¿Alguna vez se ha preguntado qué hace que las piezas del motor de su coche sean tan duraderas y eficientes? Este artículo desvela los secretos de las aleaciones de aluminio de fundición, las campeonas olvidadas de la ingeniería automovilística. Descubra cómo estas aleaciones, con sus propiedades y clasificaciones únicas, conforman el futuro de la fabricación y el rendimiento de los vehículos. Prepárese para explorar el fascinante mundo de las aleaciones de aluminio.
Las aleaciones de aluminio que pueden obtenerse directamente piezas mediante procesos de fundición de metales, fundiciones de aleaciones de aluminio. El contenido de elementos de aleación en dichas aleaciones suele ser superior al de las correspondientes aleaciones de aluminio forjado.
Las aleaciones de aluminio de fundición tienen el mismo sistema de aleación que las aleaciones de aluminio de forja, con los mismos mecanismos de refuerzo (excepto el endurecimiento por deformación). Su principal diferencia radica en que el contenido máximo de silicio como elemento de aleación en las aleaciones de aluminio para fundición es superior al de la mayoría de las aleaciones de aluminio para forja.
Además de contener elementos reforzantes, las aleaciones de aluminio para fundición también deben contener una cantidad suficiente de elementos eutécticos (normalmente silicio) para dar a la aleación una fluidez considerable, facilitando el llenado de los huecos de contracción durante la fundición. Las aleaciones de aluminio de fundición se utilizan ampliamente en automóviles, como culatas de motor, colectores de admisión, pistones, bujes y carcasas de dirección asistida.
Se dividen en cuatro categorías en función de los principales elementos distintos del aluminio en su composición: silicio, cobre, magnesio y zinc.
1. Aleaciones de aluminio-silicio
Las aleaciones de aluminio-silicio, también conocidas como "silumin" o "aleaciones de aluminio hipereutéctico", son famosas por sus excepcionales características de fundición, resistencia al desgaste y bajo coeficiente de expansión térmica. Estas aleaciones, que contienen entre 10% y 25% de silicio, representan la categoría más versátil y ampliamente utilizada dentro de las aleaciones de aluminio de fundición.
El contenido de silicio influye significativamente en las propiedades de la aleación. Las composiciones eutécticas (alrededor de 12,6% Si) ofrecen una fluidez y unas propiedades de fundición óptimas, mientras que las composiciones hipereutécticas (>12,6% Si) proporcionan una mayor resistencia al desgaste y una menor dilatación térmica. La adición de 0,2% a 0,6% de magnesio crea aleaciones Al-Si-Mg, que responden bien al tratamiento térmico, mejorando la resistencia y la dureza mediante el endurecimiento por precipitación.
Estas aleaciones tienen una amplia aplicación en componentes estructurales como bloques de motor, culatas, cajas de transmisión y fundiciones complejas de paredes finas. La adición de cobre (normalmente 1-4%) y magnesio puede mejorar aún más las propiedades mecánicas, la resistencia al calor y la maquinabilidad. Esto hace que las aleaciones Al-Si-Cu-Mg sean especialmente adecuadas para componentes de automoción de alto rendimiento, como los pistones, donde la estabilidad térmica y la resistencia al desgaste son cruciales.
Entre los últimos avances en aleaciones Al-Si cabe citar:
2. Aleación de aluminio y cobre
Las aleaciones de aluminio-cobre que contienen de 4,5% a 5,3% de cobre presentan unas características de refuerzo óptimas. La adición estratégica de manganeso y titanio puede aumentar significativamente la resistencia a temperatura ambiente y a altas temperaturas, así como mejorar el rendimiento de la fundición. Estas aleaciones suelen alcanzar resistencias últimas a la tracción que oscilan entre 300 y 350 MPa tras el tratamiento térmico. La presencia de cobre favorece la formación de precipitados de Al2Cu durante el endurecimiento por envejecimiento, lo que contribuye a las propiedades mecánicas superiores de la aleación.
Estas aleaciones se utilizan principalmente en la producción de piezas de fundición en arena diseñadas para soportar importantes cargas dinámicas y estáticas manteniendo geometrías relativamente sencillas. Las aplicaciones más comunes incluyen componentes de motores de aviones, carcasas de transmisiones de automóviles y piezas estructurales de la industria aeroespacial. La excelente relación resistencia-peso y la buena maquinabilidad hacen que estas aleaciones sean especialmente adecuadas para componentes que requieren una alta fiabilidad en condiciones exigentes.
Cabe señalar que, aunque estas aleaciones ofrecen una resistencia excepcional, pueden presentar una resistencia a la corrosión reducida en comparación con otras aleaciones de aluminio debido a su alto contenido en cobre. Por ello, a menudo se emplean tratamientos superficiales o revestimientos protectores adecuados para mitigar esta limitación en entornos corrosivos.
