Maquinação de alumínio: escolher entre 5083, 6061, 6082, 2017 e 7075

Uma designação de alumínio lê-se em duas partes, como em «EN AW-6082 T6». EN AW-6082 identifica a liga: «EN» para a norma europeia, «AW» para alumínio forjado (produto laminado, extrudido ou estirado, por oposição às peças de fundição), seguido de quatro algarismos. O primeiro indica a série, ou seja, o principal elemento de liga:

• 2xxx: cobre (2017A, 2024);
• 5xxx: magnésio (5083, 5754);
• 6xxx: magnésio e silício (6060, 6061, 6082);
• 7xxx: zinco (7075).

T6 indica o estado metalúrgico. As séries 2xxx, 6xxx e 7xxx endurecem por tratamento térmico (estados T: T4 para maturação natural, T6 para revenido, T651 para uma placa aliviada de tensões por tração), as séries 5xxx por encruamento (estados H). Um 6082 no estado T6 não tem as mesmas propriedades que um 6082 recozido: o estado faz parte da designação e deve constar do desenho. Para uma placa maquinada a partir do bloco, encontram-se, por exemplo, «EN AW-6082 T651» ou «EN AW-7075 T651». Para uma visão geral, ver o léxico sobre as ligas de alumínio.

6082 e 6061: a escolha por defeito

Resistência média, boa maquinabilidade, boa resistência à corrosão, soldáveis e anodizáveis: cobrem a maioria das peças mecânicas, estruturas e suportes. São próximas e muitas vezes permutáveis: o 6082 é o mais comum em stock na Europa, o 6061 na América do Norte. Se o seu desenho impuser uma das duas, como é frequente na aeronáutica, indique que a equivalência não é admitida; caso contrário, escreva «ou equivalente».

2017A: a liga «mecânica» fácil de maquinar

Liga com cobre, de boa resistência mecânica e excelente maquinabilidade, com belos acabamentos superficiais. Em contrapartida, resiste menos bem à corrosão, solda-se muito mal e anodiza-se pior: preveja uma proteção. Convém a peças mecânicas maquinadas a partir do bloco. O 2024, próximo, é um clássico da aeronáutica.

5083: a liga naval e soldável

Liga com magnésio, endurecida por encruamento: excelente resistência à corrosão, nomeadamente à água do mar, e bom comportamento após soldadura. Encontra-se sobretudo em chapas e placas. Maquina-se pior (apara longa, tendência para aderir à ferramenta) e a sua resistência mantém-se moderada. É a liga da caldeiraria naval, dos reservatórios e das estruturas soldadas (ver o setor naval e náutica).

7075: a alta resistência

Liga com zinco, de resistência à rotura bastante superior (da ordem de 500 MPa e mais, contra cerca de 300 MPa para um 6082 T6), com boa maquinabilidade e apara curta. Custa mais, não se solda pelos processos por arco e resiste menos bem à corrosão; no estado T6, é sensível à corrosão sob tensão, daí a existência de estados sobrerevenidos como o T73. Encontra-se na aeronáutica (aeronáutica e espaço), em ferramentas e em peças muito solicitadas.

As outras ligas que irá encontrar

O 5754, próximo do 5083 mas menos resistente, é um clássico das chapas dobradas e soldadas. O 6060 é a liga dos perfis extrudidos, apreciada para a anodização decorativa. O 2011 é uma liga de torneamento automático, concebida para peças torneadas em grande série. As ligas de fundição, destinadas a peças moldadas, obedecem a outras regras e não são tratadas aqui.

O alumínio maquina-se depressa, com grandes velocidades de corte, mas a liga e o estado alteram o resultado:

• Apara. Curta e fácil de evacuar no 2017A e no 7075; mais longa e filamentosa no 5083 e, em menor grau, no 6061. Isto pesa nos ciclos automáticos e no acabamento superficial.
• Aresta postiça. As ligas macias (5083, 6061) tendem a aderir à ferramenta, o que degrada o aspeto. A oficina compensa com ferramentas adequadas (metal duro de arestas vivas, superfícies polidas) e com lubrificação.
• Tensões internas. Uma placa espessa retém tensões de laminagem e de têmpera: ao retirar material, a peça pode deformar-se. Os estados aliviados de tensões (T651) limitam o problema; a oficina pode também desbastar, deixar repousar e depois acabar.
• Dilatação. O alumínio dilata cerca de duas vezes mais do que o aço. Uma peça ainda quente não tem a sua cota a 20 °C: para tolerâncias apertadas, o controlo faz-se à temperatura de referência.
• Bruto disponível. Barras redondas, chatos, placas laminadas, perfis extrudidos, placas fundidas planas para ferramentas: o formato do bruto determina o material perdido em aparas e, portanto, o preço (ver o preço da maquinação CNC).

