Duralumínio

Duralumin (também chamado de duralumínio , duralumínio , duralum , dural(l)ium ou dural ) é um nome comercial para um dos primeiros tipos de ligas de alumínio endurecíveis por envelhecimento . O termo é uma combinação de durável e alumínio .

Seu uso como nome comercial é obsoleto.

Hoje, o termo refere-se principalmente a ligas de alumínio-cobre, designadas como a série 2000 pelo International Alloy Designation System (IADS), assim como as ligas 2014 e 2024 usadas na fabricação de fuselagens.

História

Duralumin foi desenvolvido pelo metalúrgico alemão Alfred Wilm na Dürener Metallwerke AG . Em 1903, Wilm descobriu que após a têmpera , uma liga de alumínio contendo 4% de cobre endurecia lentamente quando deixada à temperatura ambiente por vários dias. Outras melhorias levaram à introdução do duralumínio em 1909. ^[1] O nome é usado principalmente na ciência popular para descrever o sistema de liga Al-Cu, ou série '2000', conforme designado pelo International Alloy Designation System (IADS) originalmente criado em 1970 pela Associação de Alumínio .

Composição

Além do alumínio , os principais materiais do duralumínio são cobre , manganês e magnésio . Por exemplo, o Duralumínio 2024 consiste em 91-95% de alumínio, 3,8-4,9% de cobre, 1,2-1,8% de magnésio, 0,3-0,9% de manganês, <0,5% de ferro, <0,5% de silício, <0,25% de zinco, <0,15% de titânio , <0,10% de cromo e não mais de 0,15% de outros elementos juntos. ^[2]

Embora a adição de cobre melhore a resistência, também torna essas ligas suscetíveis à corrosão . Para produtos de chapa, a resistência à corrosão pode ser muito melhorada pela colagem metalúrgica de uma camada superficial de alumínio de alta pureza. Essas folhas são chamadas de alclad e são comumente usadas pela indústria aeronáutica. ^{[3] [4]}

Aplicativos

Ligas de alumínio com cobre (ligas Al-Cu), que podem ser endurecidas por precipitação, são designadas pelo Sistema Internacional de Designação de Ligas como a série 2000. Usos típicos para ligas de Al-Cu forjadas incluem: ^[5]

• 2011: Arame, vareta e barra para produtos de máquina de parafuso . Aplicações onde são necessárias boa usinabilidade e boa resistência.
• 2014 : Forjados para serviço pesado , chapas e extrusões para acessórios de aeronaves, rodas e principais componentes estruturais, tanque e estrutura de reforço espacial, estrutura de caminhão e componentes de suspensão. Aplicações que exigem alta resistência e dureza, incluindo serviço em temperaturas elevadas.
• 2017 ou Avial (França): Cerca de 1% Si. ^[6] Boa usinabilidade. Resistência aceitável à corrosão no ar e propriedades mecânicas. Também chamado de AU4G na França. Usado para aplicações de aeronaves entre as guerras na França e na Itália. ^[7] Também viu algum uso em aplicações de automobilismo a partir da década de 1960, ^[8] pois é uma liga tolerante que pode ser moldada por pressão com equipamentos relativamente não sofisticados.
• 2024 : Estruturas de aeronaves, rebites, ferragens, rodas de caminhões, produtos para máquinas de parafuso e outras aplicações estruturais.
• 2036: Folha para painéis de carroceria
• 2048: Chapas e chapas em componentes estruturais para aplicação aeroespacial e equipamentos militares

Aviação

A literatura científica alemã publicou abertamente informações sobre o duralumínio, sua composição e tratamento térmico, antes da eclosão da Primeira Guerra Mundial em 1914. Apesar disso, o uso da liga fora da Alemanha não ocorreu até que os combates terminaram em 1918. A Primeira Guerra, mesmo em revistas técnicas como a Flight , ainda poderia identificar erroneamente seu principal componente de liga como magnésio em vez de cobre. ^[9] Engenheiros no Reino Unido mostraram pouco interesse em duralumínio até depois da guerra. ^[10]