3. Aleación de aluminio y magnesio
La aleación de fundición de aluminio y magnesio (Al-Mg) con contenido de magnesio 12% ofrece un equilibrio óptimo de baja densidad (2,55 g/cm³) y alta resistencia (hasta 355 MPa), lo que la convierte en uno de los materiales estructurales ligeros más eficaces. Esta composición maximiza el efecto de refuerzo de la solución sólida de magnesio en aluminio. La aleación presenta una excelente resistencia a la corrosión tanto en ambientes atmosféricos como marinos debido a la formación de una capa de óxido protectora y estable. Sus amplias propiedades mecánicas, que incluyen una buena ductilidad y resistencia a la fatiga, junto con una mecanizabilidad favorable a temperatura ambiente, la hacen muy versátil para diversas aplicaciones.
En la industria aeroespacial, esta aleación de Al-Mg se utiliza para componentes críticos como carcasas de radares, carcasas de motores de aviones y palas de hélices, donde la reducción de peso y la resistencia son primordiales. Su elevada relación resistencia-peso también la hace adecuada para componentes de trenes de aterrizaje. En el sector naval, se emplea en hélices y piezas estructurales por su resistencia a la corrosión en agua de mar. Además, el atractivo estético de la aleación y su resistencia a la corrosión la convierten en una excelente opción para aplicaciones arquitectónicas y decorativas, como fachadas y elementos de diseño interior.
Las propiedades de la aleación pueden mejorarse aún más mediante procesos de tratamiento térmico y endurecimiento por deformación, lo que permite adaptar las características mecánicas a los requisitos específicos de cada aplicación. Los recientes avances en la fabricación aditiva también han abierto nuevas posibilidades para geometrías complejas y piezas personalizadas utilizando esta aleación, ampliando su potencial en diversos sectores de alto rendimiento.
4. Aleación de aluminio y zinc
Para mejorar las propiedades mecánicas, el silicio y el magnesio se alean frecuentemente con aluminio-zinc, dando lugar a un compuesto conocido como "zinc silumin" o aleación Al-Zn-Si-Mg. Esta aleación presenta una característica única de autodescongelación en condiciones de colada, lo que elimina la necesidad de un tratamiento térmico inmediato posterior a la colada. Los componentes fundidos presentan una buena resistencia, que puede mejorarse aún más mediante procesos de tratamiento térmico de modificación, como el tratamiento en solución y el envejecimiento.
Una de las principales ventajas del siluminato de zinc es su estabilidad dimensional tras someterse a un tratamiento térmico de estabilización. Este tratamiento implica ciclos controlados de calentamiento y enfriamiento para aliviar las tensiones internas y minimizar el alabeo o la distorsión con el paso del tiempo. La precisión dimensional y la consistencia resultantes hacen que esta aleación sea especialmente adecuada para aplicaciones que requieren gran precisión, como:
La combinación de buena colabilidad, propiedades de autofraguado y estabilidad dimensional tras el tratamiento térmico hace de las aleaciones de aluminio y zinc con adiciones de silicio y magnesio una elección de material versátil para diversas aplicaciones industriales en las que la resistencia, la precisión y la fiabilidad a largo plazo son cruciales.
Los códigos de aleación se componen de las letras pinyin chinas "ZL", que representan el aluminio fundido, seguidas de tres números arábigos.
El primer número después de "ZL" indica la serie de la aleación, siendo 1, 2, 3 y 4 respectivamente las series de aleaciones de aluminio-silicio, aluminio-cobre, aluminio-magnesio y aluminio-zinc.
El segundo y tercer número después de "ZL" indican el número de secuencia de la aleación.
Las aleaciones de alta calidad se indican con una "A" después de su código.
| Tipos de aleación | Sistema Al-Si | Sistema Al-Cu | Sistema Al-Mg | Sistema Al-Zn |
| Designaciones de aleaciones | ZL1XX | ZL2XX | ZL3XX | ZL4XX |
| Código | Título | Código | Título |
| S | Fundición en arena | K | Moldeo por moldeo de coquilla |
| J | Fundición a presión | Y | Fundición a presión |
| R | Fundición a la cera perdida | B | Tratamiento térmico |
Para obtener piezas de fundición de precisión de alta calidad con diversas formas y especificaciones, las aleaciones de aluminio utilizadas para la fundición suelen tener las siguientes características.
1. Buena fluidez para rellenar ranuras y hendiduras estrechas
2. Punto de fusión más bajo que el de los metales en general, pero puede satisfacer los requisitos de la mayoría de las situaciones.
3. Buena conductividad térmica, el calor del aluminio fundido puede transferirse rápidamente al molde, lo que resulta en un ciclo de fundición más corto.
4. El hidrógeno y otros gases nocivos presentes en la masa fundida pueden controlarse eficazmente mediante tratamiento
5. En la fundición de aleaciones de aluminio, no hay tendencia al agrietamiento y desgarro por fragilidad en caliente
6. Buena estabilidad química, fuerte resistencia a la corrosión
7. Las piezas de fundición, poco propensas a los defectos superficiales, presentan una superficie lisa y brillante, y son fáciles de tratar.
