Vi siete mai chiesti cosa rende le parti del motore della vostra auto così resistenti ed efficienti? Questo articolo svela i segreti della fusione delle leghe di alluminio, i campioni non celebrati dell'ingegneria automobilistica. Scoprite come queste leghe, con le loro proprietà e classificazioni uniche, plasmano il futuro della produzione e delle prestazioni dei veicoli. Preparatevi a esplorare l'affascinante mondo delle leghe di alluminio!
Le leghe di alluminio che possono essere ottenute direttamente attraverso processi di fusione dei metalli, i getti in lega di alluminio. Il contenuto di elementi di lega in tali leghe è generalmente più elevato rispetto a quello delle corrispondenti leghe di alluminio battuto.
Le leghe di alluminio da colata hanno lo stesso sistema di leghe delle leghe di alluminio battute, con gli stessi meccanismi di rafforzamento (eccetto l'indurimento da deformazione). La loro principale differenza sta nel fatto che il contenuto massimo dell'elemento di lega silicio nelle leghe di alluminio da colata supera quello della maggior parte delle leghe di alluminio da fusione.
Oltre a contenere elementi di rinforzo, le leghe di alluminio per colata devono anche contenere una quantità sufficiente di elementi eutettici (di solito silicio) per conferire alla lega una notevole fluidità, facilitando il riempimento degli spazi di ritiro durante la colata. Le leghe di alluminio per colata sono ampiamente utilizzate nelle automobili, ad esempio per le teste dei cilindri dei motori, i collettori di aspirazione, i pistoni, i mozzi e gli alloggiamenti del servosterzo.
Divisi in quattro categorie in base ai principali elementi diversi dall'alluminio presenti nella composizione: silicio, rame, magnesio e zinco.
1. Leghe di alluminio-silicio
Le leghe di alluminio-silicio, note anche come "silumin" o "leghe di alluminio ipereutettico", sono rinomate per le loro eccezionali caratteristiche di fusione, resistenza all'usura e basso coefficiente di espansione termica. Queste leghe, che contengono da 10% a 25% di silicio, rappresentano la categoria di leghe di alluminio fuso più versatile e ampiamente utilizzata.
Il contenuto di silicio influenza in modo significativo le proprietà della lega. Le composizioni eutettiche (circa 12,6% Si) offrono fluidità e proprietà di fusione ottimali, mentre le composizioni ipereutettiche (>12,6% Si) offrono una maggiore resistenza all'usura e una ridotta espansione termica. L'aggiunta di 0,2% a 0,6% di magnesio crea leghe Al-Si-Mg, che rispondono bene al trattamento termico, migliorando la resistenza e la durezza attraverso l'indurimento per precipitazione.
Queste leghe trovano ampia applicazione in componenti strutturali come blocchi motore, testate, scatole di trasmissione e fusioni complesse a parete sottile. L'aggiunta di rame (tipicamente 1-4%) e magnesio può migliorare ulteriormente le proprietà meccaniche, la resistenza al calore e la lavorabilità. Ciò rende le leghe Al-Si-Cu-Mg particolarmente adatte per componenti automobilistici ad alte prestazioni come i pistoni, dove la stabilità termica e la resistenza all'usura sono fondamentali.
I recenti sviluppi nelle leghe Al-Si includono:
2. Lega alluminio-rame
Le leghe alluminio-rame contenenti rame da 4,5% a 5,3% presentano caratteristiche di rafforzamento ottimali. L'aggiunta strategica di manganese e titanio può aumentare significativamente la resistenza a temperatura ambiente e ad alta temperatura, oltre a migliorare le prestazioni di fusione. Queste leghe raggiungono tipicamente carichi di rottura compresi tra 300 e 350 MPa dopo il trattamento termico. La presenza di rame favorisce la formazione di precipitati Al2Cu durante l'indurimento per invecchiamento, contribuendo alle proprietà meccaniche superiori della lega.
Queste leghe sono utilizzate principalmente nella produzione di getti in sabbia progettati per resistere a carichi dinamici e statici sostanziali, mantenendo geometrie relativamente semplici. Tra le applicazioni più comuni vi sono i componenti dei motori degli aerei, gli alloggiamenti delle trasmissioni automobilistiche e le parti strutturali dell'industria aerospaziale. L'eccellente rapporto resistenza/peso e la buona lavorabilità rendono queste leghe particolarmente adatte a componenti che richiedono un'elevata affidabilità in condizioni difficili.
