Já alguma vez se interrogou sobre o que torna as peças do motor do seu automóvel tão duráveis e eficientes? Este artigo revela os segredos por detrás da fundição de ligas de alumínio, os campeões desconhecidos da engenharia automóvel. Saiba como estas ligas, com as suas propriedades e classificações únicas, moldam o futuro do fabrico e do desempenho dos veículos. Prepare-se para explorar o fascinante mundo das ligas de alumínio!
As ligas de alumínio que podem ser obtidas diretamente através de processos de fundição de metais, fundições de ligas de alumínio. O teor de elementos de liga nessas ligas é geralmente superior ao das ligas de alumínio forjado correspondentes.
As ligas de alumínio fundido têm o mesmo sistema de liga que as ligas de alumínio forjado, com os mesmos mecanismos de reforço (exceto o endurecimento por deformação). A sua principal diferença reside no facto de o teor máximo do elemento de liga silício nas ligas de alumínio fundido ser superior ao da maioria das ligas de alumínio forjado.
Para além de conterem elementos de reforço, as ligas de alumínio para fundição também têm de conter uma quantidade suficiente de elementos eutécticos (normalmente silício) para dar à liga uma fluidez considerável, facilitando o preenchimento das lacunas de retração durante a fundição. As ligas de alumínio para fundição são amplamente utilizadas em automóveis, tais como cabeças de cilindros de motores, colectores de admissão, pistões, cubos e caixas de direção assistida.
Divididos em quatro categorias com base nos principais elementos da composição, para além do alumínio: silício, cobre, magnésio e zinco.
1. Ligas de alumínio-silício
As ligas de alumínio-silício, também conhecidas como "silumin" ou "ligas de alumínio hipereutético", são conhecidas pelas suas excepcionais caraterísticas de fundição, resistência ao desgaste e baixo coeficiente de expansão térmica. Estas ligas, contendo 10% a 25% de silício, representam a categoria mais versátil e amplamente utilizada das ligas de alumínio fundido.
O teor de silício influencia significativamente as propriedades da liga. As composições eutécticas (cerca de 12,6% Si) oferecem uma fluidez e propriedades de fundição óptimas, enquanto as composições hipereutécticas (>12,6% Si) proporcionam uma maior resistência ao desgaste e uma expansão térmica reduzida. A adição de 0,2% a 0,6% de magnésio cria ligas Al-Si-Mg, que respondem bem ao tratamento térmico, melhorando a resistência e a dureza através do endurecimento por precipitação.
Estas ligas são amplamente aplicadas em componentes estruturais, tais como blocos de motor, cabeças de cilindro, caixas de transmissão e peças fundidas complexas de paredes finas. A adição de cobre (normalmente 1-4%) e magnésio pode melhorar ainda mais as propriedades mecânicas, a resistência ao calor e a maquinabilidade. Isto torna as ligas Al-Si-Cu-Mg particularmente adequadas para componentes automóveis de elevado desempenho, como os pistões, onde a estabilidade térmica e a resistência ao desgaste são cruciais.
Desenvolvimentos recentes em ligas Al-Si incluem:
2. Liga de alumínio-cobre
As ligas de alumínio-cobre com 4,5% a 5,3% de cobre apresentam caraterísticas de reforço óptimas. A adição estratégica de manganês e titânio pode aumentar significativamente a resistência à temperatura ambiente e a altas temperaturas, bem como melhorar o desempenho da fundição. Estas ligas atingem normalmente resistências à tração finais entre 300 e 350 MPa após tratamento térmico. A presença de cobre promove a formação de precipitados Al2Cu durante o endurecimento por envelhecimento, contribuindo para as propriedades mecânicas superiores da liga.
Estas ligas são principalmente utilizadas na produção de peças fundidas em areia concebidas para suportar cargas dinâmicas e estáticas substanciais, mantendo geometrias relativamente simples. As aplicações comuns incluem componentes de motores de aeronaves, caixas de transmissão de automóveis e peças estruturais nas indústrias aeroespaciais. A excelente relação resistência/peso e a boa maquinabilidade tornam estas ligas particularmente adequadas para componentes que requerem elevada fiabilidade em condições exigentes.
