Alumínio 2618 vs. 7075: Qual é a diferença?

Ao selecionar a liga de alumínio correta, a escolha entre 2618 e 7075 pode parecer um ato de equilíbrio entre força, resistência ao calor e usinabilidade. Ambas as ligas são potentes em setores exigentes, mas suas sutis diferenças podem ser decisivas para o seu próximo projeto de engenharia. Você está buscando um desempenho de alto nível em altas temperaturas ou a resistência à tração bruta e a eficiência da máquina são mais cruciais para o seu projeto? Neste artigo, você descobrirá como o alumínio 2618 e o 7075 se comparam em termos de propriedades do material, aplicações comuns e custo, fornecendo um roteiro claro para a liga que melhor atende às suas necessidades. Pronto para descobrir qual alumínio está à altura de seus desafios mais difíceis?

Introdução às ligas de alumínio

Definição e visão geral das ligas de alumínio

As ligas de alumínio são materiais metálicos compostos principalmente de alumínio e vários outros elementos que melhoram propriedades específicas. Essas ligas são classificadas com base em seus elementos de liga e técnicas de processamento, resultando em uma gama diversificada de materiais adequados para diferentes aplicações. O principal objetivo da liga de alumínio é melhorar sua resistência, durabilidade e outras propriedades mecânicas, mantendo suas vantagens inerentes, como leveza e resistência à corrosão.

Importância na fabricação e na engenharia

As ligas de alumínio são essenciais porque atendem a critérios de desempenho exigentes, como alta relação resistência/peso, excelente condutividade térmica e resistência à corrosão. Essas propriedades tornam as ligas de alumínio indispensáveis para a produção de componentes eficientes e confiáveis em setores como o aeroespacial, automotivo, de construção e eletrônico.

Principais propriedades das ligas de alumínio

Leve e de alta resistência

As ligas de alumínio são notáveis por serem leves e resistentes. Essa combinação é particularmente vantajosa em aplicações em que é essencial reduzir o peso sem comprometer a integridade estrutural, como na fabricação de aeronaves e automóveis.

Resistência à corrosão

As ligas de alumínio apresentam excelente resistência à corrosão, o que é uma vantagem significativa em ambientes expostos à umidade e a outros elementos corrosivos. Essa propriedade é obtida por meio da formação de uma camada protetora de óxido na superfície da liga, que impede a corrosão adicional.

Condutividade térmica

As ligas de alumínio têm alta condutividade térmica, o que as torna ideais para aplicações de troca de calor. Essa propriedade é essencial em setores como o de eletrônicos e sistemas HVAC, onde é necessária uma dissipação de calor eficiente.

Usinabilidade e formabilidade

A usinabilidade e a conformabilidade das ligas de alumínio são fatores fundamentais para seu uso generalizado. Essas ligas podem ser facilmente moldadas e processadas por meio de várias técnicas de fabricação, incluindo fundição, extrusão e usinagem. Essa versatilidade permite a produção de componentes complexos com dimensões precisas.

Classificação das ligas de alumínio

Ligas de alumínio forjado

As ligas de alumínio forjado, processadas por meios mecânicos como laminação, extrusão e forjamento, são categorizadas em séries com base em seus elementos de liga primários:

• Série 1000: Alumínio puro com excelente resistência à corrosão e alta condutividade elétrica.
• Série 2000: Ligas à base de cobre conhecidas por sua alta resistência e boa usinabilidade.
• Série 3000: Ligas à base de manganês com resistência moderada e boa resistência à corrosão.
• Série 4000: Ligas à base de silício usadas principalmente em aplicações de soldagem.
• Série 5000: Ligas à base de magnésio com alta resistência e excelente resistência à corrosão.
• Série 6000: Ligas à base de magnésio e silício que oferecem boa força, resistência à corrosão e usinabilidade.
• Série 7000: Ligas à base de zinco com a maior resistência entre as ligas de alumínio.