Vale la pena notare che, pur offrendo una resistenza eccezionale, queste leghe possono presentare una resistenza alla corrosione ridotta rispetto ad altre leghe di alluminio, a causa dell'elevato contenuto di rame. Pertanto, per attenuare questa limitazione in ambienti corrosivi, si ricorre spesso ad appropriati trattamenti superficiali o a rivestimenti protettivi.
3. Lega di alluminio-magnesio
La lega di fusione alluminio-magnesio (Al-Mg) con contenuto di magnesio 12% offre un equilibrio ottimale tra bassa densità (2,55 g/cm³) ed elevata resistenza (fino a 355 MPa), rendendola uno dei materiali strutturali leggeri più efficienti. Questa composizione massimizza l'effetto di rafforzamento in soluzione solida del magnesio nell'alluminio. La lega presenta un'eccellente resistenza alla corrosione in ambienti sia atmosferici che marini, grazie alla formazione di uno strato di ossido protettivo stabile. Le sue proprietà meccaniche complete, tra cui una buona duttilità e resistenza alla fatica, unite alla favorevole lavorabilità a temperatura ambiente, la rendono estremamente versatile per diverse applicazioni.
Nell'industria aerospaziale, questa lega Al-Mg viene utilizzata per componenti critici come gli alloggiamenti dei radar, gli involucri dei motori degli aerei e le pale delle eliche, dove la riduzione del peso e la resistenza sono fondamentali. L'elevato rapporto resistenza/peso la rende adatta anche per i componenti dei carrelli di atterraggio. Nel settore navale, è favorita per eliche e parti strutturali grazie alla sua resistenza alla corrosione in acqua di mare. Inoltre, l'estetica e la resistenza alla corrosione della lega la rendono una scelta eccellente per le applicazioni architettoniche e decorative, comprese le facciate e gli elementi di design interno.
Le proprietà della lega possono essere ulteriormente migliorate attraverso il trattamento termico e i processi di tempra, consentendo di ottenere caratteristiche meccaniche personalizzate per soddisfare requisiti applicativi specifici. I recenti progressi nella produzione additiva hanno anche aperto nuove possibilità per geometrie complesse e parti personalizzate utilizzando questa lega, espandendo il suo potenziale in vari settori ad alte prestazioni.
4. Lega di alluminio e zinco
Per migliorare le proprietà meccaniche, il silicio e il magnesio sono spesso legati all'alluminio e allo zinco, ottenendo un composito noto come "zinco-silumin" o lega Al-Zn-Si-Mg. Questa lega presenta una caratteristica unica di autocottura in condizioni di colata, eliminando la necessità di un trattamento termico immediato dopo la colata. I componenti così come sono stati fusi dimostrano una buona resistenza, che può essere ulteriormente migliorata attraverso processi di trattamento termico di modifica, come il trattamento in soluzione e l'invecchiamento.
Uno dei vantaggi principali dello zinco silicio è la sua stabilità dimensionale dopo essere stato sottoposto a un trattamento termico di stabilizzazione. Questo trattamento prevede cicli controllati di riscaldamento e raffreddamento per alleviare le tensioni interne e ridurre al minimo le deformazioni nel tempo. L'accuratezza e la coerenza dimensionale che ne derivano rendono questa lega particolarmente adatta ad applicazioni che richiedono un'elevata precisione, come ad esempio:
La combinazione di buona colabilità, proprietà di autocottura e stabilità dimensionale dopo il trattamento termico rende le leghe di alluminio-zinco con aggiunte di silicio e magnesio una scelta versatile per varie applicazioni industriali in cui resistenza, precisione e affidabilità a lungo termine sono fondamentali.
I codici delle leghe sono composti dalle lettere cinesi pinyin "ZL", che rappresentano l'alluminio fuso, seguite da tre numeri arabi.
Il primo numero dopo "ZL" indica la serie di leghe: 1, 2, 3 e 4 indicano rispettivamente le leghe di alluminio-silicio, alluminio-rame, alluminio-magnesio e alluminio-zinco.
Il secondo e il terzo numero dopo "ZL" indicano il numero di sequenza della lega.
Le leghe di alta qualità sono indicate con una "A" dopo il loro codice.
| Tipi di lega | Sistema Al-Si | Sistema Al-Cu | Sistema Al-Mg | Sistema Al-Zn |
| Designazioni delle leghe | ZL1XX | ZL2XX | ZL3XX | ZL4XX |
| Codice | Titolo | Codice | Titolo |
| S | Colata in sabbia | K | Stampaggio a conchiglia |
| J | Pressofusione | Y | Pressofusione |
| R | Colata a iniezione | B | Trattamento termico |
Per ottenere getti di precisione di alta qualità di varie forme e specifiche, le leghe di alluminio utilizzate per la fusione presentano generalmente le seguenti caratteristiche.
