Alumínio 7055
Introdução ao Alumínio 7055
Alumínio 7055 é uma liga de alumínio-zinco de alta resistência, tratável termicamente, especificamente projetada para aplicações estruturais aeroespaciais. Como uma das ligas de alumínio de maior resistência disponíveis, ela oferece propriedades superiores em compressão, excelente tenacidade à fratura e maior resistência à corrosão sob tensão (SCC) — especialmente em peças de grande espessura.
Alumínio 7055 é frequentemente escolhido para usinagem CNC em estruturas de aeronaves, estruturas de fuselagem e componentes de alta capacidade de carga em defesa e transporte, onde a redução de peso não pode comprometer o desempenho estrutural.
Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas do Alumínio 7055
Composição Química (Típica)
Elemento | Faixa de Composição (wt.%) | Função Principal |
|---|---|---|
Alumínio (Al) | Balanço | Metal base para estrutura leve e resistente à corrosão |
Zinco (Zn) | 7,7–8,4 | Principal elemento de reforço no endurecimento por precipitação |
Magnésio (Mg) | 1,8–2,3 | Aumenta a resistência mecânica e a resistência à fadiga |
Cobre (Cu) | 2,0–2,6 | Aumenta a dureza e melhora a resistência à fluência |
Zircônio (Zr) | 0,08–0,15 | Refina a estrutura de grão e melhora a resistência à corrosão |
Cromo (Cr) | ≤0,04 | Controle de contorno de grão (níveis traço) |
Silício (Si) | ≤0,12 | Elemento residual |
Ferro (Fe) | ≤0,15 | Elemento residual |
Propriedades Físicas
Propriedade | Valor (Típico) | Norma/Condição de Ensaio |
|---|---|---|
Densidade | 2,83 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 | 37% IACS a 20°C | ASTM B193 |
Coeficiente de Expansão | 23,2 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacidade de Calor Específica | 870 J/kg·K | ASTM E1269 |
Módulo de Elasticidade | 71 GPa | ASTM E111 |
Propriedades Mecânicas (Têmpera T7751/T7651)
Propriedade | Valor (Típico) | Norma de Ensaio |
|---|---|---|
Resistência à Tração | 655–700 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite de Escoamento (0,2%) | 620–655 MPa | ASTM E8/E8M |
Alongamento | ≥7% | ASTM E8/E8M |
Dureza | 170–190 HB | ASTM E10 |
Resistência à Fadiga | ~240 MPa | ASTM E466 |
Tenacidade à Fratura | Alta | ASTM E399 |
Principais Características do Alumínio 7055
Resistência Ultraelevada para Projetos Aeroespaciais: O Alumínio 7055 atinge um dos maiores limites de escoamento entre todas as ligas de alumínio — até 655 MPa — ideal para estruturas de fuselagem e asas críticas em peso.
Resistência Superior à Corrosão sob Tensão (ASTM G47): Com zircônio e tratamento térmico otimizado, o 7055 oferece excelente resistência à SCC em seções espessas, superando o 7075-T6 tradicional.
Alta Tenacidade à Fratura: Excelente resistência a trincas sob carregamento cíclico, tornando-o ideal para juntas e suportes aeroespaciais de alta tensão e alta fadiga.
Usinabilidade Moderada (Classificação 60% vs. Aço B1212): Embora não seja tão usinável quanto 6061 ou 2024, pode ser usinado com precisão em CNC usando parâmetros otimizados e evacuação adequada de cavacos.
Tratável Termicamente e Estável Dimensionalmente: O Alumínio 7055 é comumente fornecido nas têmperas T7751 ou T7651, combinando alta resistência com baixas tensões residuais — adequado para usinagem CNC de precisão.
Desafios e Soluções na Usinagem CNC do Alumínio 7055
Desafios de Usinagem
Alta resistência → alto desgaste de ferramenta: Degradação acelerada da ferramenta sem ferramental ou refrigeração otimizados.
Aderência de cavacos e acúmulo: Especialmente em temperaturas elevadas em operações a seco ou com refrigeração insuficiente.
Fragilidade em recursos pequenos: É necessário cuidado para evitar vibração (chatter) ou microtrincas em áreas de paredes finas.
Estratégias Otimizadas de Usinagem
Seleção de Ferramentas
Parâmetro | Recomendação | Justificativa |
|---|---|---|
Material da Ferramenta | Metal duro com revestimento TiAlN ou ferramentas PCD | Resistentes ao calor e ao desgaste para cortes a seco em alta velocidade |
Geometria | Ângulo de saída alto, quebra-cavacos positivo | Minimiza forças de corte e aderência de cavacos |
Velocidade de Corte | 120–220 m/min | Equilibra produtividade e vida útil da ferramenta |
Avanço | 0,10–0,25 mm/rev | Evita encruamento ou deflexão |
Refrigeração | Inundação ou alta pressão pelo eixo (through-spindle) | Reduz a carga térmica e melhora a remoção de cavacos |
Parâmetros de Corte do Alumínio 7055 (Conformidade ISO 513)
Operação | Velocidade (m/min) | Avanço (mm/rev) | Profundidade de Corte (mm) | Pressão do Fluido (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 120–160 | 0,20–0,25 | 2,0–3,0 | 30–50 (Inundação) |
Acabamento | 180–220 | 0,05–0,10 | 0,5–1,0 | 50–70 (Inundação/Névoa) |
Tratamento de Superfície para Peças CNC em Alumínio 7055
Anodização: A anodização Tipo II melhora a resistência à oxidação e a qualidade do acabamento; a anodização dura aumenta a resistência ao desgaste até 50 µm.
Pintura Eletrostática: Adiciona proteção externa robusta para tampas aeroespaciais e eletrônicos de consumo.
Eletropolimento: Melhora a resistência à fadiga e a resistência a trincas por tensão em suportes aeroespaciais.
Passivação: Normalmente utilizada antes da anodização para garantir limpeza superficial.
Escovamento: Aplicado em painéis e peças de acabamento aeroespacial visíveis com Ra 1,0–1,6 µm.
Revestimento Alodine: Oferece proteção superficial condutiva e em conformidade com MIL-DTL-5541 para peças eletrônicas aeroespaciais.
Revestimento UV: Melhora a retenção de cor e o brilho superficial para carcaças de controle ou tampas de acesso.
Revestimento com Verniz: Utilizado em acabamentos decorativos aeroespaciais com tolerâncias precisas.
Aplicações Industriais do Alumínio 7055
Aeroespacial e Aviação: Nervuras de asa, longarinas, estruturas de fuselagem, anteparas de pressão e trilhos de assentos que exigem desempenho máximo em resistência/peso.
Defesa: Placas blindadas leves, estruturas de UAV, estruturas de mísseis e suportes que exigem resistência superior ao impacto e precisão dimensional.
Transporte (Ferrovia/Carga Aérea): Estruturas de vagões de alta carga, contêineres de carga aeroespacial e estruturas de transporte.
Robótica de Alto Desempenho: Braços estruturais e juntas de alta resistência em plataformas robóticas móveis e prontas para voo.
Engenharia de Motorsport: Elementos críticos de suporte de carga incluem nós de gaiola de proteção, componentes de suspensão e carcaças de controle.
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