frio (encruamento) oupor tratamento trmico.Os elementos de liga principais so: cobre (Cu), magnsio(Mg), mangans (Mn), silcio (Si) e zinco (Zn). Outros ele-mentos so adicionados em quantidades menores, agin-do como refinadores de gro ou para produzir proprieda-des especiais. Um grupo adicional de elementos indese-jveis, encontrados nas ligas de alumnio em quantida-des desprezveis, no apresentam efeito benfico e soconsiderados impurezas.Um desenvolvimento recente a introduo das ligasalumnio-ltio (Li), para aplicaes estruturais. Elas tam-bm contm adies de cobre (Cu) e, em alguns casos,magnsio (Mg), e so classificadas nas sries 2XXX ou8XXX, dependendo de qual o elemento de maior teor.

CLASSIFICAO

Em face da infinidade de ligas de alumnio que existem esuas tmperas, uma classificao dessas ligas foi de-senvolvida pela Aluminum Association (AA), que, atual-mente, seguida por toda Amrica do Norte e por muitosoutros pases do mundo. A norma brasileira que classifi-ca as ligas de alumnio a NBR 6834, que compat-vel com a publicada pela Aluniinum Association.Dependendo de como estas ligas so produzidas desdeo lingote at o produto final, as ligas de alumnio so divi-didas em dois grandes grupos:- Ligas Fundidas e- Ligas Trabalhveis.

LIGAS TRABALHVEIS

As ligas trabalhveis so aquelas em que a forma finaldo produto conseguida atravs de transformaes deum semimanufaturado (lmina, chapa, folha, perfil,vergalho, forjado) obtido tambm por transformao me-cnica a frio ou a quente de um tarugo ou placa produzi-da pela solidificao do metal lquido.Os processos de transformao mais comuns na produ-

o dos semimanufaturados so: laminao, extruso,trefilao e forjamento.Para identificar as ligas de alumnio trabalhveis utiliza-se um sistema de nmeros de quatro dgitos. O primeiroda designao serve para indicar o grupo da liga de acor-do com o elemento qumico (ou elementos) que compa-rece em maior teor na composio da liga, como segue:

TABELA 2.1

DESIGNAO DAS LIGAS TRABALHVEISPOR GRUPOS

Os dois ltimos dgitos identificam a liga de alumnio ouindicam a pureza do alumnio. O segundo dgito indicamodificaes na liga original ou nos limites de impure-zas. No grupo 1XXX, alumnio no-ligado de no mnimo99,00% de pureza, os dois ltimos dgitos da designaoindicam os centsimos da porcentagem mnima de alu-mnio. Por exemplo: 1050: alumnio no-ligado com 99,50% de pureza; 1080: alumnio no-ligado com 99,80% de pureza. O segundo dgito indica modificaes nos limites dasimpurezas. O algarismo 0 (zero) indica o alumnio no-ligado que contm impurezas em seus limites naturaisou que no houve um controle especial, e os algarismosde 1 a 9 indicam que houve controle especial de um oumais elementos presentes como impurezas.Por exemplo, 1050 indica uma liga com no mnimo 99,50%de alumnio sem controle especial de impurezas, e 1350indica a mesma pureza (99,50% de alumnio), mas comcontrole de uma ou mais impurezas.

LIGA ABNT (NBR6834) PRINCIPAL ELEMENTOQUMICO DA LIGA

1XXX Alumnio no-ligado de no

mnimo 99,00% de pureza

2XXX Cobre

3XXX Mangans

4XXX Silcio

5XXX Magnsio

6XXX Magnsio e Silcio

7XXX Zinco

8XXX Outros Elementos

9XXX Srie no utilizada

Nos demais grupos de ligas (2XXX at 8XXX), os doisltimos dgitos so arbitrrios, servindo somente paraidentificar as diferentes ligas do grupo. O segundo carac-teriza modificaes da liga: o algarismo 0 (zero) indica aliga original e os algarismos de 1 9 indicam modifica-es da liga original. Por exemplo, 5356 e 5456 so

CAPTULO 2Classificao das ligas de Alumnio

Aps a solubilizao, a liga encontra-se em situao ins-tvel - os elementos da liga tendem a sair da soluoslida, formando compostos intermetlicos precipitadosna matriz. Esses precipitados so finos (da ordem deangstrons) e bem distribudos, e propiciando o endureci-mento da liga. Essa precipitao (envelhecimento) podeocorrer em temperatura ambiente (envelhecimento natu-ral), para perodos mais longos (dias ou meses), ou seracelerado pelo aquecimento na faixa 120 a 200oC, poralgumas horas (envelhecimento artificial).

W (solubilizado)Aplica-se somente a algumas ligas, as quais envelhe-cem naturalmente em temperatura ambiente aps trata-mento de solubilizao.

T (tratado termicamente)Aplica-se s ligas tratveis termicamente, produzindopropriedades mecnicas estveis diferentes de F, O eH, com ou sem encruamento complementar. A letra Tdeve ser seguida por um ou mais dgitos.

modificaes da liga alumnio-magnsio 5056. Do mes-mo modo, 2017 uma liga da srie alumnio-cobre e 2117 uma modificao desta.

Ligas Trabalhveis No-TratveisTermicamente

As ligas trabalhveis no-tratveis termicamente soaquelas em que o aumento de propriedades mecnicass pode ser conseguido por deformao a frio, tal como:laminao e trefilao. As propriedades assim obtidas soreduzidas pelo aquecimento acima de determinadas tem-peraturas, tal como acontece na soldagem; assim sen-do, elas no podem ser restauradas, exceto por trabalhoa frio adicional.As ligas trabalhveis no-tratveis termicamente so pro-duzidas em vrias tmperas, de acordo com o grau deencruamento e, em geral, so das sries 1 XXX, 3XXX,4XXX e 5XXX. O sistema de nomenclatura apresenta-do a seguir sob o ttulo Tmpera.

Ligas Trabalhveis Tratveis Termicamente

As ligas trabalhveis tratveis termicamente so aque-las que apresentam a caracterstica de reagir a tratamentotrmico e, desse modo, conseguem um aumento apreci-vel de resistncia mecnica, O calor gerado durante asoldagem reduz as propriedades mecnicas destas ligas.Contudo, as ligas tratveis termicamente podem ser re-tratadas aps soldagem, desde que a aplicao justifi-que esta operao e caso existam condies dispon-veis. Os tratamentos trmicos que proporcionam o au-mento de resistncia mecnica destas ligas so asolubilizao e o envelhecimento.As ligas tratveis termicamente contm na sua composi-o qumica elementos de liga cuja solubilidade de umelemento ou um grupo de elementos no alumnio aumentacom a temperatura, e o limite de solubilidade excedidoem temperatura ambiente ou em temperaturas baixas.Ao se aquecer a liga, esses elementos entram em solu-o slida, podendo ser mantidos na soluo em tempe-ratura ambiente desde que a liga seja resfriada rapida-mente (solubilizao).

As ligas trabalhveis das sries 2XXX, 6XXX, 7XXX sotratveis termicamente. Da mesma forma que as ligasno-tratveis termicamente, o sistema de nomenclatura descrito no pargrafo que se segue sob o ttulo Tm-pera.

TMPERA

O termo tmpera aplicado s ligas de alumnio designa oestado que o material adquire pela ao do trabalho afrio ou a quente, ou por tratamentos trmicos ou pelacombinao de ambos, os quais exercem influncia de-cisiva sobre a estrutura e propriedades do produto.O sistema de nomenclatura de tmpera se baseia emletras, e as subdivises dessas tmperas bsicas soindicadas por nmeros que especificam as operaesprincipais que o produto deve sofrer. Se uma variante daseqncia de operaes tiver de ser realizada, novos d-gitos sero acrescentados designao inicial.

Nomenclaturas Bsicas

F (como fabricado)Aplica-se aos produtos em que no se exerce nenhumcontrole sobre as condies trmicas ou nvel deencruamento. No se especificam limites para as propri-edades mecnicas.

O (recozido)Aplica-se aos produtos acabados, no estado em que apre-sentam o menor valor de resistncia mecnica.

H (encruado)Aplica-se s ligas no-tratveis termicamente, em que oaumento de resistncia mecnica conseguido por de-formao plstica a frio e que podem ser submetidas aum recozimento complementar para produzir amoleci-mento parcial ou a um processo de estabilizao. Dgitosadicionais indicam o nvel de encruamento necessrioou algum tratamento que possa influenciar as proprieda-des obtidas.


Classificao das Temperas H

O primeiro dgito que se segue letra H indica combi-nao das operaes bsicas, como segue:

H1 (apenas encruada)As propriedades mecnicas do material so obtidas ex-clusivamente por trabalho a frio, sem nenhum tratamen-to suplementar.