8. La procesabilidad de las aleaciones de aluminio fundido es buena, pueden ser moldeadas usando fundición a presión, molde permanente, moldes de arena verde y arena seca, moldes de fundición de yeso de espuma perdida, y también pueden ser formadas usando fundición al vacío, fundición a baja presión y alta presión, fundición a presión, fundición semisólida, fundición centrífuga, etc., para producir varias piezas fundidas de diferentes usos, variedades, especificaciones y rendimientos.
| Tratamiento térmico Condición Código | Categorías de condiciones de tratamiento térmico | Características |
| F | Estado de conservación | -- |
| T1 | Envejecimiento artificial | En el caso de los moldes de arena húmeda, los moldes metálicos y, en particular, las piezas de fundición a presión, se observan efectos parciales de disolución sólida debido a la rápida velocidad de enfriamiento. El tratamiento de envejecimiento puede aumentar resistencia y durezay mejorar la maquinabilidad. |
| T2 | Recocido | Eliminar las tensiones generadas en el proceso de fundición para aumentar la estabilidad dimensional y mejorar la plasticidad de la aleación. |
| T4 | Tratamiento térmico de solución con envejecimiento natural | Aplicando el refuerzo por disolución mediante calentamiento, aislamiento y enfriamiento rápido, podemos mejorar las propiedades mecánicas de las aleaciones, en particular mejorando la ductilidad de la aleación y su resistencia a la corrosión en condiciones de temperatura ambiente. |
| T5 | Tratamiento térmico por disolución con envejecimiento artificial parcial | Tras el tratamiento en solución, se lleva a cabo un proceso de envejecimiento artificial incompleto, que se realiza a temperaturas más bajas o durante periodos más cortos. El objetivo es aumentar aún más la resistencia y la dureza de la aleación. |
| T6 | Tratamiento térmico por disolución con envejecimiento artificial completo | Se puede conseguir la máxima resistencia a la tracción, aunque a costa de reducir la ductilidad. El envejecimiento se lleva a cabo a temperaturas elevadas o durante un período de tiempo prolongado. |
| T7 | Tratamiento térmico de solución con tratamiento de estabilización | Mejora la estabilidad estructural y dimensional de las piezas fundidas, así como la resistencia a la corrosión de la aleación. Utilizado principalmente para componentes que funcionan a temperaturas elevadas, la temperatura del tratamiento de estabilización puede aproximarse a la temperatura de trabajo de la pieza fundida. |
| T8 | Tratamiento térmico de solución con tratamiento suavizante | Tras el tratamiento de disolución, se obtienen piezas de fundición de gran plasticidad y excelente estabilidad dimensional utilizando temperaturas superiores al tratamiento de estabilización. |
| T9 | Tratamiento de ciclo frío y caliente | Eliminar por completo tensión interna en piezas fundidas y estabilizar las dimensiones. Se utiliza para piezas de fundición de alta precisión. |
El ZL101 es conocido por su composición simple, su facilidad de fundición y colada, su buen rendimiento de colada, su buena estanqueidad al aire y su rendimiento relativamente bueno en los procesos de soldadura y corte, pero sus propiedades mecánicas no son elevadas.
Es adecuado para la fundición de diversas piezas con paredes finas, grandes superficies, formas complejasy de baja resistencia, como carcasas de bombas, cajas de engranajes, carcasas de instrumentos (bastidores) y piezas de electrodomésticos. Se produce principalmente mediante fundición en arena y fundición de metales.
La adición de una pequeña cantidad de Ti a la ZL101 refina el grano y refuerza la estructura de la aleación, lo que da como resultado unas propiedades globales superiores a las de la ZL101 y la ZL102, así como una buena resistencia a la corrosión.
Puede utilizarse como fundición de alta calidad para componentes estructurales de carga general en ingeniería, así como para diversos componentes estructurales de motocicletas, automóviles, electrodomésticos y productos de instrumentación. En la actualidad, sólo es superado por el ZL102. Para su producción se utilizan habitualmente la fundición en arena y la fundición de metal.
La principal característica de esta aleación es una buena fluidez, con otras propiedades similares a la ZL101, pero con mejor estanqueidad al aire que ésta.
Puede utilizarse para fundir diversas piezas de fundición a presión de paredes finas y formas complejas, así como piezas de fundición de metal o arena de paredes finas, gran superficie y formas complejas. Tanto si se trata de fundición a presión como de fundición en metal o arena, es la aleación de aluminio más utilizada en productos civiles.
Debido a su gran número de cristales de trabajo y a la adición de Mn, que contrarresta los efectos nocivos del Fe mezclado en el material, esta aleación tiene un buen rendimiento de fundición, una excelente estanqueidad al aire, resistencia a la corrosión y un rendimiento relativamente bueno en los procesos de soldadura y corte.
