A folha de liga de alumínio 2024 é um material-de cobre e tratável termicamente-que ainda é mais conhecido por seu apelido original, liga de aeronave. Ele pode ser formado na condição de recozido macio e depois reforçado por tratamento térmico, o que permite aos fabricantes produzir peças complexas que apresentam uma alta relação resistência-por{5}}peso, juntamente com excelente resistência à fadiga e boa usinabilidade.
O que torna o Alloy 2024 diferente
O cobre é a principal adição de liga em 2024, equilibrado por magnésio e manganês. O tratamento térmico em solução dissolve as fases ricas em cobre-, a têmpera as retém em uma solução sólida supersaturada e o envelhecimento natural ou artificial precipita então as partículas finas que aumentam a resistência. Essa sequência explica duas regras práticas: a conformação é feita antes do envelhecimento da chapa e a liga quase sempre é entregue em têmpera tratada, em vez de recozida.
Relação-por{1}}peso- permite a redução de peso em estruturas que são críticas para resistência ou rigidez.
Resistência à fadigaFolhas - e placas grossas apresentam bom desempenho sob cargas repetidas, e é por isso que as estruturas da fuselagem e das asas dependem da família 2xxx.
Formabilidade no estado macioA chapa recozida - assume uma curvatura complexa e ganha resistência após a conformação e tratamento térmico.
Usinabilidade- cavacos quebram de forma limpa e as superfícies usinadas podem receber acabamento de alto padrão.
Limites de corrosão- as fases ricas-em cobre tornam o 2024 nu sensível ao ataque galvânico e intergranular, portanto, um acabamento protetor é obrigatório em serviço.
Limites de adesão- a soldagem por fusão geralmente é evitada em juntas estruturais; rebitagem, aparafusamento e colagem são preferidos.
Composição Química do Alumínio 2024
| Elemento | Faixa de composição (% em peso) |
|---|---|
| Alumínio (Al) | Equilíbrio |
| Cobre (Cu) | 3.8 – 4.9 |
| Magnésio (Mg) | 1.2 – 1.8 |
| Manganês (Mn) | 0.30 – 0.9 |
| Silício (Si) | 0,50 no máximo |
| Ferro (Fe) | 0,50 no máximo |
| Zinco (Zn) | 0,25 máximo |
| Titânio (Ti) | 0,15 máximo |
| Cromo (Cr) | 0,10 máximo |
| Outros elementos, cada um | 0,05 máximo |
| Outros elementos, total | 0,15 máximo |
O cobre e o magnésio trabalham juntos para produzir resistência, enquanto o manganês e o cromo controlam a estrutura do grão e melhoram o equilíbrio entre resistência e tenacidade. A estreita janela de cobre é a razão pela qual o controle químico na fase de fundição determina se a chapa acabada pode atender às suas garantias mecânicas.
Temperamentos e força típica
| Temperamento | Rota de tratamento | Comportamento |
|---|---|---|
| O | Recozido até a condição totalmente macia | Máxima conformabilidade; usado para conformação severa e depois tratado termicamente |
| T3 / T351 | Solução tratada termicamente, trabalhada a frio, envelhecida naturalmente; T351 também alivia o estresse com alongamento | A condição mais utilizada; alta resistência com ductilidade útil |
| T4 / T451 | Solução tratada termicamente e envelhecida naturalmente, com variante esticada para alívio do estresse | Boa conformabilidade mantida por um período limitado após a têmpera |
| T6 / T62 | Solução tratada termicamente e envelhecida artificialmente | Maior estabilidade-de temperatura elevada do que temperamentos envelhecidos naturalmente |
| T81 / T851 | Solução tratada termicamente, trabalhada a frio, esticada e envelhecida artificialmente | Melhor estabilidade dimensional para peças usinadas-de grande precisão |
A resistência à tração típica para chapas e chapas 2024 tratadas fica entre aproximadamente 400 e 470 MPa, com limite de escoamento na região de 270 a 325 MPa e alongamento na faixa de 10 a 20%, os números exatos dependendo da têmpera, espessura e forma do produto. As têmperas esticadas são selecionadas sempre que uma peça é usinada a partir de material espesso e a planicidade deve sobreviver à operação de usinagem.