H2 (encruada e recozida parcialmente)As propriedades mecnicas so aumentadas mais do queo nvel desejado e depois so diminudas por recozimentoparcial.

H3 (encruada e estabilizada)Aplica-se somente quelas ligas que amolecem com opassar do tempo aps terem sido deformadas plastica-mente a frio (encruada). Esse amolecimento pode seracelerado e estabilizado com tratamento trmico apsencruamento.

Grau de Deformao

O segundo dgito que se segue designao H1, H2e H3 indica o grau de encruamento, ou seja, a quanti-dade de deformao aplicada ao material. O nmero 8designa a tmpera alcanada por uma dada liga que so-freu uma reduo mecnica a frio de aproximadamente75%, aps um recozimento pleno. As tmperas entre O(recozida) e 8 so especificadas por nmeros de 1 a 7.Para o material que apresente um limite de resistncia trao em torno da metade entre os valores de resistn-cias da tmpera O e da tmpera 8, a tmpera desig-nada por 4; em tomo da metade das tmperas O e 4;a tmpera designada por 2; e em tomo da metadedas tmperas 4 e 8, a tmpera designada por 6. Onmero 9 designa as tmperas cujo limite de resistn-cia mecnica mnimo excede quele da tmpera 8 de15 MPa (2,0 Ksi) ou mais.O terceiro dgito, quando usado, indica uma variao emrelao tmpera H de dois dgitos, que resulta numaaprecivel diferena nas propriedades.A designao da tmpera segue-se ao nmero que iden-tifica a liga, por exemplo, 3003-H18 ou 5083-O.

Classificao das Tmperas T

Os nmeros de 1 10 que se seguem letra T indicamas seqncias de tratamentos bsicos a que o materialfoi submetido, conforme abaixo:

TiResfriado aps o processo de fabricao a uma tempe-ratura elevada e envelhecido naturalmente at uma con-dio estvel.

T2Resfriado aps o processo de fabricao a uma tempe-ratura elevada, posteriormente deformado plasticamen-te a frio e finalmente envelhecido naturalmente at umacondio estvel.

T3Solubilizado, deformado plasticamente a frio e envelhe-cido naturalmente at uma condio estvel.

T4Solubilizado e envelhecido naturalmente at uma condi-o estvel.

T5Resfriado aps o processo de fabricao a uma tempe-ratura elevada e envelhecido artificialmente. T6Solubilizado e envelhecido artificialmente.

T7Solubilizado e estabilizado (superenvelhecimento).

T8Solubilizado, deformado plasticamente a frio e envelhe-cido artificialmente.

T9Solubilizado, envelhecido artificialmente e em seguidadeformado plasticamente a frio.

T1OResfriado aps o processo de fabricao a uma tempe-ratura elevada, deformado plasticamente a frio e posteri-ormente envelhecido artificialmente.As designaes T1 a T1O podem ser seguidas dedgitos adicionais, dos quais o primeiro no pode ser zero,a fim de indicar uma variao no tratamento bsico quealtera de maneira significativa as caractersticas do pro-duto.

- Exemplos:

TX5 1 ou TXX51Aplica-se aso produtos que so submetidos a alvio detenses por estiramento. TX52 ou TXX52Aplica-se aos produtos que so submetidos a alvio detenses por compressao.


LIGAS FUNDIDAS

As ligas fundidas so aquelas cujos produtos so obti-dos por meio do vazamento do metal lquido em um mol-de para adquirir a forma desejada.Da mesma maneira que as ligas trabalhveis, tambmutiliza-se um sistema de quatro digitos para identificar oalumnio na forma de fundidos. O primeiro dgito indica ogrupo da liga, como mostrado na Tabela 2.2, abaixo.

TABELA 2.2

DESIGNAO DAS LIGASFUNDIDAS POR GRUPOS

Os dois dgitos seguintes identificam a liga ou pureza doalumnio. O ltimo dgito que est separado dos outrospor um ponto indica que o produto est sob a forma depeas ou lingote.

No grupo 1XX.X, alumnio no-ligado de no mnimo99,00%, os dois dgitos seguintes ao algarismo 1 repre-sentam os centsimos da porcentagem mnima de alu-mnio.O ltimo dgito, direita do ponto, indica a forma do pro-duto.- 1XX.0 - Peas fundidas-1XX.1 - LingotesNos grupos de ligas de 2XX.X at 9XX.X, os dgitos queantecedem o ponto so arbitrrios, servindo somente paraidentificar as diferentes ligas do grupo.O ltimo dgito, direita do ponto, indica a forma do pro-duto.- XXX.0 - Peas fundidas- XXX.1ou - Lingotes- XXX.2Limites de impurezas ou modificaes das ligas originaisou metal no-ligado so indicados atravs de uma letraantes da designao numrica.

PROPRIEDADES DAS LIGAS DE ALUMNIO

A srie de tabelas que se seguem fornece um panoramageral das ligas de alumnio usuais, em termos de suaspropriedades, assim como sua fabricao e aplicaesem estruturas. Elas foram agrupadas por tipo de metal,isto , trabalhvel versus fundida, por resposta ao trata-mento trmico e por dados de classificao referentes aaplicaes, em tabelas separadas dos dados referentesa soldabilidade e propriedades. As legendas das tabelasso listadas a seguir para ajudar a encontrar a informa-o desejada.

Tabela 2.3- Composio Qumica e Aplicaes das LigasTrabalhveis No-Tratveis Termicamente.

Tabela 2.4- Composio Qumica e Aplicaes das LigasTrabalhveis Tratveis Termicamente.

Tabela 2.5- Soldabilidade das Ligas Trabalhveis No-TratveisTermicamente.

Tabela 2.6- Soldabilidade das Ligas Trabalhveis Tratveis Termi-camente.

Tabela 2.7- Propriedades das Ligas Trabalhveis No-TratveisTermicamente.

Tabela 2.8- Propriedades das Ligas Trabalhveis Tratveis Termi-camente.

Tabela 2.9- Composio Qumica e Aplicaes das Ligas FundidasNo-Tratveis Termicamente.

Tabela 2.10- Composio Qumica e Aplicaes das Ligas FundidasTratveis Termicamente.

Tabela 2.11- Soldabilidade das Ligas Fundidas No-Tratveis Termi-camente.

Tabela 2.12- Soldabilidade das Ligas Fundidas Tratveis Termi-camente.

Tabela 2.13- Propriedades das Ligas Fundidas No-Tratveis Termi-camente.

Tabela 2.14- Propriedades das Ligas Fundidas Tratveis Termi-camente.

LIGA ABNT (NBR6834) PRINCIPAL ELEMENTOQUMICO DA LIGA

1XX.X Alumnio no-ligado de no

mnimo 99,00% de pureza

2XX.X Cobre

3XX.X Silcio com adies

de Cobre e/ou Magnsio

4XX.X Silcio

5XX.X Magnsio

6XX.X Srie no utilizada

7XX.X Zinco

8XX.X Estanho

9XX.X Outros Elementos


TABELA 2.3

COMPOSIO QUMICA E APLICAES DAS LIGAS DE ALUMNIO TRABALHVEISNO-TRATVEIS TERMICAMENTE

COMPOSIO NOMINAL LIGA Elementos de Liga-% em Peso APLICAES TPICAS

Cu Mn Mg Cr

Equipamentos para indstria qumica e alimentcia.Alumnio extra puro Peas para repuxo profundo

1085

99,85% de pureza Frisos decorativos.Refletores.

Tanques e cubas no-estruturais paraAlumnio comercialmente puro indstria qumica e alimentcia.

1050 99,50% de pureza Impactados: tubos tipo bisnaga e aerosol.Chapas litogrficas.Tubulao.

Tubulao. 1100 Alumnio comercialmente puro Peas estampadas, painis decorativos, 1200 99,00% de pureza recipientes, utenslios domsticos.

Aletas.

Alumnio 99,50% de pureza Barramentos eltricos.com controle de elementos Fio condutor.

1350 metlicos que afetam a Peas ou equipamentos onde secondutividade eltrica, requer alta condutividade eltrica.que de6l,5% IACS.

Tanques e tambores para indstria qumicae petroqumica.Equipamentos para processamento e manuseiode alimentos.

3003 0,12 1,2 - -

Botes para navegao.Silos.Carrocerias de nibus e furges.Utenslios domsticos.

Vasos de presso.Tubulao para irrigao.Recipientes.Extintores.

3004 - 1,2 1,0 - Base de lmpadas.Coberturas e fachadas para construo civil.Forros e calhas.Latas para bebidas.

Condutor eltrico.Caixilharia.Carrocerias de nibus e furges.

5005 - - 0,8 -

Utenslios domsticos.