Ligas de alumínio fundido

As ligas de alumínio fundido são produzidas despejando alumínio derretido em moldes para criar formas específicas. Essas ligas são normalmente usadas em aplicações que exigem geometrias complexas e alta precisão dimensional. Os principais elementos de liga das ligas de alumínio fundido incluem silício, cobre, magnésio e zinco.

Comparação entre o alumínio 2618 e o alumínio 7075

Composição e série de ligas

• 2618 Alumínio: Essa liga pertence à série 2000, caracterizada pela inclusão de cobre, magnésio e silício. Esses elementos contribuem para sua resistência a altas temperaturas e usinabilidade.
• Alumínio 7075: Parte da série 7000, essa liga é à base de zinco. O zinco, o magnésio e o cobre lhe conferem força e resistência à fadiga superiores.

Propriedades mecânicas

Propriedades térmicas e aplicações

• Condutividade térmica: Ambas as ligas têm condutividades térmicas semelhantes, com a 2618 em torno de 160 W/(m-K) e a 7075 variando de 130 a 190 W/(m-K).
• Capacidade térmica específica: Ambos têm capacidades térmicas específicas quase idênticas, com o 2618 em torno de 880 J/(kg-K) e o 7075 em torno de 870 J/(kg-K).

Trabalhabilidade e resistência à corrosão

• Usinabilidade e soldabilidadeO 2618 é muito usinável e soldável, enquanto o 7075, embora menos usinável, pode ser significativamente reforçado por meio de tratamento térmico.
• Resistência à corrosãoO 7075 tem excelente resistência à corrosão, mas é mais suscetível a rachaduras por corrosão sob tensão do que o 2618.

Comparação detalhada: Alumínio 2618 vs. Alumínio 7075

O alumínio 2618, uma liga à base de cobre da série 2000, destaca-se por seu excelente desempenho em ambientes de alta temperatura e boa usinabilidade. Enquanto isso, o alumínio 7075, parte da série 7000, é conhecido por sua excepcional resistência e peso relativamente baixo.

Apesar de compartilharem cerca de 93% de similaridade na composição média, o alumínio 2618 e o alumínio 7075 têm características de desempenho distintas, impulsionadas por seus principais elementos de liga - cobre no 2618 e zinco no 7075.

O alumínio 7075 é uma das ligas de alumínio de maior resistência, perfeita para aplicações com alta carga mecânica e resistência à fadiga. Por outro lado, o alumínio 2618 se destaca em ambientes de alta temperatura, mantendo a integridade estrutural onde o 7075 enfraqueceria.

O alumínio 2618 é mais fácil de usinar devido à sua natureza mais macia, o que o torna ideal para formas complexas. Em contrapartida, o alumínio 7075, por ser mais duro, requer ferramentas e técnicas especializadas.

O alumínio 2618 é o melhor para peças de motores aeroespaciais e componentes automotivos expostos ao calor. O alumínio 7075 é ideal para estruturas de aeronaves, equipamentos militares e equipamentos esportivos, em que a relação força/peso e a resistência à fadiga são cruciais.

Áreas de aplicação para cada liga

Áreas de aplicação da liga de alumínio 2618

Aplicações aeroespaciais

O setor aeroespacial depende muito da liga de alumínio 2618 devido à sua excelente resistência a altas temperaturas. Essa propriedade a torna ideal para componentes como pistões de motores e cabeçotes de cilindros, que são submetidos a condições térmicas extremas. A capacidade da liga de manter a resistência e a integridade estrutural em temperaturas elevadas garante a confiabilidade e o desempenho em aplicações aeroespaciais críticas.

Aplicações automotivas

No setor automotivo, o alumínio 2618 é o preferido para a fabricação de peças de motores, como pistões e componentes de turbocompressores, graças à sua alta usinabilidade, que permite a fabricação precisa de formas complexas. Além disso, a resistência da liga à fadiga térmica é crucial para peças que passam por frequentes flutuações de temperatura, garantindo durabilidade e eficiência a longo prazo.