Faixa de fornecimento de chapas e chapas
| Dimensão | Faixa |
|---|---|
| Grossura | 0,1 mm a 200 mm; a folha é mais fina que 6 mm, a placa é mais espessa que 6 mm |
| Largura | 100 mm a 2.000 mm |
| Comprimento | 2 m, 3 m, 5,8 m, 6 m ou corte no tamanho necessário |
| Acabamentos de superfície | Brilhante, polido, fino ou escovado, xadrez, gravado, gravado |
| Padrões de referência | ASTM B209 para chapas e chapas grossas; GB/T 3880 e GB/T 3190 para composição e tolerâncias |
Proteção contra corrosão em serviço
O Bare 2024 não deve ser colocado em um ambiente úmido ou-salgado sem proteção. Três rotas são usadas na prática. A chapa Alclad, na qual uma fina camada de alumínio puro é enrolada em ambas as faces, fornece proteção galvânica na superfície e é a solução padrão para revestimentos de fuselagem. O revestimento de conversão química prepara a superfície e adiciona um grau de proteção antes da pintura. A anodização é aplicada a peças decorativas ou{6}}resistentes ao desgaste, mas as fases ricas-de cobre limitam o valor protetor da camada de óxido em comparação com aquela formada em ligas 5xxx ou 6xxx, portanto, o anodizado 2024 geralmente também é selado ou pintado.
Quando uma junta for inevitável, os fixadores devem ser selecionados para evitar um forte par galvânico com o alumínio, e as superfícies devem ser preparadas ou seladas para manter o eletrólito fora da interface.
Notas de Fabricação
Formando- moldar a peça a partir de material recozido ou recentemente temperado; esperar muito permite que o envelhecimento natural reduza a ductilidade.
Tratamento térmico- parâmetros de tratamento da solução, têmpera e envelhecimento devem ser controlados e registrados, porque o atraso da têmpera afeta diretamente a resistência e o comportamento de corrosão.
Usinagem- usam configurações rígidas e ferramentas precisas; a liga é usinada prontamente e tem acabamento de alto padrão, mas seções finas podem distorcer se as tensões residuais forem liberadas.
Juntando-se- rebitagem continua sendo o método padrão; a ligação adesiva é usada para superfícies aerodinâmicas lisas onde as cabeças dos rebites não são aceitáveis.
Aplicações Típicas
Revestimentos de fuselagem, longarinas, armações e membros de tensão de asa em estruturas de fuselagem.
Estruturas de veículos militares e de defesa que exigem uma alta relação resistência-por{1}}peso.
Rebites, fixadores e acessórios usinados de precisão para equipamentos de transporte.
Carrocerias de caminhões, suportes estruturais e reforços em veículos rodoviários de alto-desempenho.
Ferramentas, gabaritos e peças usinadas onde a estabilidade dimensional e a resistência à fadiga são importantes.
Especificação e Inspeção
Os pedidos são normalmente feitos de acordo com ASTM B209, com um certificado de análise registrando número de calor, química, têmpera, propriedades de tração e inspeção dimensional. A chapa espessa para aplicações críticas é adicionalmente examinada por testes ultrassônicos para detectar descontinuidades internas, e o nivelamento é verificado antes do envio porque a distorção descoberta após a usinagem é cara para corrigir. A rastreabilidade desde o lingote até a peça acabada é a base de toda auditoria de qualificação aeroespacial e de defesa.
Perguntas frequentes
P: Por que o alumínio 2024 é chamado de liga de aeronave?
Porque foi desenvolvida para estruturas de fuselagem e continua sendo a liga 2xxx de referência para revestimentos de fuselagem, membros tensores de asas e outras peças que devem combinar alta resistência com excelente resistência à fadiga.
P: A folha de alumínio 2024 pode ser soldada?
A soldagem por fusão geralmente não é recomendada para juntas estruturais, pois produz fissuras e perda de propriedades. Rebitagem, aparafusamento e colagem adesiva são os métodos de produção aceitos.
P: Qual têmpera deve ser usada quando uma peça precisa ser moldada e depois reforçada?
Forme a peça a partir do material de têmpera O recozido e, em seguida, realize o tratamento da solução, têmpera e envelhecimento. Se a peça for formada apenas levemente, o T351 ou o T451 podem ser moldados dentro da janela de conformação limitada após a têmpera.
P: Como 2024 se compara a 5.052 ou 6.061?
2024 oferece resistência visivelmente maior e resistência à fadiga, enquanto 5052 e 6061 proporcionam melhor resistência à corrosão e soldabilidade. A escolha depende de qual propriedade rege o projeto.
P: Qual é a diferença entre folha de alumínio e placa de alumínio?
A folha é mais fina que 6 mm e a placa é mais espessa que 6 mm. A distinção é importante porque a prática de laminação, as tolerâncias e os limites de propriedades mecânicas são especificados separadamente para as duas formas de produto.
P: O alumínio 2024 precisa de um acabamento protetor?
Sim. Em condições expostas deve ser fornecido como chapa Alclad, ou protegido com revestimento de conversão química, anodização, primer ou sistema de pintura para evitar corrosão galvânica e intergranular.
P: Quais padrões se aplicam à chapa de alumínio 2024?
ASTM B209 cobre os requisitos gerais para chapas e chapas de alumínio, enquanto GB/T 3880 e GB/T 3190 são usados para tolerâncias dimensionais e composição química em outros mercados. Os programas aeroespaciais adicionam suas próprias especificações de materiais qualificados.