1. Buona fluidità per il riempimento di scanalature e fessure strette
2. Punto di fusione più basso rispetto ai metalli generici, ma in grado di soddisfare i requisiti della maggior parte delle situazioni.
3. Buona conducibilità termica, il calore dell'alluminio fuso può essere trasferito rapidamente allo stampo, con conseguente riduzione del ciclo di colata.
4. L'idrogeno e altri gas nocivi presenti nella fusione possono essere controllati efficacemente attraverso il trattamento
5. Quando si fondono leghe di alluminio, non vi è alcuna tendenza alla fragilità a caldo e alla lacerazione.
6. Buona stabilità chimica, forte resistenza alla corrosione
7. Non soggetti a difetti superficiali, i getti hanno una buona levigatezza e lucentezza superficiale e possono essere facilmente sottoposti a trattamenti superficiali.
8. La lavorabilità delle leghe di alluminio fuse è buona, possono essere colate utilizzando la pressofusione, lo stampo permanente, gli stampi a sabbia verde e a sabbia asciutta, gli stampi per la colata di gesso a schiuma persa, e possono anche essere formate utilizzando la colata sotto vuoto, la colata a bassa e ad alta pressione, la colata a compressione, la colata semisolida, la colata centrifuga, ecc. per produrre getti di diversi usi, varietà, specifiche e prestazioni.
| Trattamento termico Codice condizione | Categorie di condizioni di trattamento termico | Caratteristiche |
| F | Condizione di partenza | -- |
| T1 | Invecchiamento artificiale | Per gli stampi a sabbia umida, gli stampi metallici e in particolare le parti pressofuse, si notano effetti di soluzione solida parziale a causa della rapida velocità di raffreddamento. Il trattamento di invecchiamento può aumentare forza e durezzae migliorare la lavorabilità. |
| T2 | Ricottura | Eliminare le tensioni generate nel processo di colata per aumentare la stabilità dimensionale e migliorare la plasticità della lega. |
| T4 | Trattamento termico in soluzione con invecchiamento naturale | Implementando il rafforzamento della soluzione attraverso il riscaldamento, l'isolamento e il raffreddamento rapido, possiamo aumentare le proprietà meccaniche delle leghe, migliorandone in particolare la duttilità e la resistenza alla corrosione a temperatura ambiente. |
| T5 | Trattamento termico in soluzione con invecchiamento artificiale parziale | Dopo il trattamento in soluzione, viene effettuato un processo di invecchiamento artificiale incompleto, condotto a temperature più basse o per periodi più brevi. L'obiettivo è quello di migliorare ulteriormente la resistenza e la durezza della lega. |
| T6 | Trattamento termico in soluzione con invecchiamento artificiale completo | È possibile ottenere la massima resistenza alla trazione, anche se a scapito di una ridotta duttilità. L'invecchiamento viene effettuato a temperature elevate o per un periodo di tempo prolungato. |
| T7 | Trattamento termico in soluzione con trattamento di stabilizzazione | Migliora la stabilità strutturale e dimensionale dei getti e la resistenza alla corrosione della lega. Utilizzato principalmente per componenti che operano a temperature elevate, la temperatura del trattamento di stabilizzazione può avvicinarsi alla temperatura di esercizio della fusione. |
| T8 | Trattamento termico in soluzione con trattamento di addolcimento | Dopo il trattamento in soluzione, si ottengono parti di colata con elevata plasticità ed eccellente stabilità dimensionale utilizzando temperature superiori al trattamento di stabilizzazione. |
| T9 | Trattamento a ciclo freddo e caldo | Eliminare completamente stress interno nei getti e stabilizzare le dimensioni. Utilizzato per fusioni di alta precisione. |
Lo ZL101 è noto per la sua composizione semplice, la facilità di fusione e colata, le buone prestazioni di colata, la buona tenuta all'aria e le prestazioni relativamente buone di saldatura e taglio, ma le sue proprietà meccaniche non sono elevate.
È adatto per la fusione di vari pezzi con pareti sottili e grandi superfici, forme complessee requisiti di bassa resistenza, come alloggiamenti di pompe, scatole di ingranaggi, gusci di strumenti (telai) e parti di elettrodomestici. Viene prodotto principalmente mediante colata in sabbia e colata in metallo.