A primeira tentativa conhecida de usar duralumínio para uma estrutura de aeronave mais pesada que o ar ocorreu em 1916, quando Hugo Junkers introduziu seu uso na estrutura do Junkers J 3 , um monoplano monoplano "demonstrador de tecnologia" que marcou o primeiro uso da marca Junkers esfola ondulada de duralumínio. A empresa Junkers completou apenas as asas cobertas e a estrutura tubular da fuselagem do J 3 antes de abandonar seu desenvolvimento. O sesquiplano blindado Junkers JI um pouco mais tarde, exclusivamente designado pela IdFlieg de 1917, conhecido na fábrica como Junkers J 4, teve suas asas totalmente metálicas e estabilizador horizontal feitos da mesma maneira que as asas do J 3, como o caça monolugar experimental e aeronavegável Junkers J 7 , todo em duralumínio projeto, que levou ao caça monoplano de asa baixa Junkers DI , introduzindo a tecnologia estrutural de aeronaves de duralumínio para a aviação militar alemã em 1918.

Seu primeiro uso em estruturas aerostáticas veio em estruturas de dirigíveis rígidos , eventualmente incluindo todos aqueles da era "Grande Dirigível" das décadas de 1920 e 1930: o R-100 de fabricação britânica, o passageiro alemão Zeppelins LZ 127 Graf Zeppelin , LZ 129 Hindenburg , LZ 130 Graf Zeppelin II e os dirigíveis da Marinha dos EUA USS Los Angeles (ZR-3, ex-LZ 126) , USS Akron (ZRS-4) e USS Macon (ZRS-5) . ^{[11] [12]}

Ciclismo

Duralumin foi usado para fabricar componentes de bicicletas e conjuntos de quadros das décadas de 1930 a 1990. Várias empresas em Saint-Étienne, França, destacaram-se pela adoção precoce e inovadora do duralumínio: em 1932, Verot et Perrin desenvolveu os primeiros braços de manivela de liga leve; em 1934, Haubtmann lançou um pedivela completo; a partir de 1935, rodas livres, desviadores , pedais, freios e guidões de Duralumínio passaram a ser fabricados por diversas empresas.

Conjuntos de quadros completos seguiram rapidamente, incluindo aqueles fabricados por: Mercier (e Aviac e outros licenciados) com sua popular família de modelos Meca Dural, os irmãos Pelissier e seus modelos La Perle dignos de corrida, e Nicolas Barra e seus requintados meados do século XX “ Barralumin” criações. Outros nomes que surgem aqui também incluem: Pierre Caminade, com suas belas criações de Caminargent e seus exóticos tubos octogonais, e também Gnome et Rhône , com sua profunda herança como fabricante de motores de aeronaves que também se diversificou em motocicletas, velomotores e bicicletas após a Guerra Mundial Dois.

A Mitsubishi Heavy Industries , que foi proibida de produzir aeronaves durante a ocupação americana do Japão, fabricou a bicicleta “cruz” com duralumínio excedente de guerra em 1946. A “cruz” foi projetada por Kiro Honjo , ex-projetista de aeronaves responsável pelo Mitsubishi G4M . ^[13]

O uso de duralumínio na fabricação de bicicletas desapareceu nas décadas de 1970 e 1980. Mesmo assim, a Vitus (empresa de bicicletas) lançou o venerável conjunto de quadros “979” em 1979, um modelo “Duralinox” que se tornou um clássico instantâneo entre os ciclistas. O Vitus 979 foi o primeiro conjunto de quadros de alumínio de produção cuja tubulação 5083/5086 de parede fina foi encaixada e depois colada usando um epóxi ativado por calor seco. O resultado foi um conjunto de quadros extremamente leve, mas muito durável. A produção do Vitus 979 continuou até 1992. ^[14]

Referências