É de salientar que, embora estas ligas ofereçam uma resistência excecional, podem apresentar uma resistência à corrosão reduzida em comparação com outras ligas de alumínio devido ao elevado teor de cobre. Por conseguinte, são frequentemente utilizados tratamentos de superfície ou revestimentos de proteção adequados para atenuar esta limitação em ambientes corrosivos.
3. Liga de alumínio-magnésio
A liga de fundição de alumínio-magnésio (Al-Mg) com teor de magnésio 12% oferece um equilíbrio ótimo de baixa densidade (2,55 g/cm³) e alta resistência (até 355 MPa), tornando-a um dos materiais estruturais leves mais eficientes. Esta composição maximiza o efeito de reforço da solução sólida de magnésio no alumínio. A liga apresenta uma excelente resistência à corrosão em ambientes atmosféricos e marítimos devido à formação de uma camada de óxido estável e protetora. As suas propriedades mecânicas abrangentes, incluindo boa ductilidade e resistência à fadiga, juntamente com uma maquinabilidade favorável à temperatura ambiente, tornam-na altamente versátil para várias aplicações.
Na indústria aeroespacial, esta liga de Al-Mg é utilizada para componentes críticos, como caixas de radar, carcaças de motores de aeronaves e pás de hélices, onde a redução de peso e a resistência são fundamentais. A sua elevada relação resistência/peso também a torna adequada para componentes de trens de aterragem. No sector marítimo, é preferida para hélices e peças estruturais devido à sua resistência à corrosão pela água do mar. Além disso, o apelo estético e a resistência à corrosão da liga fazem dela uma excelente escolha para aplicações arquitectónicas e decorativas, incluindo fachadas e elementos de design de interiores.
As propriedades da liga podem ainda ser melhoradas através de processos de tratamento térmico e de endurecimento por trabalho, permitindo caraterísticas mecânicas personalizadas para satisfazer requisitos de aplicação específicos. Os recentes avanços no fabrico de aditivos também abriram novas possibilidades para geometrias complexas e peças personalizadas utilizando esta liga, expandindo o seu potencial em vários sectores de alto desempenho.
4. Liga de alumínio-zinco
Para melhorar as propriedades mecânicas, o silício e o magnésio são frequentemente ligados com alumínio-zinco, resultando num composto conhecido como "zinco-silumin" ou liga Al-Zn-Si-Mg. Esta liga apresenta uma caraterística única de auto-regeneração em condições de fundição, eliminando a necessidade de tratamento térmico imediato após a fundição. Os componentes fundidos demonstram uma boa resistência, que pode ser melhorada através de processos de tratamento térmico de modificação, como o tratamento em solução e o envelhecimento.
Uma das principais vantagens do zinco siluminado é a sua estabilidade dimensional após ter sido submetido a um tratamento térmico de estabilização. Este tratamento envolve ciclos controlados de aquecimento e arrefecimento para aliviar as tensões internas e minimizar o empeno ou a distorção ao longo do tempo. A precisão dimensional e a consistência resultantes tornam esta liga particularmente adequada para aplicações que exigem elevada precisão, tais como:
A combinação de boa capacidade de fundição, propriedades de auto-regeneração e estabilidade dimensional após tratamento térmico faz das ligas de alumínio-zinco com adições de silício e magnésio uma escolha versátil de material para várias aplicações industriais em que a resistência, a precisão e a fiabilidade a longo prazo são cruciais.
Os códigos das ligas são compostos pelas letras chinesas pinyin "ZL", que representam o alumínio fundido, seguidas de três algarismos árabes.
O primeiro número a seguir a "ZL" indica a série de ligas, sendo que 1, 2, 3 e 4 representam, respetivamente, as séries de ligas de alumínio-silício, alumínio-cobre, alumínio-magnésio e alumínio-zinco.
O segundo e terceiro algarismos após "ZL" indicam o número de sequência da liga.