Sin embargo, su resistencia al calor es escasa.
Es adecuado para producir piezas estructurales dinámicas de formas complejas y gran tamaño con grandes cargas, como carcasas de turbocompresores, culatas, camisas de cilindros y otras piezas. Se produce principalmente mediante fundición a presión, pero también se suelen utilizar la fundición en arena y la fundición de metal.
Debido a la adición de Cu y a la reducción del contenido de Si, las prestaciones de esta aleación en fundición y soldadura son peores que las de ZL104, pero su resistencia a temperatura ambiente y a alta temperatura y sus prestaciones en procesos de corte son mejores que las de ZL104, con una plasticidad ligeramente inferior y una resistencia a la corrosión más pobre.
Es adecuado para su uso en componentes estructurales dinámicos de formas complejas, gran tamaño y grandes cargas, como carcasas de turbocompresores, culatas, camisas de cilindros y otras piezas.
ZL105A reduce el contenido de Fe, elemento impuro, de ZL105 y aumenta la resistencia de la aleación, lo que se traduce en mejores propiedades mecánicas que ZL105. Las piezas fundidas de alta calidad se utilizan habitualmente para la producción.
La adición de una pequeña cantidad de Ti y Mn, así como un aumento del contenido de Si, mejora las prestaciones de fundición y a alta temperatura de esta aleación, haciéndola mejor que la ZL105 en términos de estanqueidad al aire y resistencia a la corrosión.
Puede utilizarse como componentes estructurales para cargas generales y piezas que requieren una buena estanqueidad al aire y trabajan a temperaturas más elevadas. Para su producción se utilizan principalmente la fundición en arena y la fundición de metales.
ZL107 tiene un excelente rendimiento de fundición y estanqueidad al aire, buenas propiedades mecánicas, un rendimiento medio de procesamiento de soldadura y corte, y una resistencia a la corrosión ligeramente inferior.
Es adecuado para fabricar componentes estructurales que resistan condiciones dinámicas generales o cargas estáticas y piezas que requieren estanqueidad. La fundición en arena se utiliza habitualmente para la producción.
Debido a su alto contenido en Si y a la adición de Mg, Cu y Mn, ZL108 tiene un excelente rendimiento de fundición, un pequeño coeficiente de expansión térmica, buena resistencia al desgaste, alta resistencia y buena resistencia al calor. Sin embargo, su resistencia a la corrosión es ligeramente inferior.
Es adecuado para producir pistones para motores de combustión interna y otras piezas que requieren resistencia al desgaste, así como piezas que requieren dimensiones y volumen estables. Se produce principalmente mediante fundición a presión y fundición de metal, pero también puede utilizarse la fundición en arena.
Se trata de una aleación compleja de Al-Si-Cu-Mg-Ni, con un mayor contenido de Si y la adición de Ni para proporcionar un excelente rendimiento de fundición y estanqueidad al aire, así como resistencia a altas temperaturas, mayor resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión. También se reducen significativamente el coeficiente de dilatación lineal y la densidad.
Es adecuada para producir pistones para motores de combustión interna y piezas que requieren resistencia al desgaste y dimensiones y volumen estables. Para la producción se utilizan principalmente la fundición de metales y la fundición en arena.
ZL111 es una aleación compleja con adición de Mn y Ti, que proporciona un excelente rendimiento de fundición, buena resistencia a la corrosión, estanqueidad al aire y alta resistencia. Su rendimiento en el proceso de soldadura y corte es medio.
Es adecuada para la fundición de componentes estructurales dinámicos de formas complejas y muy cargados (como componentes de motores de aviones, bombas de agua, bombas de aceite, impulsores, etc.) y piezas que requieren una buena estanqueidad y trabajan a temperaturas más elevadas. Para la producción se utilizan principalmente la fundición de metales y la fundición en arena, pero también puede recurrirse a la fundición a presión.
ZL114A es una aleación compleja con adición de Mn y Ti, que proporciona un excelente rendimiento de fundición, buena resistencia a la corrosión, estanqueidad al aire y alta resistencia. Su rendimiento en el proceso de soldadura y corte es medio.
Es adecuada para la fundición de componentes estructurales dinámicos de formas complejas y muy cargados (como componentes de motores de aviones, bombas de agua, bombas de aceite, impulsores, etc.) y piezas que requieren una buena estanqueidad y trabajan a temperaturas más elevadas. Para la producción se utilizan principalmente la fundición de metales y la fundición en arena, pero también puede recurrirse a la fundición a presión.
ZL115 tiene un buen rendimiento de fundición y altas propiedades mecánicas, se utiliza principalmente como componentes estructurales de ingeniería pesada y otras piezas como carcasas de válvulas e impulsores. Para su producción se utilizan principalmente la fundición en arena y la fundición de metal.