Similar 3003 e 5005, porm mais resistente.Apresenta excelente qualidade de acabamento. 5050 - - 1,4 -

Forros.


TABELA 2.3 x(Continuao)

COMPOSIO QUMICA E APLICAES DAS LIGAS DE ALUMNIOTRABALHVEIS NO-TRATVEIS TERMICAMENTE


Cu Mn Mg Cr

Utilizadas onde se requer resistncia mecnicasuperior 5050.Tanques para armazenamento

5052 Barcos. 5652 - - 2,5 - Uso geral em estamparia.

Carrocerias de nibus e furges.Persianas.A liga 5652 uma variante da liga 5052 com purezaelevada, prpria para trabalhar com perxido.

Estruturas.Tanques e reservatrios industriais.Vasos de presso no sujeitos a chama.Vasos criognicos.

5083 - 0,7 4,4 0,15 Silos.Vages ferrovirios.Tanques rodovirios.Veculos militares.

Embarcaes.Componentes para embarcaes.Tanques de navios petroleiros.

5086 - 0,45 4,0 0,15 Botijes de gs.Vages.Silos.

Vasos de presso no sujeitos a chama. 5154 Tanques de navios petroleiros. 5254 - - 3,5 0,25 A liga 5254 uma variante da liga 5154 com pureza

elevada prpria para trabalhar com perxido.

Carrocerias de automveis.Componentes para bicicletas.

5182 - 0,35 4,5 - Tampas para latas de bebidas.Persianas.

Estruturas. 5454 - 0,8 2,7 0,12 Tanques onde a temperatura de servio exceda 65C.

Estruturas.Tanques e reservatrios industriais.

5456 - 0,8 5,1 0,12 Componentes para embarcaes.Vasos de presso no sujeitos a chama.

Peas com alto brilho. 5252 - - 2,5 - Frisos para automveis e aparelhos onde se

requer resistncia mecnica superior a 5657.

Peas com alto brilho. 5657 - - 1,0 - Frisos para automveis e aparelhos.


TABELA 2.4

COMPOSIO QUMICA E APLICAES DAS LIGAS DE ALUMNIOTRABALHVEIS TRATVEIS TERMICAMENTE


Cu Si Mn Mg Zn Ni Cr


Estrutural; automveis, vages, ferrovirios, embarcaes.Tubos e conexes.

6061 0,25 0,6 - 1,0 - - 0,20 Rebites.Boa trabalhabilidade. soldabilidade e resistncia corroso.

Caixilharia e ornamentos.6063 - 0,4 - 0,7 - - - Tubos.

Grades.

6101 0,5 - - 0,6 - - - Estruturas eltricas com boa resistncia mecnica.

6262d 0,28 0,6 - 1.0 - - 0,09 Usinagem de peas em torno automtico.

6351 - 1 0 0,6 0,6- - - As mesmas aplicaes que a 6061.

7004e - - 0,45 1,5 4,2 - - Vages ferrovirios, perfis extrudados.

7005f - - 0,45 1,4 4,5 - 0,13 Vages ferrovirios, perfis extrudados.

7039 - - 0,3 2,8 4,0 - 020 Pontes militares e blindagem de veculos miltares.

7075 1 ,6 - - 2,5 5,6 - 0,23 Estruturas aeroespaciais de elevada resistncia.

2011 5,5 0,4 - - - - - Usinagem de peas em torno automtico

Peas forjadas com elevada resistncia mecnicapara aeronaves e automveis. 2014 4,4 0,8 0,8 0,5 - - -Estruturas.Acessrios hidrulicos e estruturais.

2017 4,0 0,5 0,7 0,6 - - - Usinagem de peas com resistncia mecnica elevada.

Elementos estruturais.

2024 4,4 - 0,6 1,5 - - -Chapas para construo de aeronaves, normalmenterecobertas (CLAD) para melhorar a resistncia corroso.Rodas de carro de combate e locomotivas.

2036 2,6 - 0,25 0,45 - - - Carrocerias de automoveis.

Liga para forjamento; cabeotes de cilindros e pistes. 2218 4,0 - - 1,5 2,0 - - Componentes que requerem resistncia mecnica e

dureza em alta temperatura.

Estrutural; elevada resistncia mecnica em alta temperatura.

2219a 6,3 - 0,30 - - - -Tanques de aeronaves para armazenamento decombustvel.Boa soldabilidade.

2519b 5,8 - 0,30 0,17 0,06 - -Estrutural; liga de alta resistncia mecnica utilizada nablindagem de veculos militares.

2618c 2,3 0,18 - 1,6 - 1,0 - As mesmas aplicaes que a 22l8.

6009 0,40 0,80 0,50 0,6 0,25 - 0,10 Carrocerias de automveis.

6010 0,40 1,0 0,50 0,8 0,25 - 0,10 Carrocerias de automveis.

Aplicaes estruturais em geral.

NOTAS: a. Contm tambm 0.06 Ti, 0,10 V e 0,1870. c. Contm tambm 1,1 Fe e 0,07 Ti e. Contm tambm 0,15 Zrb. Contm tambm 0,06 Ti, 0,1770 e 0,10 V d. Contm tambm 0,6 Pb e 0,6 Bi

TABELA 2.5

SOLDABILIDADE DE LIGAS DE ALUMNIO TRABALHVEISNO-TRATVEIS TERMICAMENTE

PROCESSOS 1,2,3

LIGA SAMG / SATG SPR / SCR B SB

1060 A B A A

1100 A A A A

1350 A B A A

3003 A A A A

3004 A A B B

3105 A A B B

5005 A A B B

5050 A A B B

5052 A A C C

5652 A A C C

5083 A A X X

5086 A A X X

5154 A A X X

5254 A A X X

5182 A B X X

5252 A A C C

5454 A A X X

5456 A A X X

5457 A A B B

5557 A A A A

5657 A A B B


TABELA 2.6

SOLDABILIDADE DAS LIGAS DE ALUMNIO TRABALHVEISTRATVEIS TERMICAMENTE

NOTAS:1. SAMG: Soldagem e arco metlico com atmosfera gasosa. SATG: Soldagem a arco tungstnio com atmosfera gasosa. SPR: Soldagem a ponto por resistncia. SCR: Soldagem de costura por resistncia. B: Brasagem. SB: Solda branda com fluxo.

2. Classilicao baseada nas tmperas de maior facilidade de unio: A: A unio pelo processo fcil. B: A unio pelo processo possvel para a maioria das aplicaes, podendo requerer tcnicas especiais ou testes preliminares para estabelecer o procedimento e/ou desempenho. C: A unio pelo processo difcil. X: A unio pelo processo no recomendada.

3. A unio de todas as ligas pode ser feita atravs de: soldagem ultrasnica, colagem com adesivos ou fixadas mecanicamente.

PROCESSOS 1,2,3


2014 C A X C

2017 C A X C

2024 C A X C

2036 C A X C

2218 C A X C

2219 A A X C

2618 C A X C

6009 A A A B

6010 A A A B

6061 A A A B

6063 A A A B

6070 A A C B

6101 A A A A

6201 A A A B

6951 A A A A

7004 A A B B

7005 A A B B

7039 A A C C

7075 C A X X

7178 C A X X



TABELA 2.7

PROPRIEDADES DAS LIGAS DE ALUMNIO TRABALHVEISNO-TRATVEIS TERMICAMENTE

PROPRIEDADES FSICAS

1060 2701 645-656 232 62 O 70 27 43 21 48 19

228 61 H18 131 124 6 45 76 35

1100 2715 642-656 220 59 O 90 35 35 34 34 23

216 57 H18 165 151 5 62 90 44

1350 2701 647-656 231 62 O 83 27 - - 55 -

231 62 H19 186 165 - 48 103 -

3003 2743 642-654

191 50 O 110 41 30 48 76 28 157 41 H14 152 144 8 34 96 40 153 40 H18 200 186 4 69 110 55

3004 2715 628-654

161 42 O 179 70 20 100 110 46 161 42 H34 241 200 9 103 124 63 161 42 H38 283 248 5 110 145 77

5005 2715 631-654

198 52 O 124 41 25 - 76 28 198 52 H34 159 138 8 - 96 41 198 52 H38 200 186 5 - 110 51

5050 2687 623-651

191 50 O 145 55 24 83 103 36 191 50 H34 193 166 8 90 124 53 191 50 H38 221 200 6 96 138 63

50522687 607-648

137 35 O 193 90 25 110 124 47

5652 137 35 H34 262 214 10 124 145 68 137 35 H38 290 255 7 138 165 77

Liga

-

Densi-dade

(Kg/m3)

FaixaTemp.Fuso

(oC)

Condut. 3Trmica

(W/moC)