As ligas de alta qualidade são assinaladas com um "A" a seguir ao seu código.
| Tipos de ligas | Sistema Al-Si | Sistema Al-Cu | Sistema Al-Mg | Sistema Al-Zn |
| Designações de ligas | ZL1XX | ZL2XX | ZL3XX | ZL4XX |
| Código | Título | Código | Título |
| S | Fundição em areia | K | Fundição por moldagem de conchas |
| J | Fundição injectada | Y | Fundição injectada sob pressão |
| R | Fundição por cera perdida | B | Tratamento térmico |
A fim de obter peças fundidas de precisão de alta qualidade com várias formas e especificações, as ligas de alumínio utilizadas para fundição têm geralmente as seguintes características.
1. Boa fluidez para o preenchimento de ranhuras e fendas estreitas
2. Ponto de fusão inferior ao dos metais em geral, mas pode satisfazer os requisitos da maioria das situações
3. Boa condutividade térmica, o calor do alumínio fundido pode ser rapidamente transferido para o molde, resultando num ciclo de fundição mais curto
4. O hidrogénio e outros gases nocivos presentes na massa fundida podem ser eficazmente controlados através de tratamento
5. Ao fundir ligas de alumínio, não há tendência para fissuras e rasgões por fragilidade a quente
6. Boa estabilidade química, forte resistência à corrosão
7. Não são propensas a defeitos de superfície, as peças fundidas têm uma boa suavidade e brilho de superfície e são fáceis de submeter a tratamento de superfície
8. A processabilidade das ligas de alumínio fundido é boa, podem ser fundidas utilizando fundição sob pressão, molde permanente, moldes de areia verde e areia seca, moldes de fundição de gesso de espuma perdida, e também podem ser formadas utilizando fundição a vácuo, fundição a baixa pressão e alta pressão, fundição por compressão, fundição semi-sólida, fundição centrífuga, etc., para produzir várias peças fundidas de diferentes utilizações, variedades, especificações e desempenhos.
| Tratamento térmico Código de condição | Categorias de condições de tratamento térmico | Características |
| F | Estado de conservação | -- |
| T1 | Envelhecimento artificial | Para moldes de areia húmida, moldes de metal e, em particular, peças fundidas sob pressão, são notados efeitos de solução sólida parcial devido à rápida velocidade de arrefecimento. O tratamento de envelhecimento pode aumentar resistência e durezae melhorar a maquinabilidade. |
| T2 | Recozimento | Eliminar a tensão gerada no processo de fundição para aumentar a estabilidade dimensional e melhorar a plasticidade da liga. |
| T4 | Tratamento térmico de solução com envelhecimento natural | Ao implementar o reforço da solução através do aquecimento, isolamento e arrefecimento rápido, podemos melhorar as propriedades mecânicas das ligas, melhorando particularmente a ductilidade da liga e a sua resistência à corrosão em condições de temperatura ambiente. |
| T5 | Tratamento térmico de solução com envelhecimento artificial parcial | Após o tratamento por solução, é efectuado um processo de envelhecimento artificial incompleto, que é conduzido a temperaturas mais baixas ou durante períodos mais curtos. O objetivo é aumentar ainda mais a resistência e a dureza da liga. |
| T6 | Tratamento térmico de solução com envelhecimento artificial completo | A maior resistência à tração pode ser alcançada, embora à custa de uma ductilidade reduzida. O envelhecimento é efectuado a temperaturas elevadas ou durante um período de tempo prolongado. |
| T7 | Tratamento térmico de solução com tratamento de estabilização | Aumenta a estabilidade estrutural e dimensional das peças fundidas, bem como a resistência à corrosão da liga. Utilizado principalmente para componentes que operam a temperaturas elevadas, a temperatura do tratamento de estabilização pode aproximar-se da temperatura de trabalho da peça fundida. |
| T8 | Tratamento térmico de solução com tratamento de amolecimento | Após o tratamento da solução, obtêm-se peças fundidas com elevada plasticidade e excelente estabilidade dimensional, utilizando temperaturas acima do tratamento de estabilização. |
| T9 | Tratamento do ciclo frio e quente | Eliminar totalmente tensão interna em peças fundidas e estabilizar as dimensões. Utilizado para peças fundidas de alta precisão. |
O ZL101 é conhecido pela sua composição simples, fácil fusão e fundição, bom desempenho de fundição, boa estanquidade ao ar e relativamente bom desempenho de processamento de soldadura e corte, mas as suas propriedades mecânicas não são elevadas.