ZL116 es una aleación compleja de Al-Cu-Mg con la eliminación del Zn y el Sb de ZL115 y la adición de oligoelementos Ti y Be. El grano de la aleación se refina y se reducen los efectos nocivos de las impurezas de Fe, lo que proporciona un buen rendimiento de fundición y estanqueidad al aire, así como elevadas propiedades mecánicas.
Es adecuada para la fundición de componentes estructurales dinámicos que soportan grandes cargas, como piezas de aviones y misiles, y diversas piezas con buenas propiedades integrales en productos civiles. Para la producción se utilizan principalmente la fundición en arena y la fundición de metal.
ZL117 es una aleación compleja de Al-Cu-Mg con una estructura hipereutéctica y un alto contenido de Si de 19-22%, con la adición del oligoelemento Mn y el elemento de tierras raras RE. Tiene un excelente rendimiento de fundición, buena resistencia a temperatura ambiente y a altas temperaturas, bajo coeficiente de expansión térmica, y es un material resistente al desgaste de alto nivel que consta de muchas partículas de Si primario duro distribuidas en una matriz blanda.
Es adecuada para la fundición de pistones para motores de combustión interna, pastillas de freno y otras piezas resistentes al desgaste con dimensiones y volumen estables, así como componentes estructurales de alta resistencia. La fundición de metales se utiliza principalmente para la producción, pero también puede utilizarse la fundición en arena.
Además, la Corporación de la Industria de Aviación de China también ha desarrollado tres aleaciones de aluminio-silicio (ZL112Y, ZL113Y y ZL117Y). ZL112Y y ZL113Y son aleaciones de fundición a presión de Al-Si-Cu, ambas con buen rendimiento de fundición, estanqueidad al aire y altas propiedades mecánicas, adecuadas para piezas de fundición que requieren alta resistencia y temperaturas de trabajo y buena estanqueidad al aire, así como otras piezas resistentes al desgaste como pistones con dimensiones estables, volumen y buen rendimiento de transferencia de calor.
La fundición a presión se utiliza principalmente para la producción, pero también pueden utilizarse la fundición en arena y la fundición de metal. A diferencia de ZL108, se reduce el contenido de Si y se aumenta el contenido de Cu que mejora el fortalecimiento de la solución sólida y el endurecimiento por precipitación, lo que da como resultado un mejor rendimiento a temperatura ambiente y a alta temperatura que ZL108.
El ZL201 tiene buenas propiedades mecánicas a temperatura ambiente y a alta temperatura, una plasticidad moderada, un rendimiento medio en los procesos de soldadura y corte, una fluidez deficiente con tendencia al agrietamiento en caliente y una escasa resistencia a la corrosión.
Es adecuada para fundir componentes estructurales que trabajan a temperaturas relativamente altas (200-300℃) o piezas que soportan grandes cargas dinámicas o estáticas a temperatura ambiente, así como piezas que trabajan a bajas temperaturas (-70℃). La fundición en arena se utiliza principalmente para la producción.
El ZL201A reduce en gran medida el contenido de impurezas Fe y Si en comparación con el ZL201, lo que se traduce en unas propiedades mecánicas a temperatura ambiente y a alta temperatura más elevadas. Presenta un buen rendimiento de corte y soldadura, pero un rendimiento de fundición deficiente.
Puede utilizarse para piezas que trabajan a 300℃ o soportan grandes cargas dinámicas o estáticas a temperatura ambiente. La fundición en arena se utiliza principalmente para la producción.
El ZL202 tiene un rendimiento de fundición y una resistencia a altas temperaturas, dureza y resistencia al desgaste relativamente buenos, pero una resistencia a la corrosión deficiente.
Es adecuada para piezas de fundición que trabajan a una temperatura de 250℃ y soportan pequeñas cargas, como las culatas. La fundición en arena y la fundición de metal se utilizan principalmente para la producción.
El ZL203 tiene un menor contenido de Si, lo que se traduce en una fluidez ligeramente inferior, una mayor tendencia al agrietamiento en caliente y una menor resistencia a la corrosión. Sin embargo, presenta una buena resistencia a altas temperaturas y un buen comportamiento en los procesos de soldadura y corte.
Es adecuada para la fundición de piezas que trabajan a una temperatura inferior a 250℃ y soportan pequeñas cargas o piezas que soportan grandes cargas a temperatura ambiente, como piezas de instrumentos y cuerpos de cárter. La fundición en arena y la fundición a baja presión se utilizan principalmente para la producción.
ZL204A es una aleación de fundición de Al-Cu de gran pureza y resistencia, con buenas prestaciones de plasticidad y de procesamiento de soldadura y corte, pero pobres prestaciones de fundición.
Es adecuada para la fundición de componentes estructurales que soportan grandes cargas, como bases y brazos de soporte. Para la producción se utilizan principalmente la fundición en arena y la fundición a baja presión.
ZL205A es actualmente la aleación de aluminio más resistente que se utiliza en el mundo. Tiene buena plasticidad y resistencia a la corrosión, un excelente rendimiento de corte y soldadura, pero un rendimiento de fundición deficiente.
