muitas indústrias estão procurando maneiras inovadoras para reduzir seus custos, reduzir o peso de seus produtos, e reduzir o seu consumo de energia global. Como resultado, metais leves, como alumínio, magnésio e titânio são considerados cada vez mais como alternativas ao aço. Com novas pesquisas sobre ligas e tecnologias de superfície como a PEO, os engenheiros são capazes de usar esses metais leves de formas que anteriormente teriam sido consideradas inadequadas., Para encontrar as soluções materiais certas, é importante ter uma noção das vantagens e desvantagens potenciais de cada metal, e como eles podem ter impacto no projeto em mãos.
alumínio
alumínio tem sido usado há muito tempo como uma alternativa ao aço inoxidável:
- é mais barato do que o aço para vazar e fabricar, e o mais barato dos metais que estamos olhando para Libra por libra.sua camada de óxido passivo lhe dá alta resistência à corrosão, que pode ser melhorada através de anodização ou PEO.,é cerca de um terço da densidade do aço, dando-lhe uma relação de força-peso útil. É que é facilmente melhorado através de ligas e técnicas de revestimento.o alumínio tem uma elevada ductilidade e maleabilidade. Como resultado, pode ser maquinado com facilidade com precisão. Isso economiza tempo no processo de fabricação, tornando-o uma opção mais verde e mais econômica.apesar destas vantagens, vale a pena ter em mente: a baixa dureza do alumínio tende a dar-lhe pouca resistência à abrasão e ao desgaste., Portanto, revestimentos de desgaste duro são necessários em muitas circunstâncias para permitir a sua utilização, caso contrário, fornece propriedades mecânicas adequadas.embora o alumínio tenha uma resistência à tracção bastante baixa, existem ligas que podem elevá-lo de 70 MPa para cerca de 700 MPa, proporcionando uma relação resistência-peso muito elevada. Note-se que o preço de tal força elevada tende a ser uma perda significativa de resistência à corrosão. Os revestimentos são normalmente essenciais para evitar a corrosão quando são utilizadas ligas de alta resistência como as séries 7xxx e 2xxx.,embora seja amplamente utilizado em embalagens de alimentos e utensílios de cozinha, há alguma preocupação sobre a biocompatibilidade do alumínio e potenciais ligações à doença de Alzheimer. Mais uma vez, revestimentos protectores podem fornecer a resposta em muitos casos, ajudando a garantir que nenhuma reação do substrato ocorre.,
a Partir de fuselagem de aeronaves para latas de coca-cola, em alumínio, com seu peso leve, baixo custo e facilidade de fabricação presta a uma infinidade de aplicações de engenharia:
- a Apple tem liderado o caminho para o amplo uso de alumínio para fazer o distintivo corpos de seus MacBooks, iPhones e iPads. O entusiasmo de Steve Jobs pelo metal até o levou a encomendar um iate de alumínio personalizado. Desde o uso pioneiro da Apple de alumínio, é agora o material de escolha para laptops e telefones.muitos carros têm uma capota de alumínio leve e outros painéis de carroçaria., Normalmente, os principais componentes do motor, tais como blocos de motor e pistões são agora quase exclusivamente feitos de ligas de alumínio fundidas. Outros componentes leves de alumínio, tais como calipers de freio, caixas elétricas, Peças de acabamento interior, todos ajudam a reduzir o peso do veículo e aumentar a eficiência do combustível.,
> Magnésio
Um aumento de interesse ao longo da última década revelou como ligas de magnésio e técnicas de revestimento pode fazer a maioria de suas propriedades interessantes:
- o Magnésio é extremamente leve: é 75% mais leve que o aço, 50% mais leve que o titânio, e 33% mais leve que o alumínio.tem a maior capacidade de amortecimento conhecida de qualquer metal estrutural, capaz de suportar 10x mais do que Alumínio, Titânio ou aço.é muito fácil fazer a máquina e pode ser moldado por injecção.,o magnésio é totalmente biocompatível, não apresentando riscos de toxicidade.
por outro lado, tem algumas deficiências bem conhecidas que limitam a sua aplicabilidade mais ampla.
