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21 setembro, 2006

O Alumínio

O alumínio é obtido a partir da bauxite (minério terroso) por intermédio de uma série de tratamentos electroquímicos (que vou omitir nesta fase). Para produzir uma tonelada de alumínio é necessário:
- 5000 Kg de bauxite (que dão 1900 Kg de alumina)
- 450 Kg de carbono (eléctrodos)
- 32 Kg de criólite (utilizada como fundente para baixar a temperatura de fusão da alumina, que pura é na ordem dos 1800ºC, para mais ou menos, 1000ºC)
- 15000 Kw/h em corrente contínua


Características do Alumínio
- Fraca densidade: 2,7
- Poder reflector elevado (é brilhante)
- Não magnético
- Funde a 658ºC
- Calor específico elevado
- Grande condutividade térmica
- Coeficiente de dilatação linear elevado
- Fraco módulo de elasticidade
- Fraca resistência eléctrica

Quando se fala do alumínio é evidente que se trata de ligas, sendo a mais utilizada a AGS (Alumínio, Magnésio e Silício).

Extrusão
Em linhas gerais podemos dizer que a extrusão consiste em aquecer o bilite num forno a óleo até à temperatura da zona de plasticidade (entre 450 e 480ºC) e depois comprimi-lo de encontro a uma ferramenta - designada de matriz (que funciona como negativo do perfil que se pretende obter), seguido de uma têmpera superficial (por intermédio de ventiladores) e consequentes tratamentos térmico-mecânicos (estriçamento por meio de tensores provocando alongamentos de 1 a 2% e estabilização da liga em forno a óleo: mais ou menos 180ºC durante 5 horas).

Ferramenta
Designada por matriz, é composta por duas partes: a matriz propriamente dita e a contra-matriz. A prensa, pneumática/hidráulica, atinge pressões de 200 a 300 Kg/cm2, permite uma velocidade de extrusão de 10 a 40 metros/minuto.

Controlo de Qualidade
É efectuado nos seguintes aspectos:
- Dureza: pinça webester
- Controlo dimensional: por craveira, por cotas tolerenciadas (padrão passa-não passa)
- Ensaios de liga
- Verificação de linearidade - mesa de planeza
- Verificação do controlo de perfis (geometria): controlador óptico
- Aparecimento de grafite (temperatura de extrusão elevada)
- Oxidação da matriz

Contactos com outros materiais
a) Metais:
quando dois metais estão em contacto dentro de um meio húmido e condutor, produz-se uma corrente eléctrica, que ataca o metal mais electro-negativo. O alumínio é electro-negativo em relação à maioria dos metais, excepção feita ao magnésio, ao zinco e ao crómio.

AÇO: o aço não protegido, oxida-se mesmo em atmosfera normal, e os derrames de ferrugem atacam o alumínio. Em atmosfera corrosiva, tal como a água do mar, que é um electrólito, ou em atmosfera industrial, os ataques produzem-se no ponto de contacto, se o aço não foi previamente tratado: zincagem, cadmiagem, pintura com pigmentos de zinco, etc. Os parafusos de aço, devem ser galvanizados ou cadmiados mas, é preferível utilizar parafusos de aço inoxidável.

AÇO INOXIDÁVEL: os contactos entre o alumínio e os aços inoxidáveis não magnéticos, não produzem nenhum ataque, e dão inteira satisfação.

COBRE: o contacto do cobre e das suas ligas (latão, bronze, bronze de alumínio) é muito corrosivo para o alumínio, e deve ser completamente abolido.

CHUMBO: é muito desaconselhável utilizar pintura a óxido de chumbo, assim como contactos entre o chumbo e o alumínio.

b) Contactos com cimento e gesso
o pó de gesso e de cimento em presença de humidade, ou as projecções de gesso ou cimento, provocam ataques superficiais do metal, que deixa traços brancos após limpeza, mesmo sobre alumínio anodizado. As manchas não têm influência na resistência da estrutura, mas são inestéticas. No caso de se pretender selar o alumínio no cimento, ou no gesso, é conveniente protegê-lo com papel, plástico ou verniz.

c) Contacto com a madeira
As madeiras de carpinteiro secas, não têm qualquer acção sobre o alumínio. No entanto, o carvalho e o castanheiro, produzem uma racção àcida, em presença da humidade.É pois útil pintá-las ou lacá-las, antes de as meter em contacto com o alumínio.