L'aggiunta di una piccola quantità di Ti alla ZL101 affina il grano e rafforza la struttura della lega, ottenendo proprietà globali superiori a quelle della ZL101 e della ZL102 e una buona resistenza alla corrosione.
Può essere utilizzato come getto di alta qualità per componenti strutturali portanti in ingegneria, nonché per vari componenti strutturali di motocicli, automobili, elettrodomestici e prodotti strumentali. Il suo utilizzo è attualmente secondo solo allo ZL102. Per la produzione si utilizzano comunemente la colata in sabbia e la colata in metallo.
La caratteristica principale di questa lega è la buona fluidità, con altre proprietà simili alla ZL101, ma con una migliore tenuta all'aria rispetto alla ZL101.
Può essere utilizzata per fondere varie pressofusioni a parete sottile di forma complessa e parti in metallo o in sabbia a bassa resistenza a parete sottile, di grande superficie e di forma complessa. Che si tratti di pressofusione o di colata in metallo/sabbia, è la lega di alluminio più comunemente utilizzata nei prodotti civili.
Grazie all'elevato numero di cristalli di lavorazione e all'aggiunta di Mn, che contrasta gli effetti nocivi del Fe miscelato nel materiale, questa lega ha buone prestazioni di fusione, eccellente tenuta all'aria, resistenza alla corrosione e relativamente buone prestazioni di saldatura e taglio.
Tuttavia, la sua resistenza al calore è scarsa.
È adatto alla produzione di parti strutturali dinamiche di forma complessa e di grandi dimensioni con carichi elevati, come alloggiamenti di turbocompressori, teste di cilindri, canne di cilindri e altre parti. Viene prodotta principalmente per pressofusione, ma sono comunemente utilizzate anche la colata in sabbia e la fusione di metalli.
A causa dell'aggiunta di Cu e della riduzione del contenuto di Si, le prestazioni di fusione e saldatura di questa lega sono peggiori rispetto alla ZL104, ma la sua resistenza a temperatura ambiente e ad alta temperatura e le prestazioni nella lavorazione di taglio sono migliori rispetto alla ZL104, con una plasticità leggermente inferiore e una minore resistenza alla corrosione.
È adatto per l'impiego in componenti strutturali dinamici di forma complessa, di grandi dimensioni e fortemente sollecitati, come alloggiamenti di turbocompressori, teste di cilindri, canne di cilindri e altre parti.
La ZL105A riduce il contenuto di impurità Fe della ZL105 e aumenta la resistenza della lega, ottenendo proprietà meccaniche migliori rispetto alla ZL105. I getti di alta qualità sono comunemente utilizzati per la produzione.
L'aggiunta di una piccola quantità di Ti e Mn, così come un aumento del contenuto di Si, migliora le prestazioni di fusione e ad alta temperatura di questa lega, rendendola migliore della ZL105 in termini di tenuta all'aria e resistenza alla corrosione.
Può essere utilizzata come componente strutturale per carichi generici e per parti che richiedono una buona tenuta all'aria e che lavorano a temperature più elevate. Per la produzione si utilizzano principalmente la colata in sabbia e la colata in metallo.
ZL107 ha eccellenti prestazioni di fusione e tenuta all'aria, buone proprietà meccaniche, prestazioni medie di saldatura e taglio e una resistenza alla corrosione leggermente inferiore.
È adatto per la produzione di componenti strutturali che resistono a dinamiche generiche o a carichi statici e parti che richiedono una tenuta d'aria. La colata in sabbia è comunemente utilizzata per la produzione.
Grazie all'elevato contenuto di Si e all'aggiunta di Mg, Cu e Mn, lo ZL108 ha eccellenti prestazioni di fusione, un piccolo coefficiente di espansione termica, una buona resistenza all'usura, un'elevata forza e una buona resistenza al calore. Tuttavia, presenta una resistenza alla corrosione leggermente inferiore.
È adatto alla produzione di pistoni per motori a combustione interna e di altre parti che richiedono resistenza all'usura, nonché di parti che richiedono dimensioni e volumi stabili. Viene prodotto principalmente mediante pressofusione e colata metallica, ma può essere utilizzata anche la colata in sabbia.
Si tratta di una lega complessa di Al-Si-Cu-Mg-Ni, con un maggiore contenuto di Si e l'aggiunta di Ni per fornire eccellenti prestazioni di colata e di tenuta all'aria, nonché resistenza alle alte temperature, migliore resistenza all'usura e alla corrosione. Anche il coefficiente di espansione lineare e la densità sono significativamente ridotti.
