A Evolução dos Processos de Fabricação com Ligas Leves

A busca contínua pela redução de etapas nos processos de fabricação, a necessidade de redução de custos e tempo de processamento, aliadas a possibilidade de substituição de componentes produzidos em ligas ferrosas, fazem das ligas de alumínio uma importante alternativa para a indústria metal-mecânica.

Por que as Ligas de Alumínio Ganham Espaço na Indústria Automotiva

O interesse recai principalmente sobre ligas leves utilizadas na indústria automotiva, tanto em componentes estruturais como em motores e bombas, visando além da redução das etapas de produção e custos, a substituição de elementos de liga mais caros por aqueles mais acessíveis com maximização das características metalúrgicas obtidas.

Propriedades que Tornaram o Alumínio um Material Estratégico

As ligas de alumínio são uma das mais utilizadas na indústria por apresentarem características como excelente relação resistência-peso e baixa temperatura de fusão em comparação com ligas ferrosas, boa fundibilidade, alta reciclabilidade e, justamente por estas qualidades, são normalmente utilizadas em aplicações automotivas, aeronáuticas e aeroespaciais.

Desempenho Mecânico, Tribológico e Corrosivo

As características mecânicas, tribológicas e de corrosão também são fundamentais a se analisar em ligas de alumínio. Por mais utilidades que estas ligas possuam na indústria, uma grande maioria ainda é utilizada em condições pós-processamento mecânico e/ou termomecânicos por apresentarem melhores respostas mecânicas (denominadas conformadas ou trabalhadas).

Fundição, Redução de Etapas e Alumínio Secundário

No entanto, cresce o interesse na utilização destas mesmas ligas em condições brutas de solidificação, ou seja, em condições obtidas diretamente após os processos de fundição, reduzindo assim etapas de processamento, consumo energético e tempo de fabricação dos produtos, além de possibilitar o reaproveitamento da sucata de alumínio para produção do chamado “alumínio secundário”.

Ligas Leves e a Transição para a Mobilidade Sustentável

O setor de transporte terrestre, seja ele de veículos leves, utilitários médios ou pesados de cargas, é responsável por uma grande parcela das emissões de gases de efeito estufa, principalmente quando se utilizam combustíveis fósseis como a gasolina e o diesel. A substituição destes combustíveis por biocombustíveis de fontes renováveis, como o etanol e o biodiesel, e a troca de parte da frota por veículos elétricos, à hidrogênio verde e outras fontes, desempenha papel fundamental na mitigação dos impactos ambientais.

O Brasil como Líder Global em Reciclagem de Alumínio

Aliado a isto, a utilização de materiais mais leves e resistentes proporciona a redução de peso dos veículos, e consequentemente, um menor consumo de energia para o transporte. Assim, as ligas de alumínio se destacam com enorme potencial para substituição das ligas ferrosas, como alguns aços de baixa e média liga e ferros fundidos, apresentando excelente relação peso-resistência mecânica, além da reciclabilidade total. E neste contexto, o Brasil se destaca como maior reciclador de embalagens de bebidas no mundo, e um dos líderes na reciclagem do alumínio primário.

Desafios: Contaminação por Ferro (Fe) e Queda de Propriedades

Apesar destas vantagens, a utilização de carga metálica reciclada acarreta maior nível de contaminação das ligas, o que normalmente leva a diminuição de propriedades mecânicas, de resistência ao desgaste, à corrosão, à fadiga, entre outras. O principal contaminante é o ferro (Fe), o qual é considerado impureza mesmo em quantidades mínimas (abaixo de 0,15% em massa).

O Papel de Elementos de Liga como Mn e Cr

Como esta contaminação é intrínseca ao processo de reaproveitamento da sucata, um dos métodos mais viáveis para diminuição do efeito deletério do Fe é a incorporação de elementos de liga, como metais de transição como Mn e Cr, os quais se combinam com o Fe formando precipitados endurecedores.

A Lacuna Científica em Precipitados, Desgaste e Corrosão

É certo que há formações intermetálicas pós-solidificação nas ligas de Al secundário, porém não se tem o conhecimento tanto de quais são estes precipitados exatamente, quanto do efeito destes nas propriedades mecânicas e químicas. Aliado a isto, os temas relacionados ao desgaste e à corrosão de metais e suas ligas, principalmente àquelas utilizadas na indústria automotiva, e em particular as ligas leves à base de alumínio, têm despertado interesse da comunidade científica nos últimos anos.

No entanto, ainda se observa uma lacuna nas pesquisas em relação à influência conjunta das condições que induzem ao desgaste, com situações em que ocorre o atrito de partes móveis, acarretando degradação dos componentes, principalmente os metálicos.

Conteúdo produzido em parceria

Este conteúdo foi desenvolvido pelo Prof. Dr. Carlos Alexandre dos Santos (PUCRS) — pesquisador em materiais metálicos, ligas leves e metalurgia avançada — em parceria com a Indusmart.