Condut.Eltrica

(% IACS)

Tmpera

-

LimiteResis-tncia(MPa)

LimiteEscoa-mento(MPa)

AIong.% em 5Omm

1,6 esp.-

Resist. 1Fadiga

(MPa)

Resist.Cisalha-mento(MPa)

Dureza 2BrineII

(500 Kg)

PROPRIEDADES MECNICAS TPICAS


TABELA 2.8

PROPRIEDADES DAS LIGAS DE ALUMNIOTRABALHVEIS TRATVEIS TERMICAMENTE

2014 2798 507-637 191 50 O 186 96 - 124 90 45

133 34 T4 427 290 - 138 262 105 153 40 T6 483 414 - 124 290 135

2017 2770 512-640 191 50 O 179 69 - 90 124 45

133 34 T4 427 276 - 124 262 105

2024 2798 501-637

191 50 O 186 76 20 90 124 47 120 30 T3 483 345 18 138 283 120 120 30 T4 469 324 20 138 283 120 120 30 T361 496 393 13 124 290 120

2036 2770 554-648 157 41 T4 338 193 24 124 - -

2090 2576 560-588 87 17 T8 538 496 7,5 - - -

2218 2798 506-637 153 40 T72 331 255 - - 207 95

2219 2854 543-643

170 44 O 172 76 18 - - - 111 28 T31 359 248 17 - - - 120 30 T62 414 290 10 103 - - 120 30 T81 455 352 10 103 - - 120 30 T87 476 393 10 103 - -

2519 2826 554-643 131 33 T87 496 441 10 187 303 132

2618 2770 559-640 148 39 T61 441 372 - 124 262 115

6005 2687 607-654 178 47 T1 193 124 - - - -

187 49 T5 303 269 - - 179 -

6009 2715 559-648 166 44 T4 227 124 25 152 117 -

6010 2715 559-648 148 39 T4 290 172 24 124 193 -

6013 2715 579-648 148 38 T4 296 159 22 - - -

161 42 T6 407 372 9 - 234 -

6061 2715 582-651 178 47 O 124 55 25 62 83 30

153 40 T4 241 145 22 96 165 65 165 43 T6 310 276 12 96 207 95

6063 2687 615-654

215 58 O 90 48 - 55 69 25 191 50 T1 152 90 20 62 96 42 207 55 T5 186 145 12 69 117 60 198 53 T6 241 214 12 69 152 73

6070 2715 565-648 170 44 T6 379 352 10 96 234 -

6101 2687 620-654 - - H111 96 76 - - - -

215 57 T6 220 103 15 - 138 71

6262 2715 582-651 170 44 T9 400 379 - 90 241 120

6351 2715 595-651 174 46 T5 310 283 - - 186 -

174 46 T6 331 310 - - 186 -

6951 2715 615-654 211 56 O 110 41 30 - 76 28

7004 2770 - - - T5 393 331 - - 234 -

7005 2770 607-645 - - T53 365 324 - - 207 -

7039 2743 576-637 153 34 T64 448 379 13 - 262 120

7075 2798 476-634 170 45 O 227 103 17 - 152 60

7079 2743 482-637 - - O 227 103 17 - - -

124 32 T6 538 469 - 159 310 145

7178 2826 476-629 - - O 227 103 15 - 152 60

NOTAS:1. Resistncia a fadiga para corpos de prova cilndricos e 500 milhes de ciclos.2. Espera de teste de 10 mm.3. Condutividade trmica a 25oC.

PROPRIEDADES FSICASLiga

-

Densi-dade

(Kg/m3)

FaixaTemp.Fuso

(oC)

Condut. 3Trmica

(W/moC)

Condut.Eltrica

(% IACS)

Tmpera

-

LimiteResis-tncia(MPa)

LimiteEscoa-mento(MPa)

AIong.% em 5Omm

1,6 esp.-

Resist. 1Fadiga

(MPa)

Resist.Cisalha-mento(MPa)

Dureza 2BrineII

(500 Kg)



TABELA 2.9

COMPOSIO QUMICA, TIPOS E APLICAES DAS LIGAS DE ALUMNIOFUNDIDAS NO-TRATVEIS TERMICAMENTE

COMPOSIO NOMINALTIPOS DE FUNDIO APLICAOES TPICASLIGA Elem.Liga-% em Peso Em Molde Molde

Cu Si Mg Zn Areia Perm. Met.

208.0 4,0 3,0 - - X X -

Liga de aplicao geral, tubos evlvulas de distribuio, caixas devlvula e aplicaes que requeremestanqueidade sob presso.

213.0 7,0 2,0 - - X X - -

Aplicaes onde se deseja durezaelevada na condio como fundido.238.0 10,0 4,0 0,25 - - X -Base para ferro eltrico.

Uso geral em peas fundidassob presso, chapas reforo (viga)360.0 - 9,5 0,5 - - - Xe caixas de instrumentos. Excelentescaractersticas de fundio.

Liga de aplicao geral,boas caractersticas de fundio e380.0 3,5 8,5 - - - - Xpropriedades mecnicas.

Liga para fundio em matrizes deuso geral em componentes grandes,complexos com seces finas, co-

4 13.0 - 12,0 - - - - X mo carcaa de mquina de escrever,caixas de instrumentos, etc.Excelentes caractersticas de fundi-o, resistncia corroso muito boa.

Liga de aplicao geral, utensliosdomsticos, caixilharia e aplicaes

443.0 0,6 mx 5,25 - - X X - expostas atmosfera marinha,A443.0 0,3 mx 5,25 - - X - - conexes para tubos. ExcelentesB443.0 0,15 mx 5,25 - - X X - caractersticas de fundio e

estanqueidade sob presso.

A444.0 - 7,0 - - - X - -

Peas de caixilharia anodizadas,componentes decorativos.

511.0 - 0,5 4,0 - X X - Apresenta caractersticas deanodizao unifurme.

512.0 - 1,8 4,0 - X - - Utenslios domsticos e conexespara tubos.

Utenslios domsticos e peasdecorativas. Apresenta caracte-513.0 - - 4,0 1,8 - X -rsticas de anodizao uniforme.

Equipamentos para manuseio dealimentos, componentes para

5 14.0 - - 4,0 - X - - indstria qumica, peas expostas atmosfera marinha. Excelenteresistncia corroso.

Equipamentos e acessrios paraembarcaes. Elevada resistncia5 18.0 - - 8,0 - - - Xmecnica, ductilidade e resistncia corroso.

Elevada resistncia mecnica535.01 - - 6,9 - X - - e ductilidade na condio soldada.

Uso geral em peas fundidasem molde de areia para posterior-

7 10.0 0,5 - 0,7 6,5 X - - mente serem brasadasBoa ductilidade.

711.02 0,5 - 0,35 6,5 - X - Peas brasadas, boa usinabilidade.

712.03 - - 0,6 5,8 X - - As mesmas aplicaes que a 7l0.0(acima), boa resistncia corroso.


TABELA 2.9 (Continuao)

COMPOSIO QUMICA, TIPOS E APLICAES DAS LIGAS DE ALUMNIOFUNDIDAS NO-TRATVEIS TERMICAMENTE

COMPOSIO NOMINALTIPOS DE FUNDIO APLICAOES TPICASLIGA Elem.Liga-% em Peso Em Molde Molde


NOTAS:1. Contm tambm 0,18 Mn, 0,18 Ti e 0,005 Be.2. Contm tambm 1,0 Fe.3. Contm tambm 0,5 Cr.

TABELA 2.10

COMPOSIO QUMICA, TIPOS E APLICAES DAS LIGAS DE ALUMNIOFUNDIDAS TRATVEIS TERMICAMENTE


Bucha, tampas de mancais e componentesA201.05 4,5 - 0,25 - X - - de registro, cabeotes de cilindros refrige-222.0 10,0 - 0,25 - X - - rados a ar. Mantm a resistncia em alta

temperatura.

240.01 8,0 - 6,0 0,5 X - -

242.0 4,0 - 1,5 2,0 X X - Pistes para servio pesado e cabeotes decilindros refrigerados a ar. Boa resistnciaem alta temperatura.

A242.02 4,1 - 1,5 2,0 X X - Pistes para servio pesado e cabeotes decilindros refrigerados a ar. Boa resistnciaem alta temperatura.

295.0 4,5 1,1 - - X - - Mecanismos e membros estruturais paraaeronaves, carters e rodas.

319.0 3,5 6,0 - - X X - Uso geral, elementos de mquina,cabeotes de cilindros de automveis.

332,03 3,5 9,5 1,0 - - - Pistes de automveis. Boas propriedadesnas temperaturas de servios.