È adatta alla produzione di pistoni per motori a combustione interna e di parti che richiedono resistenza all'usura e stabilità di dimensioni e volume. Per la produzione si utilizzano principalmente la colata in metallo e la colata in sabbia.
La ZL111 è una lega complessa con l'aggiunta di Mn e Ti, che offre eccellenti prestazioni di fusione, buona resistenza alla corrosione, tenuta all'aria ed elevata resistenza. Le sue prestazioni di saldatura e taglio sono nella media.
È adatta per la fusione di componenti strutturali dinamici di forma complessa e fortemente caricati (come i componenti dei motori degli aerei, le pompe dell'acqua, le pompe dell'olio, le giranti e così via) e di parti che richiedono una buona tenuta all'aria e che lavorano a temperature elevate. Per la produzione si utilizzano principalmente la colata in metallo e la colata in sabbia, ma si può ricorrere anche alla pressofusione.
La ZL114A è una lega complessa con l'aggiunta di Mn e Ti, che offre eccellenti prestazioni di fusione, buona resistenza alla corrosione, tenuta all'aria ed elevata resistenza. Le sue prestazioni di saldatura e taglio sono nella media.
È adatta per la fusione di componenti strutturali dinamici di forma complessa e fortemente caricati (come i componenti dei motori degli aerei, le pompe dell'acqua, le pompe dell'olio, le giranti e così via) e di parti che richiedono una buona tenuta all'aria e che lavorano a temperature elevate. Per la produzione si utilizzano principalmente la colata in metallo e la colata in sabbia, ma si può ricorrere anche alla pressofusione.
ZL115 ha buone prestazioni di colata ed elevate proprietà meccaniche, utilizzate principalmente come componenti strutturali di ingegneria per impieghi gravosi e altre parti come alloggiamenti di valvole e giranti. Per la produzione si utilizzano principalmente la colata in sabbia e la colata in metallo.
La ZL116 è una lega complessa di Al-Cu-Mg con la rimozione di Zn e Sb dalla ZL115 e l'aggiunta di tracce di Ti e Be. Il grano della lega è raffinato e gli effetti nocivi delle impurità di Fe sono ridotti, fornendo buone prestazioni di fusione e di tenuta all'aria, nonché elevate proprietà meccaniche.
È adatta alla fusione di componenti strutturali dinamici che sopportano grandi carichi, come le parti di aerei e missili, e di varie parti con buone proprietà globali nei prodotti civili. Per la produzione si utilizzano principalmente la colata in sabbia e la colata in metallo.
La ZL117 è una lega complessa di Al-Cu-Mg con una struttura ipereutettica e un elevato contenuto di Si di 19-22%, con l'aggiunta di oligoelementi Mn e di terre rare RE. Ha eccellenti prestazioni di fusione, buona resistenza a temperatura ambiente e ad alta temperatura, basso coefficiente di espansione termica ed è un materiale resistente all'usura di alto livello, costituito da molte particelle di Si primario duro distribuite su una matrice morbida.
È adatta alla fusione di pistoni per motori a combustione interna, pastiglie dei freni e altre parti resistenti all'usura con dimensioni e volumi stabili, nonché componenti strutturali ad alta resistenza. La colata di metallo è utilizzata principalmente per la produzione, ma può essere utilizzata anche la colata in sabbia.
Inoltre, l'Aviation Industry Corporation of China ha sviluppato tre leghe di alluminio-silicio (ZL112Y, ZL113Y e ZL117Y). ZL112Y e ZL113Y sono leghe per pressofusione di Al-Si-Cu, entrambe con buone prestazioni di fusione, tenuta all'aria ed elevate proprietà meccaniche, adatte per la fusione di parti che richiedono alta resistenza e temperature di lavoro e buona tenuta all'aria, nonché per altre parti resistenti all'usura come i pistoni con dimensioni e volume stabili e buone prestazioni di trasferimento del calore.
Per la produzione si utilizza principalmente la pressofusione, ma si possono utilizzare anche la colata in sabbia e la colata in metallo. A differenza dello ZL108, il contenuto di Si è ridotto e il contenuto di Cu, che migliora il rafforzamento in soluzione solida e l'indurimento per precipitazione, è aumentato, con conseguenti migliori prestazioni a temperatura ambiente e ad alta temperatura rispetto allo ZL108.