Para o pormenor dos processos, ver a página de subcontratação de maquinação CNC.

O alumínio perdoa muito, mas algumas escolhas de conceção reduzem o tempo de máquina e as deformações:

• Paredes finas. Quanto mais fina e alta for uma parede, mais vibra no corte e mais se deforma. Engrosse-a ou acrescente nervuras quando a função o permitir, e assinale à oficina as paredes muito finas.
• Raios interiores. Uma fresa é redonda: um canto vivo no fundo de uma cavidade exige uma repassagem. Quanto mais generoso for o raio interior, maior e mais rápida pode ser a ferramenta.
• Cavidades profundas. Quanto mais profunda for uma cavidade em relação à sua largura, mais comprida, frágil e lenta é a ferramenta. Discuta esta relação com a oficina antes de fixar o desenho.
• Bruto. Um chato espesso do qual se retira a maior parte do material custa em material e em tempo; um perfil próximo da forma final pode alterar o preço.

Estas escolhas articulam-se com as tolerâncias: aperte apenas as cotas funcionais (ver o guia sobre as tolerâncias de maquinação).

A soldadura é muitas vezes o critério que elimina uma liga:

• 5083: soldabilidade muito boa (TIG, MIG) e bom comportamento na junta.
• 6061 e 6082: soldáveis, mas a zona próxima do cordão perde parte da resistência do estado T6: o dimensionamento deve ter isso em conta.
• 2017A: soldadura desaconselhada (risco de fissuração). Prefira a união mecânica ou a colagem.
• 7075: não soldável pelos processos por arco. Mesma solução: parafusos, rebites, colagem.

Para os processos, ver o guia soldadura TIG, MIG e MAG.

Quanto à corrosão, as ligas mecanicamente mais resistentes (2017A, 7075), ricas em cobre ou em zinco, são também as mais sensíveis: exigem uma proteção (anodização, pintura, conversão química). O 5083 lidera em meio marinho; as 6xxx comportam-se bem em atmosfera normal.

A anodização espessa a camada de óxido natural do alumínio: protege da corrosão, endurece a superfície (anodização dura) e pode ser colorida. O resultado depende da liga:

• 6060, 6061, 6082: bom resultado, regular, incluindo para um aspeto decorativo.
• 2017A e 7075: anodizam-se, mas o aspeto é menos uniforme e o resultado mais difícil de garantir. Se o aspeto for importante, peça um ensaio ao anodizador.
• 5083: a anodização de proteção funciona, mas o aspeto pode diferir entre o metal de base e os cordões de soldadura.

Três indicações a inscrever no desenho:

1. As cotas antes ou depois do tratamento. A camada cresce em parte para dentro do metal e em parte para o exterior: altera as dimensões, por vezes em várias dezenas de mícrons na anodização dura.
2. As zonas a mascarar. A camada é isolante do ponto de vista elétrico: assinale as superfícies de contacto ou de ligação à terra, bem como as roscas e furos de precisão.
3. O acabamento pretendido: proteção, aspeto, dureza, cor.

Referências qualitativas para produtos forjados, a confirmar na norma ou na ficha do fornecedor consoante o produto e a espessura. Todas estas ligas têm uma massa volúmica da ordem de 2,7 a 2,8 g/cm³, ou seja, cerca de um terço da do aço.

• Sem exigência particular: um 6082 (ou 6061) «ou equivalente».
• Peça soldada ou ambiente marinho: um 5083, ou um 6082 se a resistência for prioritária.
• Peça muito maquinada, não soldada, protegida: um 2017A.
• Resistência máxima ou aligeiramento acentuado: um 7075, aceitando o sobrecusto e a proteção de superfície.

Alguns reflexos evitam más surpresas. Não sobredimensione: um 7075 para uma peça pouco solicitada paga o material, a proteção e por vezes um prazo de aprovisionamento sem necessidade. Inscreva a designação completa no desenho («EN AW-6082 T6»), e não apenas «alu». Só peça um certificado do material se a rastreabilidade o exigir (aeronáutica, médico, energia) e verifique então se menciona a liga e o estado. Por fim, deixe a oficina sugerir uma alternativa: uma variante disponível em stock reduz muitas vezes o preço e o prazo.

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