Processo de anodização

a) DÉGRASSAGE
Tem por finalidade remover impurezas, gorduras, etc. É utilizado um solvente em banho ou fase vapor. Este banho é constituído por produtos básicos que saponificam os corpos e realizam uma dispersão no banho.

b) DECAPAGEM
Existem banhos de decapagem ácida ou alcalina. Os banhos de decapagem alcalina dão, nas ligas à base de cobre, um tom negro, que desaparece por neutralização em solução de ácido nítrico. Tem como função avivar as superfícies.

c) ACETINAGEM
É o banho que dá aos perfis um aspecto mate, por modificação do estado da superfície. Não é aplicado aos perfis polidos ou peças de fundição. Pode ser obtido através de tratamentos mecânicos ou químicos.

d) NEUTRALIZAÇÃO
Por imersão em solução de hidrogenocarbonato de amónio ou carbonato de potássio e tratamento com ácido nítrico que tem por função neutralizar a acção da soda cáustica,
esbranquear e tornar as superfícies mais receptivas à cor.

e) ANODIZAÇÃO
Consiste num banho de água acidulada que tem por função criar uma camada de óxido
de alumínio (alumina) que se vai depositar nas superfícies dos perfis por intermédio
de uma electrólise. Os principais parâmetros a considerar são:
- Duração da operação
- Temperatura do banho
- Intensidade da corrente
- Concentração do electrólito

O alumínio a anodizar é fixado ao pólo positivo (ânodo), de um gerador de corrente contínua, e submerso dentro de uma tina, que contém normalmente 20% de ácido sulfúrico em água. A tina é ligada ao pólo negativo do gerador (cátodo). A tensão de alimentação está compreendida entre 14 a 20 volts, e a intensidade entre 1,2 e 1,3 A/dm2. Esta intensidade tem tendência para aquecer o banho, cuja temperatura deve, rigorosamente, fixar-se nos 18º C, no máximo, para uma boa anodização. É preciso portanto, refrigerar intensamente o banho, sendo necessária uma boa instalação frigorífica. Logo que a corrente é posta a circular dá-se a electrólise e o desprendimento de oxigénio no ânodo, ou seja, à volta do alumínio a tratar. Este oxigénio ataca o metal, e dá começo à formação da camada de óxido ou alumina. A espessura da camada está dependente da duração da anodização. Para espessuras de 15 microns, deixa-se passar a corrente durante 50 minutos aproximadamente.

Propriedades da camada de óxido
Ao retirar-se o alumínio anodizado da tina, a camada é transparente e porosa, tendo de ser feita a coloração e a fixação do corante por meio de uma colmatagem ou selagem. A espessura da camada é, por um lado, definida pela utilização e, por outro lado, pelo processo utilizado. Para a arquitectura interior 5 a 10 microns são em geral suficientes. Para a arquitectura exterior a escolha da espessura é ditada principalmente pelos factores de localização. Assim, normalmente, aplicam-se as seguintes regras:

- Regiões de poluição atmosférica mínima: cerca de 10 microns
- Regiões de poluição atmosférica média a alevada (indústrias): cerca de 15 microns
- Regiões de poluição elevada e outros factores negativos (indústria e clima marítimo): cerca de 20 microns

f) COLORAÇÃO
A coloração pode ser obtida através de:

- Corantes orgânicos através de um processo de imersão
- Corantes minerais: processo electrólitico

Os poros são utilizados para reter os corantes. O alumínio é mergulhado num banho de cor e as moléculas de corante vão depositar-se no interior dos poros.