É adequado para a fundição de várias peças com paredes finas e grandes áreas, formas complexase requisitos de baixa resistência, tais como caixas de bombas, caixas de velocidades, carcaças de instrumentos (quadros) e peças de electrodomésticos. É produzido principalmente por fundição em areia e fundição de metal.
A adição de uma pequena quantidade de Ti à ZL101 refina o grão e reforça a estrutura da liga, resultando em propriedades abrangentes que são superiores às da ZL101 e ZL102, bem como uma boa resistência à corrosão.
Pode ser utilizado como peças fundidas de alta qualidade para componentes estruturais de suporte de carga geral em engenharia, bem como vários componentes estruturais em motociclos, automóveis, electrodomésticos e produtos para instrumentos. Atualmente, a sua utilização só perde para o ZL102. A fundição em areia e a fundição em metal são normalmente utilizadas para a produção.
A principal caraterística desta liga é a boa fluidez, com outras propriedades semelhantes à ZL101, mas com melhor estanquidade ao ar do que a ZL101.
Pode ser utilizada para fundir várias peças fundidas sob pressão de paredes finas de forma complexa e peças metálicas ou fundidas em areia de paredes finas de baixa resistência, de grande área e de forma complexa. Quer se trate de uma fundição sob pressão ou de uma fundição em metal/areia, é a liga de alumínio mais utilizada em produtos civis.
Devido ao seu grande número de cristais de trabalho e à adição de Mn, que neutraliza os efeitos nocivos do Fe misturado no material, esta liga tem um bom desempenho de fundição, excelente estanquidade ao ar, resistência à corrosão e um desempenho relativamente bom no processamento de soldadura e corte.
No entanto, a sua resistência ao calor é fraca.
É adequado para produzir peças estruturais dinâmicas de forma complexa e de grandes dimensões com grandes cargas, tais como caixas de turbocompressores, cabeças de cilindro, camisas de cilindro e outras peças. É produzido principalmente por fundição sob pressão, mas a fundição em areia e a fundição de metal também são normalmente utilizadas.
Devido à adição de Cu e à redução do teor de Si, o desempenho desta liga em termos de fundição e soldadura é pior do que o da ZL104, mas a sua resistência à temperatura ambiente e a altas temperaturas e o seu desempenho no processamento de corte são melhores do que os da ZL104, com uma plasticidade ligeiramente inferior e uma menor resistência à corrosão.
É adequado para utilização como componentes estruturais dinâmicos de forma complexa, de grandes dimensões e com cargas pesadas, tais como caixas de turbocompressores, cabeças de cilindro, camisas de cilindro e outras peças.
O ZL105A reduz o teor de Fe do elemento de impureza do ZL105 e aumenta a resistência da liga, resultando em melhores propriedades mecânicas do que o ZL105. As peças fundidas de alta qualidade são normalmente utilizadas na produção.
A adição de uma pequena quantidade de Ti e Mn, bem como um aumento do teor de Si, melhora o desempenho de fundição e de alta temperatura desta liga, tornando-a melhor do que a ZL105 em termos de estanquidade ao ar e resistência à corrosão.
Pode ser utilizado como componentes estruturais para cargas gerais e peças que requerem uma boa estanquidade ao ar e funcionam a temperaturas mais elevadas. A fundição em areia e a fundição em metal são principalmente utilizadas para a produção.
ZL107 tem excelente desempenho de fundição e estanquidade ao ar, boas propriedades mecânicas, desempenho médio de processamento de soldadura e corte, e resistência à corrosão ligeiramente inferior.
É adequado para a produção de componentes estruturais que resistem a condições dinâmicas gerais ou cargas estáticas e peças que requerem estanquidade ao ar. A fundição em areia é normalmente utilizada para a produção.