Elementos de mquinas, peas de regula-333.0 3,0 9,0 0,30 - - X - dores, invlucro de medidores de gs e uso

geral.

Pistes diesel para servios pesados. Boa336.0 1,0 12,0 1,0 2,5 - X - resistncia em alta temperatura.

Aeronaves, msseis e outras aplicaes que354.0 1,8 9,0 0,50 - - X - requerem fundidos de alta resistncia me-

cnica.

Peas fundidas de uso geral, carters, cai-355.0 1,3 5,0 0,5 - X X - xa de acessrios e componentes para

aeronaves.

Aeronaves, msseis e outras aplicaes es-C355.0 1,3 5,0 0,5 - X X - truturais onde se requer resistncia mec-

nica elevada.

356.0 - 7,0 0,35 - X X - Peas fundidas de uso geral, caixasde transmisso, caixas de diferencial,rodas, blocos de cilindros, acess-rios de vages e tanques ferrovi-rios, equipamentos para embarcaes,componentes de grades para pontes ecaixilharia.

A356.0 - 7,0 0,35 - X X - Aeronaves, msseis e outras aplicaesA357.04 - 7,0 0,55 - X X - estruturais onde se requer resistncia me-359.0 - 9,0 0,6 - X X - cnica elevada.

520.0 - - 10,0 - X - - Peas fundidas em molde de areia ondese requer resistncia mecnica e resis-tncia ao choque, exemplo, componen-tes estruturais de aeronaves. Excelenteresistncia corroso. No indicada paraservios acima de 120oC.

COMPOSIO NOMINALTIPOS DE FUNDIO APLICAOES TPICASLIGA

Elem.Liga-% em Peso Em Molde Molde


NOTAS: 1. Contm tambm 0,5 Mn. 3. Contm tambm 1,0 Zn. 5. Contm tambm 0,7 Ag, 0,30 Mn, 0,25 Ti.2. Contm tambm 0,20 Cr. 4. Contm tambm 0,05 Be.

TABELA 2.11

SOLDABILIDADE DAS LIGAS DE ALUMNIO FUNDIDASNO-TRATVEIS TERMICAMENTE


PROCESSOS 1,2,3


PEA FUNDIDA EM MOLDE DE AREIA

208.0 B B X C

213.0 B B X C

443.0 A A C C

A443.0 A A C C

B443.0 A A C C

511.0 A A C C

512.0 B B C C

514.0 A B C C

535.0 A A X C

710.0 B B A B

712.0 A B A B

PEA FUNDIDA EM MOLDE PERMANENTE

208.0 B B X C

213.0 B C X C

238.0 A B X C

443.0 A A C C

B443.0 A A C C

A444.0 A A C C

513.0 A A C C

711.0 A A A C

PEA FUNDIDA SOB PRESSO

360.0 B C X X

380.0 B C X X

413.0 B C X X

518.0 B C X X


TABELA 2.12

SOLDABILIDADE DE LIGAS DE ALUMNIO FUNDIDASTRATVEIS TERMICAMENTE

NOTAS:1. SAMG: Soldagem a arco metlico com atmosfera gasosa. SATG: Soldagem a arco tungstnio com atmosfera gasosa. SPR: Soldagem a ponto por resistncia. SCR: Soldagem de costura por resistncia. B: Brasagem. SB: Solda branda com fluxo.2. Classificao baseada nas tmperas de maior facilidade de unio: A: A unio pelo processo fcil. B: A unio pelo processo possvel para a maioria das aplicaes, podendo requerer tcnicas especiais ou testes preliminares para estabelecer o procedimento e/ou desempenho. C: A unio pelo processo difcil. X: A unio pelo processo no recomendada.3. A unio de todas as ligas pode ser feita atravs de: soldagem ultrasnica, colagem com adesivos ou fixadas mecanicamente.

PROCESSOS 1,2,3



A201.0 B B X C

222.0 C C X X

240.0 C C X X

242.0 C C X X

A242.0 C C X X

295.0 C C X X

319.0 B B X X

355.0 B B X X

C355.0 B B X X

356.0 A A C C

A356.0 A A C C

A357.0 A A C C

359.0 A A C C

520.0 B C X X


222.0 C C X X

242.0 C C X X

319.0 B B X X

332.0 B B X X

333.0 B B X X

336.0 B B X X

354.0 B B X X

355.0 B B X X

C355.0 B B X X

356.0 A A C C

A356.0 A A C C

A357.0 A A C C

359.0 A A C C


208.0 2798 512-632 120 31 F 145 96 2,5 76 117 55

213.0 2937 518-627 120 30 F 165 103 1,5 62 138 70

443.0 2687 577-632 144 37 F 131 55 8,0 55 96 40

A443.0 2687 577-632 144 37 F 131 55 8,0 55 96 40

B443.0 2687 577-632 144 37 F 131 55 8,0 55 96 40

511.0 2660 588-638 140 36 F 145 83 3,0 55 117 50

512.0 2660 588-632 144 38 F 138 90 2,0 59 117 50

514.0 2660 599-638 136 35 F 172 83 9,0 48 138 50

535.0 2521 549-632 98 23 F 248 124 9,0 - - 65

710.0 2826 599-649 136 35 F 241 172 5,04 55 179 754

712.0 2826 599-638 157 40 F 241 172 5,04 55 179 754


208.0 2798 521-632 120 31 F 193 110 2,0 89 151 70

213.0 2937 518-627 120 30 F 207 165 1,5 65 165 85

238.0 2964 510-599 103 25 F 207 165 1,5 - 165 100

443.0 2687 577-632 144 37 F 158 62 10,0 55 110 45

B443.0 2687 577-632 144 37 F 158 62 10,0 55 110 45

A444.0 2687 577-632 157 41 F 241 124 8,0 76 - 70

513.0 2687 582-638 131 34 F 186 110 7,0 69 151 60

711.0 2854 599-643 177 40 F 2414 1244 8,04 764 - 704

PEA FUNDIDA SOB PRESSO

360.0 2687 571-588 144 37 F 324 172 3,0 131 207 75

380.0 2743 521-588 107 27 F 331 165 3,0 145 213 80

413.0 2660 577-588 153 39 F 296 145 2,5 131 193 80

518.0 2521 538-621 98 24 F 310 186 8,0 138 200 80


TABELA 2.13

PROPRIEDADES DAS LIGAS DE ALUMNIO TRABALHVEISNO-TRATVEIS TERMICAMENTE

PROPRIEDADES FSICAS

Liga

-

Densi-dade

(Kg/m3)

FaixaTemp.Fuso

(oC)

Condut. 3Trmica

(W/moC)

Condut.Eltrica

(% IACS)

Tmpera

-

LimiteResis-tncia

(MPa)

LimiteEscoa-mento

(MPa)

AIong.% em 5Omm

1,6 esp.(12,7 mm deDimetro)

-

Resist. 1Fadiga

(MPa)

Resist.Cisalha-mento

(MPa)

Dureza 2BrineII

(200 Kg)


PEA FUNDIDA EM MOLDE DE AREIAA201.0 2798 571-648 120 30 T6 448 379 8,0 - 289 130222.0 2964 521-627 127 33 T61 282 276 0,5 58 220 115240.0 2770 515-604 94 23 F 234 193 1,0 - - 90242.0 2826 527-638 148 38 T77 207 158 2,0 72 165 75

131 34 T571 220 207 0,5 76 179 85A242.0 2826 527-638 - - T75 213 - 2,0 - - -295.0 2826 521-648 136 35 T4 220 110 8,5 48 179 60

140 35 T62 282 220 2,0 55 227 90319.0 2798 521-604 - - T5 207 179 1,5 76 165 80

- - T6 248 165 2,0 76 200 80355.0 2715 549-621 165 43 T51 193 158 1,5 55 151 65

140 36 T6 241 172 3,0 62 193 80161 42 T7 262 179 0,5 69 193 85

C355.0 2715 549-621 144 39 T6 269 200 5,0 - - 85356.0 2687 560-616 165 43 T51 172 138 2,0 55 55 60

148 39 T6 227 165 3,5 58 58 70153 40 T7 213 207 2,0 62 62 75

A356.0 2715 643-610 148 40 T6 276 207 6,0 - - 75A357.0 2715 554-610 157 40 T6 317 248 3,0 83 83 85359.0 2687 566-599 136 35 T6 - - - - - -520.0 2576 449-559 86 21 T4 331 179 16,0 55 55 75

PEA FUNDIDA EM MOLDE PERMANENTE222.0 2964 521-627 128 33 T65 330 250 0,5 62 179 140242.0 2826 527-638 131 34 T571 276 234 1,0 72 207 105