g) PRÉ-COLMATAGEM
Consiste num banho com acetato de níquel ou cobalto a 5 ou 10%, e cujo efeito dos sais é a deposição rápida dos óxidos que fixam o corante e minimizam qualquer possível descoloração durante a colmatagem propriamente dita.

h) COLMATAGEM
É realizada em água a ferver, destilada e desionizada. Tem por finalidade a eliminação dos poros da camada anódica e como resultado uma maior resitência dos revestimentos à corrosão. Consiste fundamentalmente na hidratação da alumina, ou seja, enquanto a alumina anidra na oxidação anódica é transformada em alumina mono-
hidratada, produzinso-se, assim, uma camada praticamente isenta de poros e contínua.

Possibilidade de tratamento prévio e suas consequências

a) Anodização sem tratamento prévio (anodização industrial)
Para anodizar sem tratamento prévio, não se faz mais do que desengordurar ou decapar
levemente o alumínio. Os sulcos de extrusão, as arranhadelas, os locais de fricção e
a corrosão são visíveis.

b) Acetinagem química
Ataque da superfície do metal com soda caústica, que provoca o desaparecimento de quaisquer defeitos.

c) Esmerilar e anodizar
Com o esmerilar, a superfície adquire uma estrutura regular, ficando a superfície com
um aspecto mate após a anodização.As irregularidades de superfície são eliminadas por
esta operação.

d) Escovado e anodizado
Escovando a superfície com uma escova de sisal, esta adquire um aspecto regular e claro. As arranhadelas e raiagens são eliminadas parcialmente.

e) Polido e anodizado
Polindo o alumínio, este obtém uma superfície lisa quase brilhante.As irregularidades
são eliminadas com dificuldade, mas no entanto, niveladas.

f) Esmerilado, escovado e anodizado
Com a esmerilagem e a escovagem, obtém-se uma superfície própria, regular e clara. As
irregularidades de superfície são normalmente eliminadas.

g) Esmerilado, polido e anodizado
A superfície apresenta um aspecto liso brilhante, praticamente sem defeitos. As irregularidades de superfície são normalmente eliminadas.

h) Avivamento
O metal anodizado, que sai da colmatagem é lustrado por correias sobre as quais são
montados tampões de algodão.

Conservação do alumínio

A conservação do alumínio é função do meio ambiente em que o material está inserido. Assim, quanto mais agressivo for o meio ambiente maior deverá ser a periodicidade de conservação do mesmo. Esta deverá ser feita com água corrente. Não significa, no entanto, que não haja produtos no mercado para limpeza do alumínio, comercializados por casas da especialidade.

Termolacagem

O tratamento da superfície conhecido por termolacagem, é um processo de preotecção superficial para alumínio. Consiste em depositar sobre o material previamente tratado, resina pulverizada, a qual se fixa na superfície por forças de atracção electroestática, pois tanto o alumínio como o pó, estão carregados electricamente, mas com cargas de sinais contrários. Posteriormente, o material com o pó depositado é levado para um forno onde, a temperatura variando entre os 180º C e 240º C, a resina é polimerizada.

A camada protectora assim obtida, tem uma espessura média de 70 microns e apresenta como diferença principal em relação ao processo clássico da anodização, o facto de este ser o resultado de alteração superficial do metal e portanto, sua parte integrante, enquanto na termolacagem a protecção resulta da adição de um material estranho, o qual se deposita por cima do metal.

A utilização do termolacado, começou na década de 50, nos EUA, donde passou para a Alemanha em 1966. A partir de 1970, começou a difusão pelo resto da Europa com aplicação sobretudo na construção civil. Este processo obteve grande sucesso pela variedade de cores que permite e porque devido ao seu aspecto não metálico e "quente" aliado às características naturais do alumínio, tais como resistência e facilidade de transformação, permitem uma maior personalização dos elementos onde é aplicado.

De forma a não se diversificarem os pedidos e racionalizar o fabrico, foi estabelecido um catálogo de cores, denominado "CATÁLOGO RAL", em que cada cor está numerada de acordo com as normas DIN.

