A Usinagem em Alumínio

1 INTRODUÇÃO

O alumínio é um dos metais mais utilizado pelo homem, estando presente nos principais setores da indústria, como a indústria automotiva, indústria aeronáutica e indústria de alimentos. O alumínio é um metal obtido através do minério de bauxita, que após uma série de tratamentos resulta no metal propriamente dito. Este processo de obtenção é caro e gasta muita energia, fazendo com que os produtores repassem este valor para o produto final.

Outra variação deste metal são as ligas de alumínio. As ligas de alumínio consistem em misturar o alumínio puro junto com algum outro metal, sendo este em frações menores. A função do elemento de liga é melhorar as propriedades do alumínio, como por exemplo, a resistência mecânica ou a resistência à corrosão, tornando a liga adequada à vários tipos de situações.

Este trabalho justifica-se pelo enorme uso deste metal em seus vários segmentos. Uma vez que este metal é largamente utilizado, faz-se necessário entender como se dá o seu processo de obtenção e seus meios de fabricação. Mediante o estudo destes processos, pesquisadores buscam melhorias nas mais diversas áreas, seja no aumento da resistência mecânica e da corrosão, bem como na resistência a fadiga e outros fatores que possam tornar estas ligas mais interessantes para a indústria.

O objetivo geral deste trabalho é apresentar as principais características do alumínio e suas ligas, apresentando os principais processos de obtenção e fabricação de peças. Estabeleceram-se como objetivos específicos: Apresentar o que é o alumínio e suas ligas e seus processos de obtenção; explicitar como se da a usinabilidade deste metal, uma vez que este exige condições especiais e por fim apresentar as principais operações de mecânicas envolvidas na fabricação de peças com este metal.

Este trabalho foi embasado em revisão da literatura, onde buscou-se informações em periódicos acadêmicos, bem como em teses de mestrado e doutorado, onde as pesquisas mais modernas são apresentadas. A busca se deu utilizando os seguintes termos “usinagem do alumínio” “alumínio e suas ligas” e “ferramentas para usinagem do alumínio”, onde a partir dos resultados selecionou-se os trabalhos mais importantes e que foram usados neste estudo. A fim de se obter dados mais recentes de arquivos, iniciamos a partir do ano de 2010.

2 história do alumínio

O alumínio é um dos metais mais utilizados pelo homem devido a sua abundância e pela sua ampla aplicação em vários setores da economia. A descoberta do alumíno ocorreu em 1821 com a identificação do minério. O mineralogista e engenheiro francês Pierre Berthier (1782 - 1861) analisa então um minério da região de Baux-de-Provence e identifica um alto teor de alumina. Mais tarde, este minério vermelho, que será chamado de bauxita, se tornará o principal minério de alumínio (CARDOSO, 2011).

Em 1854 houve a descoberta do processo químico de fabricação de alumínio em paris, na frança. O químico Henri Sainte-Claire Deville (1818-1881) obteve pela primeira vez glóbulos de alumínio puro por meio de um processo de redução de cloreto duplo de alumínio pelo sódio. Apoiado financeiramente pelo imperador Napoleão III, ele começou a produzir alumínio em Paris e Salindres em 1860 (MARCELINO, 2004).

1886 destaca-se pela descoberta do processo de produção industrial pelos gêmeos do alumínio P. Héroult (França) e Ch. M. Hall (Estados Unidos). Simultaneamente e de forma independente, o francês Paul Héroult e o American Charles Martin Hall desenvolvem um novo processo para a produção de alumínio dissolvendo a alumina em um banho de cryolite e a decomposição desta mistura por eletrólise para obter o metal bruto fundido. Eles arquivaram patentes no mesmo ano. O processo torna possível obter alumínio muito mais economicamente. Ele vai ganhar de todos os produtos e ainda será usado até hoje (CARDOSO, 2011).

Uma notável comunidade de destino une os dois homens: nascidos e mortos no mesmo ano, eles tinham apenas 23 anos no momento da sua descoberta. Até a invenção de Héroult-Hall em 1886, o alumínio é caro para produzir. Seu preço é comparável ao da prata e seus usos são limitados a itens de luxo, como peças de jantar feitas para Napoleão III (LAYRARGUES, 2002).

- APLICAÇÕES DO ALUMINIO

O uso do alumínio na aeronáutica se inica na frança no ano de 1862, onde projetou-se um pequeno helicóptero de caldeira de alumínio, enquanto Verne imaginou o uso deste metal para a fabricação de foguetes que levassem o homem à lua. Desde a Primeira Guerra Mundial, a indústria aeroespacial usa alumínio (COSTA, 2008).

Na indústria automotiva o uso do alumínio se inicia em 1894, onde um invólucro de alumínio era a parte principal de um triciclo de Dion Button. Em 1900, um carro elétrico com uma carroçaria de alumínio batia um recorde de velocidade. Em 1937, o engenheiro Jean-Albert Grégoire apresenta um hotchkiss com estrutura de alumínio moldada no Salão de Paris. Desde então, o uso de alumínio em carros continuou a crescer, com média de 145 kg por carro na Europa, e representava então uma das aplicações estratégicas para o futuro (CICCANTELL, 2008).

Na vida cotidiana o alumínio entra primeiro nas cozinhas com panelas no início do século XX, depois com papel alumínio e embalagens de alimentos. Posteriormente ele passa a ser utilizado para fazer brinquedos, bem como os aparelhos elétricos (CARDOSO, 2011).

A partir do final do século XIX, os arquitetos estão interessados em alumínio. O edifício é hoje um dos setores privilegiados pelo uso do alumínio. A extração de alumina é um processo químico que permite extrair o óxido de alumínio chamado alumina contido na bauxita. A alumina é a principal matéria-prima que permitirá a fabricação do metal alumínio por um processo de eletrólise (BERMANN, 2002).

O desenvolvimento do processo foi feito durante a segunda metade do século XIX. Vários processos foram desenvolvidos: o processo de Deville, o processo de Peniakoff Sapeck e o processo de Petersen Haglund. E, em última análise, o processo inventado por Karl Josef Bayer que será universalmente utilizado. O processo Orbite parece oferecer uma alternativa menos poluente ao processo Bayer, mas deve provar-se na indústria (BERMANN, 2002).

Este processo foi inventado em 1860 por Henri Sainte-Claire Deville. Foi patenteado sob o nome de Louis Le Chatelier (patente francesa nº 37682, 11 de agosto de 1858). Muitas vezes é chamado de "processo Deville Pechiney". Baseia-se na extração de alumina contida em bauxita por carbonato de sódio. O primeiro passo