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As propriedades mecânicas são determinadas por
ensaios rotineiros de amostras selecionadas como sendo representativas
do produto. Estes ensaios mecânicos são normalmente
destrutivos de modo que não devem ser efetuados em
produtos acabados, pois alteram suas condições
de funcionalidade. Obtém-se corpos-de-prova de amostras
que tenham sido elaboradas do mesmo modo que o produto, exceto
no caso de peças fundidas e forjadas. Os ensaios de
peças fundidas são feitos em corpos-de-prova
do mesmo vazamento do metal da peça fundida e elaborados
ao mesmo tempo. Com as peças forjadas, os ensaios,
geralmente, são feitos em pedaços cortados do
mesmo metal da peça.
Os valores das propriedades mecânicas podem dividir-se
em dois grupos:
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- Valores garantidos: |
parâmetros mínimos
estabelecidos pelas especificações; |
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- Valores típicos: |
obtidos por meio de dados estatísticos
propiciados por ensaios rotineiros, que garantem que
o material obedece às especificações.
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É a máxima tensão que o material resiste
antes de haver sua ruptura. Calcula-se dividindo a carga
máxima (em quilogramas) aplicada durante o ensaio,
pela seção
transversal em milímetros quadrados do corpo-de-prova.
Para o alumínio puro recozido, essa razão é
de aproximadamente 48MPa (4,9 kg/mm2). O valor
aumenta em função da liga, do trabalho a frio
e do tratamento térmico (quando possível).
Consiste na tensão em que o material começa
a deformar-se plasticamente e que para o alumínio é
de 0,2% do comprimento original medido em um corpo-de-prova
normal. É importante definir este grau de deformação
permanente porque as ligas de alumínio não possuem
limite de escoamento tão pronunciado como a maioria
dos aços. O limite do alumínio puro é
de aproximadamente 12,7 Mpa (1,3 kg/mm2).
O alongamento é expresso em porcentagem relativamente
ao comprimento original medido em um corpo-de-prova normal
e é calculado pela diferença entre os pontos
de referência, antes e depois do ensaio de tração.
Esse alongamento indica a ductilidade do metal ou da liga.
Quanto mais fino o corpo-de-prova, menor será o alongamento
e vice-versa.
Define-se como a medida da resistência de um metal à
penetração. Existem várias maneiras de
se determinar a dureza de um material. Para os metais, os
mais comuns são os métodos de Brinell, Vickers
e Rockwell. Não existe uma relação direta
entre o valor da dureza e as propriedades mecânicas
das várias ligas de alumínio. Os elementos de
liga aumentam em muito sua resistência com o alumínio,
assim como o tratamento térmico e o endurecimento pelo
trabalho a frio. Entretanto a dureza é
significativamente mais baixa do que a maioria dos aços.
O módulo de elasticidade do alumínio do alumínio
é de 7030 kg/mm2. A adição
de outros materiais nas ligas não altera esse valor
consideravelmente, que pode chegar a até 7500 kg/mm2.
Portanto, o índice do alumínio representa um
terço do módulo de elasticidade do aço.
Essa propriedade dá ao alumínio a vantagem de
dar às estruturas de alumínio uma elevada capacidade
de amortecer golpes e reduzir as tensões produzidas
pela variação da temperatura.
Quando uma tensão oscilante é aplicada por um
certo número de vezes sobre um mesmo material, mesmo
que os impactos tenham força inferior ao seu limite
de resistência à tração, é
previsível uma falha por fadiga. Em muitas ligas de
alumínio não há um limite inferior de
tensão abaixo do qual a fadiga nunca possa ocorrer,
mas quanto menor a tensão, maior o número de
ciclos necessários para produzir a falha. No alumínio,
em testes normais, o limite de resistência chega a 50
milhões de inversão de tensão e pode
variar de 25% a 50% da tensão de ruptura, conforme
a liga.
O alumínio puro funde a 660ºC e várias
ligas possuem um ponto de fusão inferior a esse. O
metal puro e muitas ligas perdem um pouco a sua resistência,
ficando sujeitas a uma lenta deformação plástica,
chamada de fluência, se permanecer sob tensão
por longos períodos em temperaturas acima de 200ºC.
Por outro lado, ligas feitas para serviços em altas
temperaturas, como às usadas em pistões, retêm
suas propriedades adequadamente, funcionando satisfatoriamente
dentro da faixa de temperatura de trabalho requerida.
Quando exposto a temperaturas abaixo de zero, o alumínio
não se torna frágil. Sua resistência aumenta
sem perder a ductilidade. Esta é a característica
que leva uma liga de AlMg ser escolhida para a construção
de tanques soldados para armazenamento de gás metano
liquefeito, em temperaturas de –160ºC.
Áreas Relacionadas
Vantagens
Processos de produção
Aplicações
Têmperas
Consulte também:
Fundamentos do Alumínio e suas aplicações |
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