Alumínio das séries 1xxx, 3xxx e 5xxx: o que os números significam para compradores de bobina.

O que significa realmente o primeiro dígito de um número de liga?

Identifica o principal elemento de liga, excepto na 1xxx, em que designa, em vez disso, a pureza mínima do alumínio. As ligas de alumínio forjado usam um número de quatro dígitos mantido pela Aluminum Association, publicado na íntegra nas suas Teal Sheets. Uma 3003 ou uma 5052 está sujeita aos mesmos limites de composição registados, independentemente da fábrica que a laminou, embora a têmpera, a espessura e o acabamento continuem a variar consoante o fornecedor e a encomenda.

As séries relevantes para Coil Coating, 1xxx, 3xxx e 5xxx, são todas não tratáveis termicamente: a sua resistência provém da laminagem e da têmpera, e não de um ciclo de tratamento térmico de endurecimento por precipitação. Como essa têmpera nunca é definida por uma reacção de tratamento térmico, é, em geral, menos sensível ao ciclo de cura curto de uma linha de Coil Coating do que a têmpera de uma liga tratável termicamente, embora o efeito real continue a depender da liga, da têmpera, da temperatura máxima do metal e do tempo de permanência.

O que é o alumínio 1xxx e quando é a escolha certa?

As ligas 1xxx têm pelo menos 99% de alumínio, apenas com adições vestigiais. Essa pureza confere excelente resistência à corrosão, elevada conformabilidade e boa condutividade eléctrica e térmica, à custa de ser a série de menor resistência em uso geral.

A bobina 1xxx é especificada para aplicações que valorizam o acabamento e o comportamento à corrosão do alumínio quase puro em detrimento do desempenho mecânico, e não para obter resistência.

O que é o alumínio 3xxx e porque é a opção por defeito para bobina?

A adição de manganês como principal elemento de liga produz a série 3xxx: resistência sensivelmente melhor do que a 1xxx, mantendo a boa conformabilidade e a resistência à corrosão pela qual a família não tratável termicamente é conhecida.

A 3003 e a 3105 são os exemplos comuns, usados em revestimento de fachadas, fabricação geral e trabalhos de Coil Coating. Se alguém diz "alumínio da série 3000" sem nomear uma liga específica, está quase sempre a descrever este meio-termo de uso geral entre a pureza da 1xxx e a maior resistência da 5xxx.

O que é o alumínio 5xxx e quando é necessário em vez do 3xxx?

O magnésio como adição principal produz a série 5xxx, em geral a gama de maior resistência entre as ligas de bobina não tratáveis termicamente, com resistência à corrosão bem considerada em ambientes marinhos e húmidos. Recorra a ela quando um projecto necessita de mais resistência ou de mais resistência a ambientes agressivos do que a 3xxx oferece.

A 5052 é uma liga frequentemente especificada nesta série. Veja 5052 vs 6061 para perceber como a 5xxx se compara com a alternativa tratável termicamente a que algumas especificações recorrem por hábito.

Uma ressalva específica das qualidades 5xxx com maior teor de magnésio: ligas como a 5083 e a 5456, com aproximadamente 4 a 5.5% de magnésio, estão documentadas como mais susceptíveis a corrosão intergranular e por esfoliação após exposição prolongada acima de aproximadamente 65°C, uma vez que o magnésio precipita ao longo dos limites de grão durante esse tipo de exposição prolongada em serviço. As especificações marinhas e estruturais dessas ligas exigem frequentemente têmperas estabilizadas como a H116 ou a H321. Este é um fenómeno diferente do ciclo de cura breve de uma linha de Coil Coating, e não se aplica da mesma forma às qualidades de menor teor de magnésio mais comuns em Coil Coating. O programa 5xxx da própria Orbit é 5005, 5052 e 5754, todas bem abaixo da gama de magnésio em que isto é uma preocupação documentada.

E as 2xxx, 6xxx e 7xxx? Surgem alguma vez em Coil Coating?