Resistência à fadiga térmica

A liga de alumínio 2618 é adequada para ambientes com mudanças frequentes de temperatura devido à sua excelente resistência à fadiga térmica. Essa característica é particularmente valiosa em aplicações aeroespaciais e automotivas, nas quais os componentes são regularmente expostos a condições térmicas variáveis. A estabilidade da liga nessas condições contribui para seu uso generalizado em setores que exigem alta confiabilidade.

Áreas de aplicação da liga de alumínio 7075

Aplicações estruturais

Conhecida por sua excepcional força e resistência à fadiga, a liga de alumínio 7075 é a escolha ideal para componentes estruturais no setor aeroespacial. Ela é usada em estruturas de aeronaves, asas e outros componentes estruturais críticos em que as altas taxas de resistência em relação ao peso são essenciais. A capacidade da liga de suportar cargas mecânicas e estresse garante a segurança e o desempenho em ambientes exigentes.

Equipamentos esportivos

As propriedades de alta resistência e leveza do alumínio 7075 o tornam popular na fabricação de equipamentos esportivos, como quadros de bicicletas, tacos de beisebol e equipamentos de escalada. Essas aplicações se beneficiam das excelentes características de desempenho da liga, proporcionando aos atletas equipamentos duráveis e eficientes que melhoram seu desempenho.

Equipamento militar

O alumínio 7075 é amplamente utilizado em aplicações militares por sua notável força e resistência à corrosão, tornando-o adequado para a produção de blindagem, componentes de veículos e sistemas de armas. A capacidade da liga de suportar condições adversas e estresse mecânico faz dela um material confiável para aplicações de defesa.

Análise comparativa das áreas de aplicação

A liga de alumínio 2618 é usada predominantemente em aplicações que exigem resistência a altas temperaturas e usinabilidade, como peças de motores aeroespaciais e automotivos. Por outro lado, a liga de alumínio 7075 se destaca em aplicações estruturais que exigem resistência superior e resistência à fadiga, o que a torna adequada para estruturas de aeronaves, equipamentos esportivos e equipamentos militares. Ambas as ligas desempenham funções essenciais em seus respectivos setores, sendo que a 2618 se concentra em ambientes com uso intensivo de calor e a 7075 em usos que exigem resistência.

Ao escolher entre as ligas de alumínio 2618 e 7075, considere suas propriedades exclusivas e como elas atendem às necessidades de sua aplicação.

Desempenho em altas temperaturas

Para aplicações que exigem desempenho superior em temperaturas elevadas, o alumínio 2618 é a melhor opção. Sua composição à base de cobre permite que ele mantenha a resistência e a integridade estrutural em ambientes de alta temperatura, o que o torna ideal para componentes de motores nos setores aeroespacial e automotivo.

Resistência e uso estrutural

O alumínio 7075, com sua composição à base de zinco, é preferido em aplicações estruturais de alta tensão devido à sua excepcional força e resistência à fadiga, o que o torna adequado para estruturas de aeronaves, equipamentos militares e equipamentos esportivos de alto desempenho.

Resistência à corrosão

O alumínio 7075 tem melhor resistência geral à corrosão, mas é mais propenso a rachaduras por corrosão sob tensão, exigindo proteção adicional. O alumínio 2618 é geralmente resistente à corrosão, mas pode ser mais vulnerável em condições de umidade.

Usinabilidade e trabalhabilidade

O alumínio 2618 é mais fácil de usinar devido à sua natureza mais macia, o que o torna ideal para componentes complexos. Por outro lado, o alumínio 7075, por ser mais duro, apresenta mais desafios durante a usinagem, mas compensa com propriedades mecânicas superiores.

Recomendações específicas para aplicativos

• Aeroespacial e automotivo: O alumínio 2618 é recomendado para peças sujeitas a altas temperaturas, como componentes do motor.
• Aplicações estruturais e de alta resistência: O alumínio 7075 é a escolha preferida por sua força e resistência à fadiga, adequado para estruturas de aeronaves e aplicações militares.
• Equipamentos esportivos: O peso leve e a alta resistência do alumínio 7075 o tornam ideal para a fabricação de equipamentos esportivos duráveis.