131 33 T61 324 289 0,5 65 241 110319.0 2798 521-604 - - T6 276 186 3,0 - - 95332.0 2770 521-638 103 26 T5 248 193 1,0 - - 105333.0 2770 521-588 120 29 T5 234 172 1,0 83 186 100

116 29 T6 289 207 1,5 103 227 105140 35 T7 255 193 2,0 183 193 90

336.0 2715 538-571 116 29 T551 248 193 0,5 93 193 105 - - T65 324 296 0,5 - 248 125

354.0 2715 538-599 124 32 T62 393 317 3,0 - 276 110355.0 2715 549-621 148 39 T16 289 186 4,0 69 234 90C355.0 2715 549-621 144 39 T61 317 234 6,0 96 220 100356.0 2687 560-616 148 41 T6 262 186 5,0 90 207 80

153 40 T7 220 165 6,0 76 172 70A356.0 2715 560-610 148 40 T61 282 207 10,0 90 193 90A357.0 2715 554-610 157 40 T6 358 289 5,0 103 241 100359.0 2687 566-599 136 35 T62 345 289 5,5 110 - -


TABELA 2.14

PROPRIEDADES DAS LIGAS DE ALUMNIO FUNDIDASTRATVEIS TERMICAMENTE

PROPRIEDADES FSICAS

Liga

-

Densi-dade

(Kg/m3)

FaixaTemp.Fuso

(oC)

Condut. 3Trmica

(W/moC)

Condut.Eltrica

(% IACS)

Tmpera

-

LimiteResis-tncia

(MPa)

LimiteEscoa-mento

(MPa)

AIong.% em 5Omm

1,6 esp.(12,7 mm deDimetro)

-

Resist. 1Fadiga

(MPa)

Resist.Cisalha-mento

(MPa)

Dureza 2BrineII

(200 Kg)


1. Resistncia a fadiga para corpos de prova cilndricos e 500 milhes de ciclos.2. Espera de teste de 10 mm.

NOTAS: 3. Condutividade trmica a 25oC.4. Teste realizado, aproximadamente, 30 dias aps a fundio da pea.

CAPTULO 3

Metalurgiade Soldagem

Macrografia de uma solda na liga 6061-T6

CAPTULO 3Metalurgia de Soldagem

INTRODUO

Metalurgia a cincia que estuda os metais. Embora elaenvolva diversos aspectos - incluindo a extrao do mi-nrio, o refino, a transformao e a aplicao dos metais-, o interesse geral neste captulo limita-se a transforma-o e ao uso do alumnio e, mais especificamente, o seuemprego na fabricao por intermdio da soldagem. Porconseguinte, faremos uma recapitulao sobre a meta-lurgia do alumnio em conseqncia da sua relao emtodos os tipos de operaes de soldagem.No Captulo 2 apresentamos um sistema de identifica-o para as ligas de alumnio trabalhveis e fundidas,bem como para as suas tmperas, utilizando uma sriede nmeros e s vezes uma letra sufixo. Daqui para afrente examinaremos os mecanismos pelos quais o ele-mento de liga, o tratamento trmico e o endurecimentopor deformao a frio (encruamento) alcanam os resul-tados desejados, e tambm o efeito que os mesmos apre-sentam sobre a soldabilidade.

ELEMENTO DE LIGA

Embora vrios elementos formem ligas com o alumnio,h um nmero relativamente reduzido de elementos quesozinhos ou combinados fornecem propriedades geraisdesejveis. Os elementos principais so: cobre, silcio,mangans, magnsio e zinco. O cobre fornece alta resis-tncia, j o silcio diminui o ponto de fuso e propicia flui-dez. O mangans confere um aumento moderado de re-sistncia mecnica aliado a excelente ductilidade, e omagnsio fornece as maiores resistncias, mantendo boaresistncia corroso.O magnsio combinado com o silcio produz uma famliade ligas com boa resistncia mecnica, plasticidade eextrudabilidade. O zinco quando combinado com omagnsio e o cobre confere resistncias muito elevadas,enquanto que as ligas contendo zinco e magnsio socapazes de recuperar parte da resistncia mecnica per-dida atravs da soldagem por meio de envelhecimentoem temperatura ambiente. Essas sries de ligas e suaspropriedades particulares so descritas em detalhes aolongo deste captulo.Designamos por liga de alumnio uma soluo slida ob-tida da mistura de um ou mais elementos de liga no alu-mnio em estado slido. O alumnio consegue dissolverquantidades diferentes de cada elemento primrio oucomposto. Isto mostrado na Tabela 3.1 que relaciona asolubilidade mxima de cada um deles no alumnio. Ob-serve, tambm, que as temperaturas nas quais os ele-mentos de liga atingem as suas solubilidades mximasvariam amplamente.

TABELA 3.1

SOLUBILIDADE SLIDA MXIMA EMALUMNIO DOS PRINCIPAIS

ELEMENTOS DE LIGA

Entre os elementos secundrios destacam-se o cromo, oferro, o zircnio, o vandio, o nquel, o bismuto e o titnio.Eles so adicionados para melhorar a tratabilidade tr-mica, resistncia mecnica, resistncia corroso e ou-tras propriedades. Normalmente, quando da escolha dosparmetros de soldagem, os elementos de liga secund-rios no so levados em considerao; todavia, podempossuir uma profunda influncia sobre a soldabilidade.As Tabelas 3.2 e 3.3 especificam, respectivamente, ascomposies qumicas de algumas das ligas de alumniotrabalhveis e fundidas mais usuais, que so soldveis.As composies das ligas que no esto includas nes-tas tabelas podem ser obtidas mediante consulta s pu-blicaes da Aluminum Association citadas na refern-cia bibliogrfica do Captulo 2 - Classificao das Ligas.Os elementos de liga principais determinam se a liga serou no tratvel termicamente. As ligas de cobre e as quecombinam magnsio-silcio e magnsio-zinco so trat-veis termicamente, enquanto que as ligas de mangans,magnsio ou silcio no o so. Essas duas famlias deligas, ou seja, tratveis e no-tratveis termicamente,sero discutidas separadamente. Tambm ser feito umbreve comentrio sobre ligas fundidas, embora o enfoqueprincipal ser dado s ligas trabalhveis.

Elemento Solubilidade Mxima Temperatura(% em peso) (oC)

Cu 5,6 548

Mg 14,9 450

Mn 1,8 658

Si 1,6 577

Zn 82,8 382

Mg2Si 1,8 595

MgZn2

16,9 475

LIGA Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al

TABELA 3.2

COMPOSIO NOMINAL DAS LIGAS DE ALUMNIOTRABALHVEIS SOLDVEIS MAIS USUAIS

(% em Peso)

LIGA Cu Mg Mn Si Zn Cr Zr Ti Al

1050 - - - - - - - - 99,50 min

1100 0,12 - - - - - - - 99,00 min

1350 - - - - - - - - 99,50 min

2219 6,3 - 0,30 - - - - 0,06 Restante

3003 - - 1,25 - - - - - Restante

3004 - 1,0 1,25 - - - - - Restante

5052 - 2,5 - - - 0,25 - - Restante

5454 - 2,7 0,75 - - 0,12 - - Restante

5083 - 4,45 0,70 - - 0,15 - - Restante

5086 - 4,0 0,45 - - 0,15 - - Restante

5456 - 5,1 0,75 - - 0,12 - - Restante

6101 - 0,6 - 0,5 - - - - Restante

6061 0,27 1,0 - 0,6 - - - - Restante

6063 - 0,7 - 0,4 - - - - Restante

7004 - 1,5 0,45 - 4,2 - 0,15 - Restante

7005 - 1,4 0,45 - 4,5 0,13 0,14 - Restante

7039 - 2,8 0,25 - 4,0 0,20 - - Restante

TABELA 3.3

COMPOSIO NOMINAL DAS LIGAS DE ALUMNIOFUNDIDAS SOLDVEIS MAIS USUAIS

319.0 6,0 - 3,5 - - - - - Restante

355.0 5,0 - 1,25 - 0,5 - - - Restante

356.0 7,0 - - - 0,32 - - - Restante

443.0 5,2 - - - - - - - Restante

A 444.0 7,0 - - - - - - - Restante

520.0 - - - - 10,0 - - - Restante

535.0 (1) - - - 0,17 6,8 - - 0,20 Restante

710.0 - - 0,5 - 0,7 - 6,5 - Restante

712.0 - - - - 0,6 0,5 5,8 0,20 Restante

(1) Contm 0,005 Be.