Raramente, e normalmente como sinal que merece ser verificado duas vezes. As ligas 2xxx usam cobre como adição principal, são tratáveis termicamente, valorizadas pela relação resistência/peso na aeronáutica, mas em geral com menor resistência à corrosão do que muitas outras famílias de alumínio sem protecção adicional, pelo que são pouco comuns em trabalhos exteriores de bobina.

As ligas 6xxx, de alumínio-magnésio-silício, são tratáveis termicamente e dominam as extrusões e as estruturas de enquadramento, tratadas com mais pormenor em 5052 vs 6061. As ligas 7xxx utilizam o zinco como adição principal, são tratáveis termicamente e estão entre as séries de alumínio de maior resistência, também sobretudo em aplicações aeroespaciais e estruturais de elevado desempenho, e não em bobina revestida.

E as séries 4xxx e 8xxx?

Existem outras duas séries fora do Coil Coating. As ligas 4xxx utilizam o silício como adição principal e são utilizadas sobretudo como fio de enchimento para soldadura e brasagem, como a 4043 e a 4047, e não como chapa ou bobina. A série 8xxx abrange ligas construídas em torno de outros elementos, incluindo ferro, estanho e lítio, para utilizações especializadas como folha para baterias, embalagem e aplicações aeroespaciais e electrónicas. Nenhuma delas surge, na prática, em especificações de Coil Coating.

O número da liga, por si só, é uma especificação completa?

Não. A série estabelece a gama geral de resistência e de formabilidade disponível; a têmpera determina em que ponto dessa gama se situa efectivamente a bobina que recebe. As ligas não tratáveis termicamente são fornecidas em têmperas da série H: o primeiro dígito a seguir ao H indica o tratamento (H1 encruado apenas, H2 encruado e depois parcialmente recozido, H3 encruado e depois estabilizado, específico das ligas com magnésio como as 5xxx), e o segundo dígito, de 1 a 9, indica o grau de encruamento, desde macio e conformável até mais duro e menos tolerante em dobras apertadas.

Uma especificação que indique apenas a liga de quatro dígitos e deixe a têmpera por indicar está incompleta: duas bobinas da mesma liga em têmperas diferentes podem comportar-se de forma bastante distinta numa linha de conformação. Abordamos este tema no nosso guia de liga e têmpera para Coil Coating.

Porque é que uma especificação mostra por vezes um hífen a seguir ao número da liga?

Porque combina duas informações: a série da liga antes do hífen e a têmpera depois dele. Uma especificação como "5052-H32" ou "3003-O" indica de que é feito o metal e em que condição ficou após a laminagem, numa única cadeia.

Confundir as duas, ou omitir a metade da têmpera ao copiar uma especificação, é uma forma frequente de uma encomenda de bobina acabar por não corresponder ao que o projecto exigia.

O que devo fazer com um desenho que indica apenas "alumínio"?

Trate a série como ponto de partida. Pergunte o que a peça tem de fazer: manter uma forma sob carga, conformar-se de forma apertada sem fissurar ou resistir a um ambiente específico, e a série adequada torna-se normalmente clara.

A gama de laminagem da Orbit abrange as famílias 1xxx, 3xxx e 5xxx, em bobina laminada com 0.20 a 2.00 mm de espessura e até 1650 mm de largura, em bobinas até 10 toneladas. A bobina revestida é produzida até 1.60 mm de espessura e até 1350 mm de largura. Confirmamos a série e a têmpera face à sua especificação, em vez de adoptar por defeito uma só liga em todos os trabalhos.

Como se comparam as séries de relance?

Perguntas frequentes

Referências

• Aluminum Association, Teal Sheets: lista de ligas registadas e limites de composição de todas as séries de ligas forjadas.
• 5083 aluminum alloy: composição e nota sobre a temperatura de serviço de 65°C que sustenta a ressalva acima sobre a série 5xxx.
• 5456 aluminum alloy: composição e susceptibilidade à corrosão por esfoliação, para a mesma ressalva.