Devido ao seu alto teor de Si e à adição de Mg, Cu e Mn, o ZL108 tem um excelente desempenho de fundição, um pequeno coeficiente de expansão térmica, boa resistência ao desgaste, alta resistência e boa resistência ao calor. No entanto, tem uma resistência à corrosão ligeiramente inferior.
É adequado para a produção de pistões para motores de combustão interna e outras peças que requerem resistência ao desgaste, bem como peças que requerem dimensões e volume estáveis. É produzido principalmente por fundição sob pressão e fundição em metal, mas também pode ser utilizado fundição em areia.
Trata-se de uma liga complexa de Al-Si-Cu-Mg-Ni, com um teor acrescido de Si e a adição de Ni para proporcionar um excelente desempenho de fundição e estanquidade ao ar, bem como resistência a altas temperaturas, melhor resistência ao desgaste e resistência à corrosão. O coeficiente de expansão linear e a densidade também são significativamente reduzidos.
É adequado para a produção de pistões para motores de combustão interna e peças que requerem resistência ao desgaste e dimensões e volume estáveis. A fundição em metal e a fundição em areia são principalmente utilizadas para a produção.
O ZL111 é uma liga complexa com a adição de Mn e Ti, proporcionando um excelente desempenho de fundição, boa resistência à corrosão, estanquidade ao ar e elevada resistência. O seu desempenho no processamento de soldadura e corte é médio.
É adequado para a fundição de componentes estruturais dinâmicos com formas complexas e com cargas pesadas (tais como componentes de motores de aeronaves, bombas de água, bombas de óleo, impulsores, etc.) e peças que requerem uma boa estanquidade ao ar e trabalham a temperaturas mais elevadas. A fundição de metais e a fundição em areia são principalmente utilizadas para a produção, mas a fundição sob pressão também pode ser utilizada.
O ZL114A é uma liga complexa com a adição de Mn e Ti, proporcionando um excelente desempenho de fundição, boa resistência à corrosão, estanquidade ao ar e elevada resistência. O seu desempenho no processamento de soldadura e corte é médio.
É adequado para a fundição de componentes estruturais dinâmicos com formas complexas e com cargas pesadas (tais como componentes de motores de aeronaves, bombas de água, bombas de óleo, impulsores, etc.) e peças que requerem uma boa estanquidade ao ar e trabalham a temperaturas mais elevadas. A fundição de metais e a fundição em areia são principalmente utilizadas para a produção, mas a fundição sob pressão também pode ser utilizada.
O ZL115 tem um bom desempenho de fundição e elevadas propriedades mecânicas, sendo principalmente utilizado como componentes estruturais de engenharia pesada e outras peças, como caixas de válvulas e impulsores. A fundição em areia e a fundição em metal são principalmente utilizadas para a produção.
A ZL116 é uma liga complexa de Al-Cu-Mg com a remoção de Zn e Sb da ZL115 e a adição de oligoelementos Ti e Be. O grão da liga é refinado e os efeitos nocivos das impurezas de Fe são reduzidos, proporcionando um bom desempenho de fundição e de estanquidade ao ar, bem como elevadas propriedades mecânicas.
É adequado para a fundição de componentes estruturais dinâmicos que suportam grandes cargas, tais como peças em aviões e mísseis, e várias peças com boas propriedades abrangentes em produtos civis. A fundição em areia e a fundição em metal são principalmente utilizadas para a produção.
O ZL117 é uma liga complexa de Al-Cu-Mg com uma estrutura hipereutéctica e um elevado teor de Si de 19-22%, com a adição de oligoelementos Mn e de elementos de terras raras RE. Tem um excelente desempenho de fundição, boa resistência à temperatura ambiente e a altas temperaturas, baixo coeficiente de expansão térmica e é um material resistente ao desgaste de alto nível, constituído por muitas partículas primárias duras de Si distribuídas numa matriz macia.
É adequado para a fundição de pistões para motores de combustão interna, pastilhas de travão e outras peças resistentes ao desgaste com dimensões e volume estáveis, bem como componentes estruturais de alta resistência. A fundição de metal é utilizada principalmente para a produção, mas a fundição em areia também pode ser utilizada.