Processo de Termolacagem Industrial

a) Montagem
Os perfis, chapas ou estruturas em alumínio, são colocados em suportes adequados, a fim de poderem receber os diversos tratamentos posteriores.
Na fase de colocação, é necessário ter atenção ao posicionamento dos elementos, de modo a que as faces visíveis possam receber a pintura nas melhores condições possíveis e simultaneamente evitar-se a formação de depósitos de água durante o pré-tratamento.
Ainda se observa se existem defeitos na superfície do alumínio a pintar, os quais se eliminam imediatamente, por meios mecânicos (lixadora portátil).

b) Pré-Tratamento
Antes de se proceder à pintura do alumínio, é imprescindível preparar a sua superfície, para que a protecção anti-corrosiva e a aderência da tinta sejam perfeitas. Para que isso aconteça, é necessário proceder-se a um processo químico que compreende as seguintes fases:
- Lavagem: com água corrente
- Decapagem: através de uma solução de produtos fortemente alcalinos que uniformizam a superfície, eliminando o óxido natural do alumínio.
- Lavagem: com água corrente
- Cromatização: consiste no tratamento do metal numa solução aquosa que contem iões hexavalentes de crómio. Nesta fase, a mais importante do pré-tratamento, consegue-se proteger a superfície do alumínio contra a corrosão e prepará-lo para uma boa aderência da tinta.
- Lavagem: com água corrente.
- Lavagem: com água desionizada, para eliminar as impurezas das águas da rede.
- Secagem: em estufa de ar quente.

c) Pintura
No túnel de pintura, projecta-se a tinta de poliester com a cor desejada, na superfície do alumínio, mediante pistolas electroestáticas.Por diferença de carga eléctrica, a tinta recobre a superfície que se pretende pintar, com camadas uniformes de 60 a 80 microns de espessura e numa única alicação.

d) Polimerização
Depois da tinta aplicada, e durante 10 minutos, o alumínio passa para um forno onde, a temperatura da ordem dos 220 ºC, se procede à polimerização da tinta.

e) Controlo
Concluído o processo, realizam-se por amostragem, os seguintes controlos:
- raiado
- embutido ERICHSEN
- impacto
- dobragem
- corte e mecanização
- medição de espessura

Outros Tipos de Resina

Além das tintas à base de resina de poliester, outros tipos de resinas podem ser utilizados, tais como as resinas Epoxy para interiores e Poliuretano para exteriores. Contudo, as resinas Epoxy, uma vez polimerizadas e em contacto com as radiações ultravioletas da luz solar, degradam-se rapidamente, o que faz perder 2 a 4 microns de espessura anualmente, bem como vão perdendo gradualmente brilho, tornando-se mates, peloque devem ser aplicadas em interiores. As resinas de Poliuretano, são resistentes à luz solar e à intempérie, mas a sua polimerização, produz vapores tóxicos, perca de espessura e de aderência de camada, o que torna o processo de fabrico complexo.
Do que atrás foi exposto, conclui-se que as resinas de poliester são as mais aconselhadas para utilização em alumínio.

Controlo de Qualidade

De uma maneira geral, o termolacado quando comparado com o anodizado comporta-se melhor em relação aos agentes químicos, fundamentalmente devido à maior espessura da camada protectora, mas em contrapartida comporta-se pior em relação aos agentes físicos (neste aspecto a anodização tem um comportamento excepcional) pois perde o brilho quando riscado embora não perca a camada de tinta.

Como propriedades principais (que deverão ser garantidas pelo fabricante por um período de 5 anos o termolacado apresenta:

- resistência à luz
- resitência à intempérie
- grande resistência ao cimento e ao gesso

A limpeza deve ser feita com água e detergente líquido neutro. A limpeza com gasolina, acetonas ou dissolventes é desaconselhada, pois produz imediata perda do brilho das camadas.
- resistência mecânica (os perfis podem ser transformados sem que com isso se destrua a camada protectora).

1 Comments:

Blogger Graza said...

Boa malha! Obrigado.

1:40 da tarde  

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