Es adecuado para la fundición de componentes estructurales que soportan grandes cargas y algunas piezas con bajos requisitos de hermeticidad. Puede utilizarse fundición en arena, fundición a baja presión y fundición de metal.
ZL207 tiene una resistencia muy alta a altas temperaturas con un rendimiento medio en fundición, soldadura y corte, y una resistencia baja a temperatura ambiente.
Es adecuada para la fundición de diversos componentes estructurales que trabajan a menos de 400℃, como las carcasas de las válvulas de los motores aeronáuticos y algunos componentes resistentes al calor de la industria petrolera. Para la producción se utilizan principalmente la fundición en arena y la fundición a baja presión.
El ZL209 tiene mayor resistencia a la tracción, límite elástico y resistencia a altas temperaturas que el ZL201A, con un buen rendimiento de procesamiento de soldadura y corte, pero un mal rendimiento de fundición y alargamiento.
Es adecuada para la fundición de diversos componentes resistentes al desgaste que trabajan a temperaturas más elevadas, como las piezas de los motores de combustión interna. La fundición en arena se utiliza principalmente para la producción.
ZL301 es la aleación de aluminio más resistente a la corrosión disponible en la actualidad con un buen rendimiento de procesamiento de corte, relativamente buen rendimiento de soldadura, alta resistencia, buen rendimiento de anodizado, pero complejo proceso de fundiciónEl funcionamiento es engorroso y es fácil que se produzcan defectos como holguras y grietas en caliente.
Es adecuada para la fundición de diversas piezas con grandes cargas en medios corrosivos como el agua de mar que trabaja a una temperatura de 150℃, como diversos componentes en embarcaciones marinas, carcasas de bombas, impulsores, bastidores en la industria petrolera. La fundición en arena se utiliza principalmente para la producción.
ZL303 tiene mejor resistencia a altas temperaturas que ZL301, buena resistencia a la corrosión (ligeramente peor que ZL301), excelente rendimiento de procesamiento de corte, buen rendimiento de soldadura, mejor rendimiento de fundición que ZL301, no puede ser tratado térmicamente, lo que resulta en propiedades mecánicas mucho más bajas que ZL301.
Es adecuado para piezas de fundición como motores de aviación, misiles, motores de combustión interna, bombas químicas, bombas de aceite, carcasas de bombas de gas petroquímicas, rotores, álabes que soportan cargas medias en medios corrosivos como el agua de mar, la industria química y el gas. Fundición a presión y la fundición en arena.
ZL305 tiene un mejor rendimiento de fundición y un tejido más estable tras el envejecimiento natural que ZL301 y ZL303 debido a la adición de Zn y la reducción del contenido de Mg. La tendencia a la formación de soltura y fisuración en caliente es pequeña debido a la adición de oligoelementos Ti y Be, lo que da como resultado buenas propiedades integrales y una fuerte resistencia a la corrosión bajo tensión.
Sin embargo, sus propiedades mecánicas a altas temperaturas son malas. Es adecuada para piezas de fundición que soportan grandes cargas y trabajan en medios corrosivos como agua de mar, productos químicos y gases por debajo de 100℃, como aviones, motores de combustión interna, bombas químicas, bombas de aceite, carcasas de bombas de gas petroquímicas, rotores, palas. La fundición en arena se utiliza principalmente para la producción.
ZL401 tiene un excelente rendimiento de fundición, una pequeña tendencia a la contracción y al agrietamiento en caliente, altas propiedades mecánicas, buen rendimiento de procesamiento de soldadura y corte, pero un elevado peso específico, baja plasticidad y escasa resistencia a la corrosión.
Se utiliza principalmente para la fundición a presión y la fundición de moldes, plantillas y componentes estructurales de aviones, motores de combustión interna, vehículos y otros productos que trabajan a temperaturas no superiores a 200℃ y soportan cargas medias. Puede utilizarse la fundición a presión, la fundición en arena y la fundición de metales.