FIGURA 3.1

EFEITO DO TRABALHO A FRIO SOBREO LIMITE DE ESCOAMENTO DE VRIAS

LIGAS ENCRUADAS

FIGURA 3.2

CURVAS DE RECOZIMENTO ISOTRMICODAS LIGAS 5052 COM 80%

DE ENCRUAMENTO

LIGAS TRABALHVEIS

Ligas No-Tratveis Termicamente

Como comentado no Captulo 2, elas so das sries1XXX, 3XXX, 4XXX e 5XXX e caracterizam-se por se-rem aquelas cujo aumento de propriedades mecnicass pode ser obtido por deformao mecnica a frio (de-signado tambm por encruamento). Esta deformaomecnica da estrutura do metal provoca escorregamentocristalogrfico, que por sua vez resulta em aumento daresistncia, facilita a deformao e, deste modo, conferemaior resistncia mecnica e menor ductilidade. Assimsendo, as propriedades mecnicas so expressivamen-te melhoradas. A Figura 3.1 ilustra as curvas deencruamento levantadas para as ligas no-tratveis ter-micamente mais comuns. Pode-se observar que o acrs-cimo no limite de escoamento em funo do encruamento maior do que o acrscimo no limite de resistncia trao.Um nvel de dureza desejado para um dado material podeser obtido a partir da condio recozida ou como fabricadapor meio de uma quantidade de encruamento controladoou, alternativamente, o material pode ser encruado atalcanar a dureza mxima (reduo de aproximadamen-te 75%) seguido de recozimento parcial. A Figura 3.2mostra algumas curvas de recozimento isotrmico paraa liga 5052, onde fica evidente que, para se fazer umrecozimento parcial da liga, tanto o tempo como a tem-peratura precisam ser rigidamente controlados. Orecozimento pleno s se aplica caso seja necessrio re-mover totalmente o encruamento.O sistema de nomenclaturas de tmperas para as ligastrabalhveis no-tratveis termicamente est apresenta-do no captulo anterior.

Ligas da Srie 1XXX

Embora as ligas da srie 1XXX no sejam ligas no senti-do estrito da palavra, por convenincia elas so designa-das como ligas. Elas reagem ao encruamento, especial-mente no caso de possurem quantidades apreciveis deimpurezas, tais como ferro e silcio. As ligas desta sriedestinam-se principalmente fabricao de estruturasonde prevalece a necessidade de alta resistncia cor-roso - como, por exemplo, em tanques e tubulaes paraas indstrias qumicas e petroqumica. E tambm soutilizadas em condutores eltricos, devido a sua elevadacondutividade eltrica. No entanto, cabe ressaltar que hligas em outros grupos que, apesar de possurem resis-tncia corroso e condutividade eltrica ligeiramenteinferior s das sries 1XXX, ainda assim, quanto a pro-priedades anteriores, so excelentes e com a vantagem


de apresentarem propriedades mecnicas bem maiores,o que permite, em dadas situaes, uma melhor combi-nao de tais propriedades.As ligas da srie 1XXX so de fcil soldabilidade ebrasabilidade. Elas so soldveis pelos processos de fu-so a arco, embora suas faixas de temperaturas de fu-so estreitas possam causar falta de fuso e outros tiposde defeitos, caso alguns cuidados no sejam tomados. Asoldagem a pontos por resistncia eltrica apresenta umacerta dificuldade em virtude de as ligas desse grupopossuirem alta condutividade trmica e baixa resistncia deformao.O metal de adio adequado para soldar as ligas da s-rie 1XXX deve apresentar composio qumica igual ado metal base, no obstante o consumvel ER-4043 (Al5% Si) seja o mais usual em virtude da sua fluidez eleva-da, o que facilita a fuso e promove maior resistnciamecnica da solda.

Ligas da Srie 3XXX

Adicionando-se mangans ao alumnio aumenta-se le-vemente sua resistncia mecnica, alm de melhorar tam-bm a resposta ao encruamento, sem que isso venhareduzir apreciavelmente sua ductilidade ou resistncia corroso.Da mesma forma que a srie anterior, as ligas desta s-rie apresentam boa soldabilidade aos processos de fu-so a arco, assim como no so suscetveis ocorrnciade trinca de solidificao. Elas tambm podem serbrasadas satisfatoriamente e soldadas por resistnciacom facilidade. Contudo, o uso delas em aplicaes es-truturais no muito comum devido apresentarem resis-tncias moderadas.O consumvel adequado a soldagem das ligas da srie3XXX deve possuir composio qumica similar do metalbase, muito embora o metal de adio ER-4043 (Al-5%Si) seja o mais usual, pelos mesmos motivos j mencio-nados acima para as ligas da srie 1XXX.

Ligas da Srie 4XXX

O silcio quando adicionado ao alumnio reduz seu pontode fuso, bem como melhora sua fluidez. Estas so ca-ractersticas desejveis, que o consumvel destinado soldagem por fuso ou brasagem deve possuir. Conse-qentemente esta srie utilizada na fabricao deconsumveis de soldagem e brasagem nas diversas for-mas, incluindo-se: arame, vareta e chapa de recobrimento(cladding) sobre outras ligas.

Ligas da Srie 5XXX

O magnsio um dos elementos mais eficazes e larga-mente empregado na formao de ligas de alumnio. Asligas da srie 5XXX podem ser no apenas a base demagnsio como tambm de magnsio e mangans. Asligas desta srie so as que apresentam as maiores re-sistncias entre as ligas no-tratveis termicamente, epor isso so de grande importncia para aplicaes es-truturais. So fabricadas principalmente na forma de cha-pas e lminas, apenas ocasionalmente como extrudados.E, entre os diversos campos de aplicao, elas destinam-se em particular rea de transporte, como, por exem-plo, na fabricao de vages ferrovirios, embarcaes,tanques rodovirios, veculos militares, carrocerias denibus e furges e outros.As ligas desta srie, com teor abaixo de 2,5% Mg (5052,5252, 5005, 5050), quando soldadas com os processosde fuso a arco ficam sujeitas fissurao a quente du-rante a fase de solidificao, caso o metal de adio uti-lizado tenha a mesma composio qumica do metal dabase. Alm do que, o risco de fissurao aumenta quan-do a solda depositada sob condies de restrio, ouseja, as partes a serem unidas ficam impedidas de movi-mentao. Este problema facilmente superado pelo au-mento do teor de Mg da poa de solda para mais de 3,0%Mg, o que pode ser feito mediante o uso de um metal deenchimento adequado. Os metais de adio de classifi-cao Al-5% Mg (ER-5356, ER-5556 e ER5183) so muitoeficazes e podem evitar a fissurao at mesmo em jun-tas com movimentao restrita, nas quais h consider-vel diluio do metal base.Nesta srie, destaque especial dado liga Al-4,5% Mg-Mn (5083), por ser a mais resistente das ligas trabalhveisno-tratveis termicamente e pr j h muitos anos virsendo amplamente empregada na construo de estru-turas soldadas em aplicaes martimas e instalaescriognicas. Esta liga no apresenta tendncia fissurao na solda e pode ser soldada com os seguin-tes consumveis normalizados: ER-5356, ER-5 183 e ER-5556 (ver Captulo 4, pargrafo - Escolha do Metal deAdio). Destes metais de enchimento, o de classifica-o ER-5356 empregado mais comumente na fabrica-o em geral; entretanto, os de classificao ER-5 183 eER5556 so os mais indicados para a soldagem de ma-terial espesso (acima de 20 mm), visto que a liga ER-5183 propcia propriedades semelhantes s do metal basena condio como recozida, e a liga ER-5556 conferemaior resistncia, porm com ductilidade e tenacidadeligeiramente inferiores.



Todas as ligas pertencentes a esta srie so soldveispor fuso e tambm podem ser soldadas a pontos porresistncia eltrica, todavia necessrio cuidado espe-cial na preparao da superfcie, devido a seus filmes dexido serem muito duros.

Ligas Tratveis Termicamente

Elas compreendem as ligas das sries 2XXX, 6XXX e7XXX. Como descrito no Captulo 2, elas contm na suacomposio qumica elementos de liga (cobre, magnsio,silcio e zinco) cuja solubilidade de um elemento ou gru-po de elementos no alumnio aumenta com a temperatu-ra; isto torna possvel submet-las ao tratamento trmicopara aumentar-lhes a resistncia.O ciclo completo de tratamento trmico consiste desolubilizao e envelhecimento, que esto relatados noCaptulo 2. Em aplicaes especiais, o endurecimentopor deformao plstica a frio pode ser acrescentado aotratamento trmico como parte de um processo de ma-nufatura ou para elevar as propriedades mecnicas.