Considerações sobre custos

O custo e a disponibilidade são importantes na seleção do material. O alumínio 7075 é normalmente mais caro devido à sua alta resistência, enquanto o desempenho especializado em alta temperatura do alumínio 2618 também pode ser caro, dependendo da aplicação. Avaliar o custo total de propriedade, incluindo o processamento e os possíveis tratamentos de proteção, é fundamental para tomar uma decisão informada.

Diagramas e tabelas

Composição e série de ligas

Propriedades mecânicas

Propriedades térmicas

Resistência à corrosão

Aplicações típicas

Diagrama de comparação visual

Referências

Referências técnicas

As referências a seguir fornecem informações detalhadas sobre as propriedades, aplicações e processamento das ligas de alumínio 2618 e 7075, incluindo normas e diretrizes técnicas relevantes para seu uso em vários setores.

Padrões e especificações

• ASTM B209: Esta norma especifica os requisitos para chapas e folhas de alumínio e ligas de alumínio, como as ligas 2618 e 7075. Ela fornece diretrizes sobre propriedades mecânicas, tratamento térmico, composição química, processos de fabricação e medidas de controle de qualidade.
• AMS 4027: Especificação de material aeroespacial para chapas e folhas de liga de alumínio 2618. Inclui requisitos para propriedades mecânicas, processos de fabricação e medidas de controle de qualidade.
• AMS 4045: Especificação de material aeroespacial para chapas e folhas de liga de alumínio 7075. Esta norma detalha as propriedades do material, o tratamento térmico e as aplicações típicas no setor aeroespacial.

Artigos e documentos técnicos

• "O efeito do tratamento térmico nas propriedades mecânicas da liga de alumínio 7075": Este documento examina como vários tratamentos térmicos afetam a força, a dureza e a resistência à fadiga do alumínio 7075, oferecendo percepções para otimizar seu uso em ambientes de alta tensão.
• "Desempenho em alta temperatura da liga de alumínio 2618 em aplicações aeroespaciais": Essa análise da estabilidade térmica e da resistência à fadiga do alumínio 2618 destaca sua adequação para componentes de motores expostos a temperaturas extremas.

Diretrizes do setor

• Normas de materiais aeroespaciais da SAE International: Diretrizes abrangentes que cobrem a seleção, o processamento e os testes de ligas de alumínio usadas em aplicações aeroespaciais. Essas normas garantem a confiabilidade e o desempenho de materiais como o alumínio 2618 e 7075 em componentes críticos.
• Sistema de designação da Associação de Alumínio: Um recurso que explica a classificação das ligas de alumínio, incluindo as séries 2000 e 7000. Ele fornece uma estrutura para a compreensão das propriedades e aplicações de diferentes ligas de alumínio.

Livros e manuais

• "Ligas de alumínio: Estrutura e Propriedades" por L.F. Mondolfo: Este livro oferece uma análise detalhada da microestrutura, das propriedades mecânicas e das aplicações de várias ligas de alumínio, incluindo 2618 e 7075. Ele serve como uma referência valiosa para engenheiros e cientistas de materiais.
• "A metalurgia das ligas de alumínio" por J.E. Hatch: Um texto de referência sobre a metalurgia das ligas de alumínio, que abrange tópicos como desenvolvimento de ligas, tratamento térmico e características de desempenho. Inclui capítulos específicos sobre as ligas das séries 2000 e 7000.

Recursos on-line

• Dados de propriedade do material MatWeb: Um banco de dados on-line que fornece propriedades detalhadas de materiais para ligas de alumínio 2618 e 7075. Inclui dados sobre propriedades mecânicas, propriedades térmicas e aplicações típicas.
• Banco de dados de alumínio da ASM International: Um recurso abrangente de informações sobre ligas de alumínio, incluindo fichas técnicas, diretrizes de processamento e notas de aplicação para o alumínio 2618 e 7075.