| Serie Alloy | País | Grado de aleación | WB/% | Especificaciones estándar | ||||
| Si | Cu | Mg | Fe | Al | ||||
| Serie AI-Si | China | YL102 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.05 | <1.2 | Asignación | GB/T15115-94 |
| Japón | ADC1 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.30 | <1.2 | JISH5302-82 | ||
| América | 413 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.35 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| Rusia | AJ12 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Alemania | AlSil2 | 11.0-13.5 | <0.10 | <0.05 | <1.0 | DIN1725 | ||
| Serie AI-Si-Mg | China | YL104 | 8.0-10.5 | <0.30 | 0.17-0.30 | <1.0 | Asignación | GB/T15115-94 |
| Japón | ADC3 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| América | 360 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| Rusia | AJl4 | 8.0-10.5 | <0.10 | 0.17-0.30 | <1.0 | TOCT2685-82 | ||
| Alemania | AlSil0Mg | 9.0-11.0 | <0.10 | 0.20-0.50 | <1.0 | DIN1725 | ||
| AI-Si-Cuseries | China | YL112 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.30 | <1.2 | Asignación | GB/T15115-94 |
| YL113 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.2 | ||||
| Japón | ADC10 | 7.5-9.5 | 2.0-4.0 | <0.30 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| ADC12 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.3 | ||||
| América | 380 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.10 | <1.3 | ASTMB85-82 | ||
| 383 | 9.5-11.5 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.3 | ||||
| Rusia | AJl6 | 4.5-6.0 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Alemania | AlSi8Cu3 | 7.5-9.5 | 2.0-3.5 | <0.30 | <1.3 | DIN1725 | ||
| Serie AI-Mg | China | YL302 | 0.80-1.30 | <0.10 | 4.5-5.5 | <1.2 | Asignación | GB/T15115-94 |
| Japón | ADC5 | <0.30 | <0.20 | 4.0-8.5 | <1.8 | JISH5302-82 | ||
| América | 518 | <0.35 | <0.25 | 7.5-8.5 | <1.8 | ASTMB85-82 | ||
| Rusia | AlMg9 | <0.50 | <0.05 | 7.0-10.0 | <1.0 | DIN1725 | ||
(GB/T 1173-2013)
| Grado de aleación | Código de aleación | Método de fundición | Estado de la aleación | Resistencia a la tracción Rm/MPa | Relación de elongación A/% | Dureza Brinell HBW. |
| ≥ | ||||||
| ZAlSi7Mg | ZLl01 | S、R、J、K | F | 155 | 2 | 50 |
| S、R、J、K | T2 | 135 | 2 | 45 | ||
| JB | T4 | 185 | 4 | 50 | ||
| S、R、K | T4 | 175 | 4 | 50 | ||
| J、JB | T5 | 205 | 2 | 60 | ||
| S、R、K | T5 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T5 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T6 | 225 | 1 | 70 | ||
| SB、RB、KB | T7 | 195 | 2 | 60 | ||
| SB、RB、KB | T8 | 155 | 3 | 55 | ||
| ZAlSi7MgA | ZL101A | S、R、K | T4 | 195 | 5 | 60 |
| J、JB | T4 | 225 | 5 | 60 | ||
| S、R、K | T5 | 235 | 4 | 70 | ||
| SB、RB、KB | T5 | 235 | 4 | 70 | ||
| JB、J | T5 | 265 | 4 | |||
| SB、RB、KB | T6 | 275 | 2 | 80 | ||
| JB、J | T6 | 295 | 3 | 80 | ||
| ZAlSi12 | ZL102 | SB、JB、RB、KB | F | 145 | 4 | 50 |
| J | F | 155 | 2 | 50 | ||
| SB、JB、RB、KB | T2 | 135 | 4 | 50 | ||
| J | T2 | 145 | 3 | 50 | ||
| ZAlSi9Mg | ZL104 | S、R、J、K | F | 150 | 2 | 50 |
| J | T1 | 200 | 65 | |||
| SB、RB、KB | T1 | 230 | 2 | 70 | ||
| J、JB | T6 | 240 | 2 | 70 | ||
| ZAlSi5Cu1Mg | ZL105 | S、J、R、K | T1 | 155 | 65 | |
| S、R、K | T5 | 215 | 1 | 70 | ||
| J | T5 | 235 | 70 | |||
| S、R、K | T6 | 225 | 70 | |||
| S、J、R、K | T7 | 175 | 1 | 65 | ||
| ZAlSi5Cu1MgA | ZL105A | SB、R、K | T5 | 275 | 1 | 80 |
| J、JB | T5 | 295 | 2 | 80 | ||
(GB/T 1173-2013)
| Tipo de aleación | Grado de aleación | Código de aleación | Método de fundición | Estado de la aleación | Resistencia a la tracción Rm/MPa | Relación de elongación A/% | Dureza Brinell HBW. |
| ≥ | |||||||
| Aleación Al-Cu | ZAlCu5Mg | ZL201 | S、J 、R、K | T4 | 295 | 8 | 70 |
| S、J 、R、K | T5 | 335 | 4 | 90 | |||
| S | T7 | 315 | 2 | 80 | |||
| ZAlCu5MgA | ZL201A | S、J 、R、K | T5 | 390 | 8 | 100 | |
| ZAlCul0 | ZL202 | S、J | F | 104 | - | 50 | |
| S、J | T6 | 163 | - | 100 | |||
| ZAlCu4 | ZL203 | S、R、K | T4 | 195 | 6 | 60 | |
| J | T4 | 205 | 6 | 60 | |||
| S、R、K | T5 | 215 | 3 | 70 | |||
| J | T5 | 225 | 3 | 70 | |||
| ZAlCu5MnCdA | ZL204A | S | T5 | 440 | 4 | 100 | |
| ZAlCu5MnCdVA | ZL205A | S | T5 | 440 | 7 | 100 | |
| S | T6 | 470 | 3 | 120 | |||
| S | T7 | 460 | 2 | 110 | |||
| ZAlR5Cu3Si2 | ZL207 | S | T1 | 165 | - | 75 | |
| J | T1 | 175 | - | 75 | |||
| Aleación Al-Mg | ZAlMgl0 | ZL301 | S、J、R | T4 | 280 | 9 | 60 |
| ZAlMg5Si | ZL303 | S、J 、R、K | F | 143 | 1 | 55 | |
| ZAlMg8Znl | ZL305 | S | T4 | 290 | 8 | 90 | |
| Aleación Al-Zn | ZAlZn11Si7 | ZL401 | S、R、K | T1 | 195 | 2 | 80 |
| J | T1 | 245 | 90 | ||||
| ZAlZn6Mg | ZL402 | J | T1 | 235 | 4 | 70 | |
| S | T1 | 220 | 4 | 65 | |||
Características del defecto:
Las inclusiones de escoria de oxidación se distribuyen sobre todo en la superficie superior de las piezas fundidas, en las esquinas donde el molde no está ventilado. La fractura es mayoritariamente de color blanco grisáceo o amarillo, detectada mediante inspección por rayos X o durante el mecanizado, y también puede detectarse durante el lavado con álcali, el lavado con ácido o la anodización.