- o metal é quimicamente altamente activo, por isso a resistência química e à corrosão tende a ser baixa dureza superficial, como o alumínio, torna difícil a utilização em aplicações tribológicas sem um revestimento perene preocupações sobre a inflamabilidade, por vezes descartam o uso de magnésio, por vezes sem justificação., No entanto, este aspecto ainda deve ser considerado como parte de um processo holístico de seleção de material.desde o acordo ACEA de 1998, a legislação que limita as emissões de carbono levou a indústria automóvel a investigar formas de adaptar o peso extremamente leve de magnésio à finalidade. Antes desta vaga de interesse, o magnésio parecia inutilizável em muitos contextos industriais:
- A elevada reactividade do magnésio tornou-o susceptível à corrosão., No entanto, ligas recentemente descobertas e variantes de maior pureza de ligas tradicionais têm uma resistência muito maior à corrosão, e novas técnicas de revestimento, como oxidação eletrolítica de plasma (PEO) fazem um óxido neutro completamente resistente a partir do substrato do metal.
- A fraca resistência ao fluir do magnésio tornou-o inadequado para altas temperaturas, mas ligas recentemente descobertas como ZE41 & ZWO8203 são resistentes ao calor a temperaturas extremas (C. 400 F). Os revestimentos de PEO também tornam o magnésio extremamente resistente ao calor.,a baixa resistência à tracção do magnésio tornou-o inadequado para utilizações estruturais, mas as novas ligas e revestimentos deixam de o ser.devido a estes desenvolvimentos, o magnésio está a ser cada vez mais utilizado numa série de cenários: bancos de automóveis, ferramentas eléctricas, bagagens e câmaras foram concebidos para tirar o máximo partido do magnésio leve e forte.engenheiros militares começaram a usar magnésio em caixas de engrenagens de helicópteros e caixas de geradores, como um meio de proporcionar resistência leve a temperaturas extremas.,molduras e rodas de alta performance de mountain bike são cada vez mais feitas de magnésio leve e resistente à corrosão.as indústrias aeronáutica e Automóvel estão cada vez mais a estudar formas de o magnésio aumentar a eficiência dos combustíveis e reduzir os gases com efeito de estufa.componentes complexos, leves e fortes, como os encontrados nos motores, podem ser moldados facilmente a partir de magnésio.,a evolução excitante das ligas de magnésio, dos métodos de fabrico e das tecnologias de revestimento está a tornar o magnésio um candidato cada vez mais viável a uma solução forte, leve e rentável.
titânio
titânio é significativamente mais forte do que Alumínio e magnésio, embora a sua maior densidade significa que as razões força-a-peso para os três metais tendem a ser semelhantes. É muitas vezes o primeiro porto de escala para engenheiros que procuram substituir o aço em um exercício de ponderação leve para componentes estressados., Tem a vantagem adicional de ser altamente resistente à corrosão e também tem uma biocompatibilidade muito elevada.Infelizmente, o elevado custo de extracção e fabrico pode excluir a sua utilização para o mercado do consumidor em geral. na indústria, o titânio pode ser encontrado: nos cascos de navios, submarinos e outras estruturas expostas à água do mar, devido à sua elevada resistência à corrosão em próteses da anca e implantes dentários, devido à sua elevada biocompatibilidade e resistência.em aeronaves, naves espaciais e mísseis.,se o dinheiro não é problema, o titânio é uma excelente escolha para um material forte e leve. Graças à evolução das tecnologias de revestimento e das ligas recém-pesquisadas, o magnésio com uma boa relação custo-eficácia está a emergir cada vez mais como a solução mais leve. Estes três metais são muitas vezes considerados simultaneamente em exercícios leves, juntamente com materiais compósitos e até mesmo aços de alta resistência.uma outra consideração que é frequentemente negligenciada é a questão da rigidez. Cria uma liga de aço ou luz (e.g., alumínio) Componente de resistência semelhante exigirá, em muitos casos, a utilização de espessuras de parede mais elevadas para o componente alumínio em comparação com o componente de aço. Uma consequência positiva deste facto no componente de alumínio pode, na verdade, ser mais dura do que a sua contraparte de aço. Isto é perceptível em painéis de carroçaria automotiva, por exemplo, onde um corpo monocoque de alumínio pode ser mais resistente do que o seu equivalente de aço. Neste caso, há um benefício na movimentação do veículo, por exemplo, e também na resistência à colisão.