Essas referências fornecem informações abrangentes sobre as propriedades e aplicações das ligas de alumínio 2618 e 7075, apoiando a seleção informada de materiais e o projeto otimizado.

Perguntas frequentes

Veja abaixo as respostas para algumas perguntas frequentes:

Quais são as principais diferenças entre o alumínio 2618 e o 7075?

As principais diferenças entre o alumínio 2618 e o 7075 estão principalmente em sua composição, propriedades mecânicas, propriedades térmicas, resistência à corrosão e adequação à aplicação.

O alumínio 7075 é uma liga de alumínio-zinco-magnésio-cobre conhecida por sua excepcional resistência e dureza, com uma resistência máxima à tração de aproximadamente 560 MPa e uma resistência ao escoamento de cerca de 480 MPa. Ela também tem uma dureza Brinell maior (~150) e excelente resistência à fadiga, o que a torna ideal para aplicações de alta tensão, como peças estruturais de aeronaves e equipamentos esportivos de alto desempenho. No entanto, é mais propenso a fragilização e rachaduras por corrosão sob tensão em temperaturas elevadas, e sua usinabilidade e soldabilidade são mais desafiadoras.

Em contrapartida, o alumínio 2618 contém maior teor de cobre, o que aumenta sua resistência a altas temperaturas e à fadiga térmica, tornando-o mais adequado para componentes de motores e peças aeroespaciais sujeitas ao calor. Ele tem menor resistência à tração final (~420 MPa) e resistência ao escoamento (~350 MPa) em comparação com o 7075, mas mantém melhor elasticidade e resistência em altas temperaturas. Embora seja mais fácil de usinar e soldar, o alumínio 2618 tem menor resistência à corrosão, principalmente em condições úmidas ou de estresse.

Qual liga de alumínio é mais adequada para aplicações de alta temperatura?

Ao comparar o alumínio 2618 e o alumínio 7075 para aplicações em alta temperatura, o alumínio 2618 é mais adequado devido à sua estabilidade térmica superior e à capacidade de manter as propriedades mecânicas sob temperaturas elevadas. Embora o alumínio 7075 apresente maior resistência à tração final e resistência ao escoamento em temperatura ambiente, seu desempenho se deteriora significativamente quando exposto a altas temperaturas. Por outro lado, o alumínio 2618, uma liga à base de cobre da série 2000, mantém sua força e oferece excelente resistência à fadiga térmica, o que o torna ideal para aplicações como componentes de motores aeroespaciais e pistões automotivos que operam sob altas temperaturas constantes.

Como o alumínio 2618 e o 7075 se comparam em termos de resistência e usinabilidade?

Em termos de resistência, o alumínio 7075 é geralmente superior ao alumínio 2618. O alumínio 7075, especialmente na têmpera T6, tem uma faixa de resistência à tração de 510-540 MPa e uma resistência ao escoamento de 430-480 MPa. Essa alta resistência o torna ideal para componentes estruturais aeroespaciais e outras aplicações de alta tensão. Por outro lado, o alumínio 2618 tem uma resistência à tração de 440-460 MPa e um limite de escoamento menor, o que o torna menos robusto que o alumínio 7075, mas ainda adequado para aplicações exigentes.

Em relação à usinabilidade, o alumínio 2618 oferece melhor desempenho devido à sua dureza moderada e menor desgaste da ferramenta. É mais fácil de usinar, produzindo cavacos curtos e quebrados e mantendo a precisão dimensional durante a usinagem de alta velocidade. Isso o torna adequado para peças de motor de precisão. Em contrapartida, o alumínio 7075 pode ser difícil de usinar devido à sua maior dureza, exigindo ferramentas e técnicas especializadas para evitar rachaduras e garantir a formação adequada de cavacos. Assim, enquanto o 7075 se destaca em resistência, o 2618 é mais fácil de manusear em operações de usinagem.

Quais são os usos comuns do alumínio 2618 no setor aeroespacial?