Causas:
Características del defecto:
Los poros en el interior de la pared de fundición son generalmente redondos u ovalados, con una superficie lisa, generalmente piel de óxido brillante, a veces amarillenta como el aceite. Los poros y burbujas superficiales se pueden encontrar mediante chorro de arena, y los poros y burbujas internos se pueden encontrar mediante rayos X o mecanizado, apareciendo negros en la película radiográfica.
Causas:
Características del defecto:
La porosidad por contracción en las piezas fundidas de aluminio se produce generalmente cerca de la compuerta interior, en la raíz del tubo vertical donde la sección es más gruesa, en la unión de paredes gruesas y delgadas y en zonas con paredes grandes y delgadas. La superficie de la fractura tiene un aspecto gris o amarillo claro en estado bruto y se vuelve gris claro, amarillo claro o negro grisáceo después del tratamiento térmico. En las películas de rayos X, aparece con forma de nube, y la porosidad por contracción severa puede detectarse mediante métodos como los rayos X, el examen fluorescente de fractura de bajo aumento.
Causas:
(1) Grieta de fundición
Se desarrolla a lo largo de los límites de grano, a menudo acompañada de segregación, es un tipo de grieta que se forma a temperaturas más elevadas. Suele aparecer en aleaciones con una importante contracción volumétrica y en piezas de fundición con formas más complejas.
(2) Grieta por tratamiento térmico
Causada por el sobrecalentamiento o la combustión durante el tratamiento térmico, a menudo se presenta como grietas transgranulares. Suele producirse en aleaciones que generan tensiones y tienen un elevado coeficiente de dilatación térmica durante un enfriamiento demasiado rápido, o cuando existen otros defectos metalúrgicos.
Causas:
(1) Limpiar la superficie de separación, limpiar la cavidad del molde, limpiar la varilla expulsora; mejorar el revestimiento, mejorar el proceso de pulverización; aumentar la fuerza de cierre, aumentar la cantidad de metal vertido. Estas medidas pueden aplicarse mediante operaciones sencillas.
(2) Ajustar los parámetros del proceso, fuerza de inyección, velocidad de inyección, tiempo de llenado, tiempo de apertura del molde, temperatura de vertido, temperatura del molde, etc.
(3) Cambiar los materiales, elegir lingotes de aleación de aluminio de alta calidad, cambiar la proporción entre materiales nuevos y materiales reciclados, mejorar el proceso de fusión.
(4) Modificar el molde, modificar el sistema de vertido, añadir compuertas internas, añadir ranuras de rebose, ranuras de escape, etc.
Por ejemplo, entre las razones para la generación de rebabas en las piezas fundidas a presión se incluyen:
(1) Papel refinador de las tierras raras en las aleaciones de aluminio (los elementos de tierras raras pueden mejorar la morfología de las inclusiones y purificar los límites de grano).
(2) Efecto refinador de las tierras raras en las aleaciones de aluminio (Inhibición intencionada del crecimiento de cristales columnares y dendríticos para promover la formación de cristales equiaxiales finos, este proceso se denomina tratamiento refinador del grano).
(3) Efecto de modificación de las tierras raras en las aleaciones de aluminio-silicio (En las aleaciones Al-Si de fundición, la fase Si se convertirá en fases frágiles en bloque o escamosas en condiciones naturales, lo que romperá gravemente la matriz y reducirá la resistencia y plasticidad de la aleación, por lo que es necesario cambiarla a una forma favorable. El tratamiento de modificación transforma el Si eutéctico de escamoso grueso a fibroso fino o laminar, mejorando así el rendimiento de la aleación.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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