Alumínio 7050
Introdução ao Alumínio 7050
Alumínio 7050 é uma liga de alumínio de alta resistência, tratável termicamente, da série 7xxx, desenvolvida para aplicações aeroespaciais e estruturais que exigem resistência superior, excelente resistência à fissuração por corrosão sob tensão (SCC) e alta tenacidade. Com o zinco como principal elemento de liga, o 7050 oferece níveis de resistência comparáveis ao 7075, porém com melhor resistência à corrosão e desempenho superior em peças de grande espessura.
Alumínio 7050 é amplamente utilizado em usinagem CNC para componentes críticos aeroespaciais, militares e estruturais de alto desempenho que operam sob alta tensão, fadiga e exposição ambiental.
Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Alumínio 7050
Composição Química (Típica)
Elemento | Faixa de Composição (wt.%) | Função Principal |
|---|---|---|
Alumínio (Al) | Balanço | Metal base que proporciona leveza e resistência à corrosão |
Zinco (Zn) | 5,7–6,7 | Principal intensificador de resistência no endurecimento por precipitação |
Magnésio (Mg) | 1,9–2,6 | Aumenta a resistência e melhora a resistência à corrosão |
Cobre (Cu) | 2,0–2,6 | Melhora a temperabilidade e a resistência à fadiga |
Zircônio (Zr) | 0,08–0,15 | Refina a estrutura de grão e melhora a tenacidade |
Ferro (Fe) | ≤0,15 | Elemento residual |
Silício (Si) | ≤0,12 | Elemento residual |
Outros | ≤0,15 (total) | Residuais controlados para consistência |
Propriedades Físicas
Propriedade | Valor (Típico) | Norma/Condição de Ensaio |
|---|---|---|
Densidade | 2,85 g/cm³ | ASTM B311 |
Faixa de Fusão | 475–635°C | ASTM E299 |
Condutividade Térmica | 130 W/m·K a 25°C | ASTM E1952 |
Condutividade Elétrica | 38% IACS a 20°C | ASTM B193 |
Coeficiente de Expansão | 23,5 µm/m·°C | ASTM E228 |
Calor Específico | 870 J/kg·K | ASTM E1269 |
Módulo de Elasticidade | 71 GPa | ASTM E111 |
Propriedades Mecânicas (Têmpera T7451)
Propriedade | Valor (Típico) | Norma de Ensaio |
|---|---|---|
Resistência à Tração | 510–570 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite de Escoamento (0,2%) | 430–480 MPa | ASTM E8/E8M |
Alongamento | ≥10% | ASTM E8/E8M |
Dureza | 150–170 HB | ASTM E10 |
Resistência à Fadiga | 200–240 MPa | ASTM E466 |
Tenacidade à Fratura (K_IC) | Até 40 MPa√m | ASTM E399 |
Principais Características do Alumínio 7050
Relação Resistência/Peso Excepcional: Oferece alta resistência mecânica mantendo baixa densidade, tornando-o ideal para estruturas aeroespaciais, nervuras de fuselagem e anteparas.
Resistência à Corrosão Superior: Em comparação ao 7075, o 7050 apresenta maior resistência à fissuração por corrosão sob tensão (SCC) e à corrosão por esfoliação, especialmente em seções mais espessas.
Alta Tenacidade à Fratura: O 7050-T7451 oferece excelente tolerância ao dano, sendo adequado para componentes sujeitos à fadiga sob carregamento cíclico.
Excelente Usinabilidade na Têmpera T7451: Embora seja mais duro que o 6061, o 7050 usina bem com ferramental adequado e permite peças aeroespaciais de tolerância apertada.
Baixa Soldabilidade, mas Excelente para Fixação: A soldagem por fusão é desencorajada devido ao alto teor de zinco e cobre. Métodos preferidos incluem fixadores mecânicos e montagens aparafusadas.
Desafios e Soluções na Usinagem CNC do Alumínio 7050
Desafios de Usinagem
Alta Resistência = Maior Desgaste da Ferramenta: Ferramentas de metal duro podem se degradar rapidamente sob avanços agressivos.
Risco de Encruamento: Passes inadequados podem resultar em retorno elástico e tensões próximas às bordas.
Problemas de Controle de Cavacos: Cavacos longos podem interferir na integridade superficial e nas trajetórias de ferramenta.
Estratégias Otimizadas de Usinagem
Seleção de Ferramentas
Parâmetro | Recomendação | Justificativa |
|---|---|---|
Material da Ferramenta | Ferramentas de metal duro com revestimento TiAlN ou TiCN | Suporta calor e minimiza o desgaste |
Geometria | Ângulo de saída positivo, insertos com quebra-cavacos | Melhora a evacuação de cavacos e a consistência do corte |
Velocidade de Corte | 100–250 m/min | Equilibra vida útil da ferramenta com a dureza do material |
Avanço | 0,08–0,25 mm/rev | Favorece bons acabamentos sem comprometer a precisão |
Refrigeração | Inundação de alta pressão (≥30 bar) | Dissipa calor e reduz o desgaste da ferramenta |
Parâmetros de Corte do Alumínio 7050 (Conformidade ISO 513)
Operação | Velocidade (m/min) | Avanço (mm/rev) | Profundidade de Corte (mm) | Pressão do Fluido (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 100–150 | 0,20–0,25 | 2,0–3,5 | 30–50 (Inundação) |
Acabamento | 180–250 | 0,08–0,15 | 0,2–1,0 | 50–70 (Inundação) |
Tratamento de Superfície para Peças CNC em Alumínio 7050
Anodização: Proporciona proteção contra desgaste e corrosão; anodização Tipo II ou anodização dura (25–50 µm) é recomendada após o tratamento T7451.
Pintura Eletrostática: Eficaz para estética e proteção ambiental. Espessura da camada de 60–100 µm.
Eletropolimento: Não é comum, mas pode melhorar a vida à fadiga em componentes aeroespaciais de precisão.
Passivação: Normalmente utilizada antes do revestimento para melhorar a limpeza superficial e a adesão.
Escovamento: Obtém acabamentos acetinados consistentes (Ra 0,8–1,6 µm) em painéis de controle aeroespaciais.
Revestimento Alodine: Revestimento cromatizado em conformidade com MIL-DTL-5541 para invólucros de aviônicos e peças de nível de defesa.
Revestimento UV: Adiciona resistência a riscos e brilho para peças expostas.
Revestimento com Verniz: Preserva a estabilidade dimensional e o acabamento em componentes selados.
Aplicações Industriais do Alumínio 7050
Aeroespacial e Aviação: Nervuras estruturais, encaixes do trem de pouso, estruturas de fuselagem e componentes de asa que exigem resistência à fadiga.
Defesa: Carcaças usinadas por CNC e interfaces de blindagem que exigem resistência ao impacto e alta tenacidade à fratura.
Automotivo (Motorsport): Suportes de suspensão, munhões e carcaças de diferencial de alta tensão em veículos de corrida e alta performance.
Máquinas Industriais: Componentes estruturais de precisão sujeitos a vibração e cargas repetidas.
Robótica e Automação: Braços robóticos leves, atuadores e conectores de juntas sob movimento cíclico elevado.
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