A liga de alumínio 2618 é comumente usada no setor aeroespacial devido à sua alta resistência, rigidez e excelente resistência a altas temperaturas. Essas propriedades o tornam ideal para componentes críticos que operam sob condições severas. Especificamente, o alumínio 2618 é frequentemente empregado em peças de motores, como lâminas de compressores e pistões, em que sua capacidade de manter a integridade estrutural em temperaturas elevadas é crucial. Além disso, ele é usado em componentes rotativos de motores de aeronaves, nos quais a alta resistência e a estabilidade térmica são essenciais. A liga também é aplicada em várias partes estruturais de aeronaves, incluindo freios e outros componentes de alta tensão, bem como em peças aerodinâmicas, como hélices e trens de pouso, devido à sua tenacidade e resistência à fadiga. De modo geral, as propriedades exclusivas do alumínio 2618 o tornam indispensável para aplicações de alta temperatura e alta resistência na engenharia aeroespacial.

Como o custo do alumínio 2618 se compara ao do alumínio 7075?

Ao comparar o custo do alumínio 2618 com o do alumínio 7075, o alumínio 2618 geralmente tende a ser mais caro. Essa diferença de preço se deve a vários fatores. Em primeiro lugar, o alumínio 2618 tem um processo de fabricação mais complexo e uma concentração maior de cobre e outros elementos que proporcionam estabilidade térmica superior, o que é particularmente benéfico para aplicações de alta temperatura, como motores aeroespaciais e peças automotivas. Esses requisitos especializados aumentam o custo das matérias-primas e do processamento.

Por outro lado, o alumínio 7075 é normalmente mais barato porque é produzido em uma escala maior e usado extensivamente em aplicações estruturais em que a alta resistência é fundamental, mas a resistência a temperaturas extremas não é tão necessária. O processo de tratamento térmico do alumínio 7075 também é mais eficiente e econômico, reduzindo ainda mais seu custo total.

Que fatores devem ser considerados ao escolher entre o alumínio 2618 e 7075 para um projeto?

Ao escolher entre o alumínio 2618 e 7075 para um projeto, vários fatores importantes devem ser considerados:

1. Força mecânica e resistência ao estresseAlumínio 7075: O alumínio 7075 é conhecido por sua excepcional resistência e alta resistência à tração, o que o torna ideal para aplicações estruturais de alta tensão, como asas e fuselagens de aeronaves. O alumínio 2618, embora também seja forte, oferece resistência à tração um pouco menor, mas tem melhor desempenho em temperaturas elevadas, o que o torna adequado para componentes de motores e peças aeroespaciais expostas ao calor.

2. Resistência à corrosãoO alumínio 7075 tem resistência média à corrosão e é propenso a rachaduras por corrosão sob tensão devido ao seu alto teor de zinco e cobre. Ele geralmente requer revestimentos de proteção. Por outro lado, o alumínio 2618 normalmente apresenta melhor resistência à corrosão em condições de alta temperatura.

3. Usinabilidade e soldabilidadeAlumínio 7075: o alumínio 7075 é razoavelmente usinável, mas tem baixa capacidade de soldagem, o que pode enfraquecer significativamente sua estrutura. O alumínio 2618, por outro lado, oferece melhor soldabilidade, o que é crucial se o projeto envolver processos de soldagem.

4. Estabilidade térmicaAlumínio 7075: o alumínio 7075 tem bom desempenho em temperaturas normais, mas perde resistência em temperaturas elevadas. O alumínio 2618 é preferível para aplicações que exigem propriedades mecânicas sustentadas em temperaturas mais altas (até cerca de 300°C).

5. Considerações sobre densidade e peso: Ambas as ligas são leves em comparação com o aço, mas a excelente relação resistência/peso do alumínio 7075 o torna ideal para aplicações sensíveis ao peso, como equipamentos aeroespaciais e esportivos de alto desempenho.

6. Custo e disponibilidade: A disponibilidade e o custo podem variar, mas, em geral, o alumínio 7075 pode ser mais caro devido à sua maior resistência e às suas aplicações especializadas.