Lo ZL201 ha buone proprietà meccaniche a temperatura ambiente e ad alta temperatura, moderata plasticità, prestazioni medie nella saldatura e nel taglio, scarsa fluidità con tendenza alla fessurazione a caldo e scarsa resistenza alla corrosione.
È adatta alla fusione di componenti strutturali che lavorano a temperature relativamente elevate (200-300℃) o di parti che sopportano grandi carichi dinamici o statici a temperatura ambiente, nonché di parti che lavorano a basse temperature (-70℃). La colata in sabbia è utilizzata principalmente per la produzione.
Lo ZL201A riduce notevolmente il contenuto di impurità Fe e Si rispetto allo ZL201, con conseguente aumento delle proprietà meccaniche a temperatura ambiente e ad alta temperatura. Ha buone prestazioni di taglio e saldatura, ma scarse prestazioni di fusione.
Può essere utilizzata per pezzi che lavorano a 300℃ o che sopportano grandi carichi dinamici o statici a temperatura ambiente. La colata in sabbia è utilizzata principalmente per la produzione.
ZL202 ha prestazioni di fusione relativamente buone e resistenza alle alte temperature, durezza e resistenza all'usura, ma scarsa resistenza alla corrosione.
È adatta per la fusione di parti che lavorano a una temperatura di 250℃ e sopportano carichi ridotti, come le testate dei cilindri. Per la produzione si utilizzano principalmente la colata in sabbia e la colata in metallo.
Lo ZL203 ha un contenuto di Si inferiore, che si traduce in una fluidità leggermente inferiore, in una maggiore tendenza alla criccatura a caldo e in una minore resistenza alla corrosione. Tuttavia, presenta buone prestazioni di resistenza alle alte temperature, saldatura e taglio.
È adatta alla fusione di parti che lavorano a una temperatura inferiore a 250℃ e che sopportano piccoli carichi o di parti che sopportano grandi carichi a temperatura ambiente, come parti di strumenti e corpi di carter. Per la produzione si utilizzano principalmente la colata in sabbia e la colata a bassa pressione.
ZL204A è una lega Al-Cu fusa ad alta purezza e ad alta resistenza, con buone prestazioni di plasticità, saldatura e taglio, ma scarse prestazioni di fusione.
È adatta alla fusione di componenti strutturali che sopportano grandi carichi, come basi di supporto e bracci di sostegno. Per la produzione si utilizzano principalmente la colata in sabbia e la colata a bassa pressione.
La ZL205A è attualmente la lega di alluminio più resistente in uso nel mondo. Ha una buona plasticità e resistenza alla corrosione, eccellenti prestazioni di taglio e saldatura, ma scarse prestazioni di fusione.
È adatto per la fusione di componenti strutturali che sopportano grandi carichi e di alcune parti con requisiti di bassa ermeticità. È possibile utilizzare la colata in sabbia, la colata a bassa pressione e la colata in metallo.
ZL207 ha una resistenza molto elevata alle alte temperature con prestazioni medie di colata, saldatura e taglio e bassa resistenza a temperatura ambiente.
È adatta alla fusione di vari componenti strutturali che lavorano a 400℃, come i gusci delle valvole dei motori degli aerei e alcuni componenti resistenti al calore nell'industria petrolifera. Per la produzione si utilizzano principalmente la colata in sabbia e la colata a bassa pressione.
Lo ZL209 ha una resistenza alla trazione, un punto di snervamento e una resistenza alle alte temperature superiori allo ZL201A, con buone prestazioni di saldatura e taglio, ma scarse prestazioni di fusione e allungamento.
È adatta alla fusione di vari componenti resistenti all'usura che lavorano a temperature elevate, come le parti dei motori a combustione interna. La colata in sabbia è utilizzata principalmente per la produzione.
La ZL301 è la lega di alluminio più resistente alla corrosione attualmente disponibile, con buone prestazioni di taglio, relativamente buone prestazioni di saldatura, elevata resistenza, buone prestazioni di anodizzazione, ma complesse. processo di fusioneIl sistema di controllo è molto semplice, il funzionamento è macchinoso ed è facile che si verifichino difetti come l'allentamento e la fessurazione a caldo.
È adatta per la fusione di varie parti con grandi carichi in mezzi corrosivi come l'acqua di mare che lavora a una temperatura di 150℃, come vari componenti di navi marine, alloggiamenti di pompe, giranti, telai nell'industria petrolifera. La colata in sabbia è utilizzata principalmente per la produzione.