Além disso, a Aviation Industry Corporation of China também desenvolveu três ligas de alumínio-silício (ZL112Y, ZL113Y e ZL117Y). ZL112Y e ZL113Y são ligas de fundição injectada Al-Si-Cu, ambas com bom desempenho de fundição, estanquidade ao ar e elevadas propriedades mecânicas, adequadas para peças de fundição que requerem elevada resistência e temperaturas de trabalho e boa estanquidade ao ar, bem como outras peças resistentes ao desgaste, como pistões com dimensões e volume estáveis e bom desempenho de transferência de calor.
A fundição sob pressão é utilizada principalmente para a produção, mas a fundição em areia e a fundição em metal também podem ser utilizadas. Ao contrário do ZL108, o teor de Si é reduzido e o teor de Cu, que melhora o reforço da solução sólida e o endurecimento por precipitação, é aumentado, resultando num melhor desempenho à temperatura ambiente e a altas temperaturas do que o ZL108.
O ZL201 tem boas propriedades mecânicas à temperatura ambiente e a altas temperaturas, plasticidade moderada, desempenho médio de processamento de soldadura e corte, fraca fluidez com tendência para fissuração a quente e fraca resistência à corrosão.
É adequado para fundir componentes estruturais que funcionam a temperaturas relativamente altas (200-300 ℃) ou peças que suportam grandes cargas dinâmicas ou estáticas à temperatura ambiente, bem como peças que funcionam a baixas temperaturas (-70 ℃). A fundição em areia é usada principalmente para produção.
O ZL201A reduz consideravelmente o teor de impurezas Fe e Si em comparação com o ZL201, resultando em propriedades mecânicas mais elevadas à temperatura ambiente e a altas temperaturas. Tem um bom desempenho de corte e soldadura, mas um fraco desempenho de fundição.
Pode ser usado para peças que funcionam a 300 ℃ ou suportam grandes cargas dinâmicas ou estáticas à temperatura ambiente. A fundição em areia é usada principalmente para produção.
O ZL202 tem um desempenho de fundição relativamente bom e resistência a altas temperaturas, dureza e resistência ao desgaste, mas uma fraca resistência à corrosão.
É adequado para peças de fundição que funcionam a uma temperatura de 250 ℃ e suportam pequenas cargas, como cabeças de cilindro. A fundição em areia e a fundição de metal são usadas principalmente para a produção.
O ZL203 tem um teor mais baixo de Si, o que resulta numa fluidez ligeiramente inferior, maior tendência para fissuração a quente e menor resistência à corrosão. No entanto, tem um bom desempenho em termos de resistência a altas temperaturas, soldadura e processamento de corte.
É adequado para peças de fundição que funcionam a uma temperatura abaixo de 250 ℃ e suportam pequenas cargas ou peças que suportam grandes cargas à temperatura ambiente, como peças de instrumentos e corpos do cárter. A fundição em areia e a fundição de baixa pressão são usadas principalmente para a produção.
ZL204A é uma liga de Al-Cu fundida de alta pureza e alta resistência, com boa plasticidade e desempenho no processamento de soldadura e corte, mas com fraco desempenho na fundição.
É adequado para a fundição de componentes estruturais que suportam grandes cargas, tais como bases de apoio e braços de apoio. A fundição em areia e a fundição a baixa pressão são principalmente utilizadas para a produção.
A ZL205A é atualmente a liga de alumínio mais forte em utilização no mundo. Tem boa plasticidade e resistência à corrosão, excelente desempenho de corte e soldadura, mas fraco desempenho de fundição.
É adequado para a fundição de componentes estruturais que suportam grandes cargas e algumas peças com baixos requisitos de estanquidade ao ar. Pode ser utilizada a fundição em areia, a fundição a baixa pressão e a fundição de metal.
O ZL207 tem uma resistência muito elevada a altas temperaturas com um desempenho médio de fundição, desempenho de processamento de soldadura e corte, e baixa resistência à temperatura ambiente.
É adequado para fundir vários componentes estruturais que funcionam abaixo de 400 ℃, como carcaças de válvulas em motores de aeronaves e alguns componentes resistentes ao calor na indústria do petróleo. A fundição em areia e a fundição a baixa pressão são usadas principalmente para a produção.