Ligas da Srie 2XXX

As ligas desta srie possuem alta resistncia e so prin-cipalmente destinadas a aplicaes aeroespaciais. Amaioria delas so consideradas no-soldveis pelos pro-cessos de arco em virtude de serem muito suscetveis fissurao a quente, exceto as ligas 2219 e 2519, queapresentam boa soldabilidade. As duas ligas anterioresconstituem-se basicamente de 6,0% de cobre e so am-plamente utilizadas na fabricao de tanques soldadospara armazenar combustvel de mssil.As soldas com as ligas 2014 e 2024 geralmente apre-sentam baixa ductilidade. Em geral, para se conseguirvalores melhores de propriedades mecnicas com estasrie, na condio como soldada, deve-se empregar ve-locidade de soldagem elevada juntamente com alta taxade resfriamento, assim como conseguir mxima transfe-rncia de calor atravs do metal base.O tratamento trmico aps a soldagem um recurso quepode ser utilizado quando se deseja obter um ganho adi-cional de propriedades mecnicas, especialmente no li-mite de escoamento.Todas as ligas da 2XXX so de difcil brasagem, pormfacilmente soldadas a pontos por resistncia eltrica.

Ligas da Srie 6XXX

A combinao de dois elementos de liga, magnsio e si-lcio, produz um composto, siliceto de magnsio, queconcede s ligas desta srie a sua tratabilidade trmica

e mdia resistncia mecnica. As ligas da srie 6XXXpossuem elevada capacidade de extruso e, portanto,formam um sistema complementar com as ligas da srie5XXX (chapas e lminas) para aplicaes estruturais.As ligas desta srie so utilizadas em estruturas solda-das numa proporo muito maior do que quaisquer ligasde outras sries tratveis termicamente. A liga 6061 uma das mais usuais e apresenta excelente soldabilidade,tanto em espessura fina como grossa, podendo ser utili-zada na condio como soldada ou tratada termicamen-te aps a soldagem quando o acrscimo da resistnciada solda for considerada importante. J a liga 6063 apre-senta resistncia mecnica menor do que 6061, sendoutilizada na maioria das vezes na condio como solda-da.Embora as ligas da srie 6XXX sejam de certo modo pro-pensas fissurao a quente, isto superado com facili-dade atravs da escolha correta do metal de enchimentoe do perfil da junta. Tambm h uma perda de resistnciasignificativa nas ZTAs, a qual deve ser prevista no proje-to da junta e do componente. Todavia, para recuperar aresistncia da ZTA necessrio executar um tratamentotrmico completo ps-soldagem. No final deste captuloa ZTA e suas propriedades so explicadas detalha-damente sob o ttulo Efeito Metalrgico da Soldagem.A tabela 3.4 fornece as propriedades tpicas de soldasem chanfro na liga 6061. Pode-se notar que a resistnciamecnica e o alongamento variam numa faixa larga emfuno da: espessura, temperatura e tratamento trmi-co.Aumentando-se a velocidade de soldagem, possvelobter-se maior resistncia mecnica na condio comosoldada. Isto verificado, particularmente, em chapasmais finas (linha A at D, Tabela 3.4). O envelhecimentoaps soldagem confere ao material soldado na condioT4 um aumento adicional na resistncia (linha C, Tabela3.4). Em material mais espesso, o ganho extra na resis-tncia pode no ser to acentuado quanto no caso ante-rior. J em material muito espesso, as propriedades deuma junta retratada termicamente podem ser baixas de-vido liga do material de enchimento utilizada no sertratvel termicamente. Alm do que deve contar com adiluio do metal base para obter uma composio demetal de solda que seja tratvel termicamente. Este efei-to mostrado na linha F da tabela j referida, para umasolda em chanfro V simples realizada numa lmina detrs polegadas de espessura na liga 6061. Sempre que oprojeto da junta no propicia suficiente diluio e a juntasoldada tiver que ser posteriormente tratada, recomen-da-se o uso da liga de adio 4643 em vez da 4043 (li-nha G, Tabela 3.4).

A soldagem a pontos por resistncia e a brasagem tam-bm se aplicam s ligas da srie 6XXX (ver tabela 2.6,sobre classificao relativa para os diversos processosde unio).

LIGAS DA SRIE 7XXX

Esta srie compreende as ligas de alumnio de altssimaresistncia. Da mesma forma que as ligas da srie 2XXX,a srie 7XXX tambm possui ligas soldveis e nosoldveis por processos de fuso a arco. As ligas de alu-mnio da classe tambm 7XXX podem ser divididas emduas famflias: ligas Al-Zn-Mg, cuja resistncia varia entre 300 e 450MPa e que possuem boa soldabilidade; e

TABELA 3.4

EFEITO DAS CONDIES DE SOLDAGEM SOBRE A RESISTNCIADE JUNTAS DE TOPO NA LIGA 6061 SOLDADA COM A LIGA 4043

A 6061-T4 0,8 CA-SATG

227 145 6 2,43 m/s

B 6061-T4 0,8 AC-SATG

227 179 2 2,43 m/s

C 6061-T4 3,2CCPD-SATG

234 145 8 283 179 3 303 276 5 0,5 m/s

D 6061-T6 3,2 CCPD-SATG

248 165 6 303 276 5 0,89 m/s

E 6061-T6 6,3

AUTOM-SAMG 255 138 6

296 276 5 1 PASSE DE

CADA LADO

1,0 m/s

F 6061-T4 76,0

AUTOM-SAMG 172 90 10

234 4MULTIPAS-

SES CHAN-

FRO EM V

G 6061-T6** 76,0

AUTOM-SAMG

186 96 13 310 276 4MULTIPAS-

SES CHAN-

FRO EM V

* As letras nesta coluna referem-se ao pargrafo 4 pg. 3.5.

** Foi utilizado metal de adio de classificao ER-4643.

COMO SOLDADA

Posi-o*

LigaBase e

Tmpera

Espes-sura(mm)

Processo deSoldagem eCondies

Limitede Re-sistn-cia

Trao(MPa)

Limitede Es-

coamen-to 0,2%

em 50 mm(MPa)

Alonga-mento

em por-centa-gem

50 mm


Trao(MPa)

Limitede Es-

coamen-to 0,2%

em 50 mm(MPa)

Alonga-mento

em por-centa-gem

50 mm


Trao(MPa)

Limitede Es-

coamen-to 0,2%

em 50mm(MPa)

SOLUBILIZADA E ENVE-LHECIDA APS SOLDAGEM

Alonga-mento

em por-centa-gem

50mm

EMVELHECIMENTOAPS SOLDAGEM

ligas Al-Zn-Mg-Cu, geralmente consideradas nosoldveis, mas que apresentam melhores propriedades

mecnicas.Um exemplo tpico da famlia anterior a liga 7075, por-que embora apresente alta resistncia aps tratamentotrmico, o calor da soldagem provoca uma reduo desua resistncia a nveis inaceitveis. Alm disso, em vir-tude do seu teor Cu ser superior a 1,0%, ela possui umintervalo de temperatura de fuso amplo e temperaturasolidus baixa, sendo que isto favorece a formao defases de baixo ponto de fuso que segregam nos contor-nos de gro, tornando-a altamente sensvel fissuraoa quente.Por outro lado, as ligas da srie 7XXX, contendo baixoteor de cobre como as 7004, 7005 e 7039, embora noto resistentes, podem ser soldadas por processos defuso a arco e as zonas termicamente afetadas (ZTA)apresentam um fenmeno conhecido como reverso,que permite a recuperao de parte da resistncia perdi-


da devido soldagem. Este fenmeno se d durante umperodo de tempo determinado e chega a propiciar umarecuperao de cerca de 90% da resistncia original daliga. Mais adiante, este fenmeno ser abordado sob ottulo Efeitos Metalrgicos da Soldagem. As ligas da srie7XXX podem ser laminadas, na forma de chapas e lmi-nas ou extrudadas, e encontram aplicao em estruturasde alto desempenho, especialmente na indstriaaeroespacial e de defesa.

Ligas da Srie 8XXX

Como abordado no Captulo 2 - Classificao das Ligas,a srie 8XXX reservada para outros elementos. Amaioria dessas ligas geralmente no so soldadas, e poreste motivo no esto includas neste manual. No entan-to, desenvolvimentos bem recentes na famlia de ligasalumnio-ltio tm despertado grande interesse. Asoldabilidade dessas ligas vem comprovando sersatisfatria, sendo que as mesmas esto sendo estuda-das para aplicaes aeroespaciais soldadas.

Ligas de Fundio

A tabela 3.3 fornece a composio nominal das ligas dealumnio para fundio mais usuais. Ao contrrio dos sis-temas de classificao para as ligas trabalhveis, as s-ries de ligas fundidas no podem ser inteiramente desig-nadas, do mesmo modo como as no-tratveis ou trat-veis termicamente, porque a maioria das sries contmuma ou mais ligas que no correspondem classifica-o predominante das demais. Elas so normalmenteclassificadas mais pelo tipo de fundio, isto , em mol-de de

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Manual Soldagem Aluminio Alcan