Lo ZL303 ha una migliore resistenza alle alte temperature rispetto allo ZL301, una buona resistenza alla corrosione (leggermente peggiore rispetto allo ZL301), eccellenti prestazioni nella lavorazione di taglio, buone prestazioni di saldatura, migliori prestazioni di fusione rispetto allo ZL301, non può essere trattato termicamente, con conseguenti proprietà meccaniche molto inferiori rispetto allo ZL301.
È adatto per la fusione di parti come motori di aerei, missili, motori a combustione interna, pompe chimiche, pompe petrolifere, alloggiamenti di pompe per gas petrolchimici, rotori, pale che sopportano carichi medi in mezzi corrosivi come acqua di mare, industria chimica e gas. Colata a pressione e la colata in sabbia.
Lo ZL305 ha prestazioni di fusione migliori e un tessuto più stabile dopo l'invecchiamento naturale rispetto allo ZL301 e allo ZL303, grazie all'aggiunta di Zn e alla riduzione del contenuto di Mg. La tendenza a formare allentamenti e cricche a caldo è ridotta grazie all'aggiunta di oligoelementi Ti e Be, con conseguenti buone proprietà globali e forte resistenza alla corrosione sotto sforzo.
Tuttavia, le sue proprietà meccaniche alle alte temperature sono scarse. È adatta per la fusione di parti che sopportano grandi carichi e lavorano in mezzi corrosivi come acqua di mare, prodotti chimici e gas inferiori a 100℃, come aerei, motori a combustione interna, pompe chimiche, pompe dell'olio, alloggiamenti di pompe per gas petrolchimici, rotori, pale. La colata in sabbia è utilizzata principalmente per la produzione.
Lo ZL401 ha eccellenti prestazioni di colata, una ridotta tendenza al ritiro e alle cricche a caldo, elevate proprietà meccaniche, buone prestazioni di saldatura e taglio, ma un elevato peso specifico, una bassa plasticità e una scarsa resistenza alla corrosione.
Viene utilizzata principalmente per la colata a pressione e la fusione di stampi, sagome e componenti strutturali di aerei, motori a combustione interna, veicoli e altri prodotti che lavorano a temperature non superiori a 200℃ e sopportano carichi medi. È possibile utilizzare la colata a pressione, la colata in sabbia e la colata in metallo.
| Serie Alloy | Paese | Grado di lega | WB/% | Specifiche standard | ||||
| Si | Cu | Mg | Fe | Al | ||||
| Serie AI-Si | Cina | YL102 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.05 | <1.2 | Indennità | GB/T15115-94 |
| Giappone | ADC1 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.30 | <1.2 | JISH5302-82 | ||
| America | 413 | 11.0-13.0 | <1.0 | <0.35 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| Russia | AJ12 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Germania | AlSil2 | 11.0-13.5 | <0.10 | <0.05 | <1.0 | DIN1725 | ||
| Serie AI-Si-Mg | Cina | YL104 | 8.0-10.5 | <0.30 | 0.17-0.30 | <1.0 | Indennità | GB/T15115-94 |
| Giappone | ADC3 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <1.3 | JISH5302-82 | ||
| America | 360 | 9.0-10.0 | <0.60 | 0.40-0.60 | <2.0 | ASTMB85-82 | ||
| Russia | AJl4 | 8.0-10.5 | <0.10 | 0.17-0.30 | <1.0 | TOCT2685-82 | ||
| Germania | AlSil0Mg | 9.0-11.0 | <0.10 | 0.20-0.50 | <1.0 | DIN1725 | ||
| AI-Si-Cuserie | Cina | YL112 | 7.5-9.5 | 3.0-4.0 | <0.30 | <1.2 | Indennità | GB/T15115-94 |
| YL113 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.2 | ||||
| Giappone | 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 | ||||
| America | 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 | ||||
| Russia | AJl6 | 4.5-6.0 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Germania | AlSi8Cu3 | 7.5-9.5 | 2.0-3.5 | <0.30 | <1.3 | DIN1725 | ||
| Serie AI-Mg | Cina | YL302 | 0.80-1.30 | <0.10 | 4.5-5.5 | <1.2 | Indennità | GB/T15115-94 |
| Giappone | ADC5 | <0.30 | <0.20 | 4.0-8.5 | <1.8 | JISH5302-82 | ||
| America | 518 | <0.35 | <0.25 | 7.5-8.5 | <1.8 | ASTMB85-82 | ||
| Russia | AlMg9 | <0.50 | <0.05 | 7.0-10.0 | <1.0 | DIN1725 | ||
(GB/T 1173-2013)
| Grado di lega | Codice della lega | Metodo di fusione | Condizione della lega | Resistenza alla trazione Rm/MPa | Rapporto di allungamento A/% | Durezza 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 di lega | Grado di lega | Codice della lega | Metodo di fusione | Stato della lega | Resistenza alla trazione Rm/MPa | Rapporto di allungamento A/% | Durezza Brinell HBW. |
| ≥ | |||||||
| Lega 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 | |||
| Lega 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 | |
| Lega 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 | |||
Caratteristiche del difetto:
Le inclusioni di scorie di ossidazione sono per lo più distribuite sulla superficie superiore dei getti, negli angoli in cui lo stampo non è ventilato. La frattura è per lo più di colore grigio-bianco o giallo, rilevata attraverso l'ispezione a raggi X o durante la lavorazione, e può essere riscontrata anche durante il lavaggio con alcali, acido o anodizzazione.
