Alumínio 3003
Introdução ao Alumínio 3003
Alumínio 3003 é uma liga de alumínio-manganês não tratável termicamente, reconhecida por sua excelente resistência à corrosão, boa trabalhabilidade e resistência moderada. Como parte da série 3xxx, é amplamente utilizada em aplicações que exigem integridade estrutural e durabilidade ambiental sem tratamento térmico.
Graças à sua excelente conformabilidade e soldabilidade, o Alumínio 3003 é frequentemente utilizado na usinagem CNC de carcaças, painéis, suportes, equipamentos de cozinha e acabamentos decorativos em bens de consumo, processamento de alimentos e construção civil.
Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Alumínio 3003
Composição Química (Típica)
Elemento | Faixa de Composição (wt.%) | Função Principal |
|---|---|---|
Alumínio (Al) | Balanço | Elemento base com resistência à corrosão |
Manganês (Mn) | 1,0–1,5 | Aumenta a resistência e a resistência à corrosão |
Cobre (Cu) | 0,05–0,20 | Melhora as propriedades mecânicas |
Ferro (Fe) | ≤0,70 | Elemento residual |
Silício (Si) | ≤0,60 | Elemento residual |
Zinco (Zn) | ≤0,10 | Elemento residual |
Outros | ≤0,15 (total) | Elementos residuais combinados |
Propriedades Físicas
Propriedade | Valor (Típico) | Norma/Condição de Ensaio |
|---|---|---|
Densidade | 2,73 g/cm³ | ASTM B311 |
Faixa de Fusão | 643–655°C | ASTM E299 |
Condutividade Térmica | 163 W/m·K a 25°C | ASTM E1952 |
Condutividade Elétrica | 38% IACS a 20°C | ASTM B193 |
Coeficiente de Expansão | 23,1 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacidade de Calor Específica | 900 J/kg·K | ASTM E1269 |
Módulo de Elasticidade | 69 GPa | ASTM E111 |
Propriedades Mecânicas (Têmpera H14)
Propriedade | Valor (Típico) | Norma de Ensaio |
|---|---|---|
Resistência à Tração | 140–180 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite de Escoamento (0,2%) | 120 MPa | ASTM E8/E8M |
Alongamento | ≥10% | ASTM E8/E8M |
Dureza | 45–55 HB | ASTM E10 |
Resistência à Fadiga | 55 MPa | ASTM E466 |
Resistência ao Impacto | Alta | ASTM E23 |
Principais Características do Alumínio 3003
Resistência à Corrosão em Conformidade com ASTM G31: O Alumínio 3003 apresenta desempenho excepcional em ambientes propensos à oxidação, como atmosferas marinhas e áreas de processamento de alimentos. Ele atende ou supera os padrões ASTM G31 para corrosão em névoa salina e condições levemente ácidas.
Trabalhabilidade Classificada em 9/10 no Índice SAE de Conformabilidade: De acordo com a SAE J452, o 3003 oferece excelente trabalhabilidade a frio e pode ser estampado profundo, dobrado ou conformado sem trincas, tornando-o ideal para peças com geometrias complexas e componentes de chapas conformadas.
Resistência 20% Maior do que o Alumínio da Série 1100: Com limite de escoamento de aproximadamente 120 MPa na têmpera H14, o Alumínio 3003 oferece ~20% mais resistência do que o alumínio grau 1100, mantendo ductilidade e vantagens de peso semelhantes.
Soldabilidade em Conformidade com o Código Estrutural de Alumínio AWS D1.2: É facilmente soldado com técnicas convencionais MIG e TIG e mantém resistência e resistência à corrosão na zona soldada quando utilizado com arame de adição ER4045 ou ER5356.
Não Tratável Termicamente, mas Encruado nas Têmperas H14, H16, H18: O 3003 não pode ser reforçado por processos térmicos. Ainda assim, pode ser encruado até a têmpera H18 para maior resistência, preservando a conformabilidade — ideal para peças fixadas mecanicamente.
Desafios e Soluções na Usinagem CNC do Alumínio 3003
Desafios de Usinagem
Natureza Macia e Aderente: O material pode aderir às superfícies da ferramenta, afetando acabamento e precisão.
Baixa Resistência Leva a Rebarbas nas Bordas: Exige avanços otimizados e ferramentas afiadas para evitar distorção superficial.
Controle de Cavacos Deficiente: Produz cavacos longos e filamentosos que podem interferir em trajetórias automatizadas de ferramenta.
Estratégias Otimizadas de Usinagem
Seleção de Ferramentas
Parâmetro | Recomendação | Justificativa |
|---|---|---|
Material da Ferramenta | Ferramentas de metal duro com revestimento DLC ou TiCN | Evita a aderência do alumínio e prolonga a vida útil da ferramenta |
Geometria | Arestas afiadas, faces de saída polidas | Melhora o acabamento e o fluxo de cavacos |
Velocidade de Corte | 250–400 m/min | Permite corte limpo com baixo atrito superficial |
Avanço | 0,10–0,25 mm/rev | Mantém a precisão dimensional |
Refrigeração | Névoa leve ou jato de ar | Controla a temperatura e evita o recorte de cavacos |
Parâmetros de Corte do Alumínio 3003 (Conformidade ISO 513)
Operação | Velocidade (m/min) | Avanço (mm/rev) | Profundidade de Corte (mm) | Pressão do Fluido (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 250–300 | 0,20–0,25 | 2,0–3,5 | 25–35 (Névoa) |
Acabamento | 300–400 | 0,05–0,10 | 0,2–1,0 | 30–50 (Névoa/Jato de ar) |
Tratamento de Superfície para Peças CNC em Alumínio 3003
Anodização: Melhora a resistência ao desgaste e à oxidação. Revestimentos Tipo II de 10–25 µm são adequados para aplicações estéticas e de abrasão leve.
Pintura Eletrostática: Oferece acabamentos duráveis de 60–100 µm para componentes de consumo e construção.
Eletropolimento: Obtém acabamentos ultralisos para aplicações de grau alimentício ou médico.
Passivação: Garante a limpeza da superfície antes de pintura ou revestimento.
Escovamento: Cria acabamentos Ra 1,0–1,6 µm usados em aplicações decorativas e internas.
Revestimento Alodine: Revestimento de conversão cromatizada para peças eletrônicas ou automotivas que exigem condutividade e resistência à corrosão.
Revestimento UV: Adiciona filme protetor transparente e resistência ao amarelamento.
Revestimento com Verniz: Proporciona brilho, estabilidade de cor e proteção contra umidade.
Aplicações Industriais do Alumínio 3003
Processamento de Alimentos e Bebidas: Utensílios de cozinha, tanques de armazenamento grau alimentício e capas de eletrodomésticos de cozinha usinadas por CNC.
HVAC e Ventilação: Dutos, painéis e componentes de evaporadores que exigem resistência à corrosão e conformabilidade.
Construção e Arquitetura: Coberturas, revestimentos, acabamentos decorativos e painéis estruturais usinados para desempenho estético e resistência às intempéries.
Produtos de Consumo: Gabinetes usinados, tampas e peças decorativas em eletrônicos, móveis e artigos para o lar.
Transporte: Painéis leves, tanques de combustível e suportes de proteção em reboques e sistemas móveis.
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