Cause:
Caratteristiche del difetto:
I pori all'interno della parete della colata sono generalmente rotondi o ovali, con una superficie liscia, solitamente una pelle di ossido lucida, a volte giallastra come l'olio. I pori e le bolle superficiali possono essere individuati con la sabbiatura, mentre i pori e le bolle interne possono essere individuati con la radiografia o la lavorazione, apparendo neri sulla pellicola radiografica.
Cause:
Caratteristiche del difetto:
La porosità da ritiro nei getti di alluminio si verifica generalmente in prossimità della porta interna, alla radice del riser dove la sezione è più spessa, alla giunzione tra pareti spesse e sottili e nelle aree con pareti grandi e sottili. La superficie di frattura appare grigia o giallo chiaro nello stato di fusione e diventa grigio chiaro, giallo chiaro o grigio-nero dopo il trattamento termico. Sui film a raggi X, appare come una forma simile a una nuvola e la porosità da ritiro può essere rilevata con metodi quali i raggi X e l'esame delle fratture con fluorescenza a basso ingrandimento.
Cause:
(1) Cricca di fusione
Si sviluppa lungo i confini dei grani, spesso accompagnata da segregazione, è un tipo di cricca che si forma a temperature più elevate. Tende a comparire nelle leghe con ritiro volumetrico significativo e nelle fusioni con forme più complesse.
(2) Cricca da trattamento termico
Causata dal surriscaldamento o dalla combustione durante il trattamento termico, spesso si presenta come cricche transgranulari. Si verifica comunemente in leghe che generano stress e hanno un elevato coefficiente di espansione termica durante un raffreddamento troppo rapido, o quando sono presenti altri difetti metallurgici.
Cause:
(1) Pulire la superficie di divisione, pulire la cavità dello stampo, pulire l'asta di espulsione; migliorare il rivestimento, migliorare il processo di spruzzatura; aumentare la forza di serraggio, aumentare la quantità di metallo versato. Queste misure possono essere attuate con semplici operazioni.
(2) Regolare i parametri di processo, la forza di iniezione, la velocità di iniezione, il tempo di riempimento, il tempo di apertura dello stampo, la temperatura di colata, la temperatura dello stampo, ecc.
(3) Cambiare i materiali, scegliere lingotti in lega di alluminio di alta qualità, cambiare il rapporto tra nuovi materiali e materiali riciclati, migliorare il processo di fusione.
(4) Modificare lo stampo, modificare il sistema di colata, aggiungere cancelli interni, aggiungere scanalature di trabocco, scanalature di scarico, ecc.
Ad esempio, i motivi per la generazione di bagliori nei getti in pressofusione sono i seguenti:
(1) Ruolo di raffinazione delle terre rare nelle leghe di alluminio (gli elementi delle terre rare possono migliorare la morfologia delle inclusioni e purificare i bordi dei grani).
(2) Effetto di raffinazione delle terre rare sulle leghe di alluminio (inibizione intenzionale della crescita di cristalli colonnari e dendritici per promuovere la formazione di cristalli fini equiax, questo processo è chiamato trattamento di raffinazione del grano).
(3) Effetto di modifica delle terre rare sulle leghe di alluminio-silicio (nelle leghe Al-Si di colata, in condizioni naturali la fase Si si trasforma in fasi friabili a blocchi o a scaglie, con grave scissione della matrice e riduzione della resistenza e della plasticità della lega, per cui è necessario modificarla in una forma favorevole. Il trattamento di modifica trasforma il Si eutettico da grossolanamente friabile a finemente fibroso o lamellare, migliorando così le prestazioni della lega.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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