O ZL209 tem maior resistência à tração, ponto de escoamento e resistência a altas temperaturas do que o ZL201A, com bom desempenho no processamento de soldadura e corte, mas fraco desempenho de fundição e alongamento.
É adequada para a fundição de vários componentes resistentes ao desgaste que funcionam a temperaturas mais elevadas, como as peças dos motores de combustão interna. A fundição em areia é utilizada principalmente para a produção.
A ZL301 é a liga de alumínio mais resistente à corrosão atualmente disponível, com bom desempenho de processamento de corte, desempenho de soldadura relativamente bom, alta resistência, bom desempenho de anodização, mas complexo processo de fundiçãoA utilização é complicada e fácil de produzir defeitos, tais como folgas e fissuras a quente.
É adequado para fundir várias peças com grandes cargas em meios corrosivos, como água do mar trabalhando a uma temperatura de 150 ℃, como vários componentes em embarcações marítimas, carcaças de bombas, impulsores, estruturas na indústria de petróleo. A fundição em areia é usada principalmente para produção.
O ZL303 tem melhor resistência a altas temperaturas do que o ZL301, boa resistência à corrosão (ligeiramente pior do que o ZL301), excelente desempenho no processamento de corte, bom desempenho de soldadura, melhor desempenho de fundição do que o ZL301, não pode ser tratado termicamente, resultando em propriedades mecânicas muito inferiores às do ZL301.
É adequado para a fundição de peças como motores de aviões, mísseis, motores de combustão interna, bombas químicas, bombas de óleo, caixas de bombas de gás petroquímicas, rotores, lâminas que suportam cargas médias em meios corrosivos como a água do mar, a indústria química e o gás. Fundição sob pressão e a fundição em areia são principalmente utilizadas.
O ZL305 tem um melhor desempenho de fundição e um tecido mais estável após o envelhecimento natural do que o ZL301 e o ZL303, devido à adição de Zn e à redução do teor de Mg. A tendência para formar folgas e fissuras a quente é reduzida devido à adição de oligoelementos Ti e Be, o que resulta em boas propriedades globais e numa forte resistência à corrosão sob tensão.
No entanto, suas propriedades mecânicas em altas temperaturas são ruins. É adequado para peças de fundição que suportam grandes cargas e trabalham em meios corrosivos, como água do mar, produtos químicos e gás abaixo de 100 ℃, como aeronaves, motores de combustão interna, bombas químicas, bombas de óleo, carcaças de bombas de gás petroquímico, rotores, lâminas. A fundição em areia é usada principalmente para produção.
O ZL401 tem um excelente desempenho de fundição, uma pequena tendência para a contração e a fissuração a quente, elevadas propriedades mecânicas, bom desempenho de processamento de soldadura e corte, mas elevada gravidade específica, baixa plasticidade e fraca resistência à corrosão.
É usado principalmente para fundição sob pressão e moldes de fundição, modelos e componentes estruturais em aeronaves, motores de combustão interna, veículos e outros produtos que funcionam a temperaturas não superiores a 200 ℃ e suportam cargas médias. Fundição sob pressão, fundição em areia e fundição de metal podem ser usadas.
| Série Alloy | País | Grau da liga | WB/% | Especificações padrão | ||||
| Si | Cu | Mg | Fe | Al | ||||
| Série AI-Si | China | YL102 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.05 | <1.2 | Subsídio | GB/T15115-94 |
| Japão | 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 | ||
| Rússia | AJ12 | 10.0-13.0 | <0.6 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Alemanha | AlSil2 | 11.0-13.5 | <0.10 | <0.05 | <1.0 | DIN1725 | ||
| Série AI-Si-Mg | China | YL104 | 8.0-10.5 | <0.30 | 0.17-0.30 | <1.0 | Subsídio | GB/T15115-94 |
| Japão | 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 | ||
| Rússia | AJl4 | 8.0-10.5 | <0.10 | 0.17-0.30 | <1.0 | TOCT2685-82 | ||
| Alemanha | 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 | Subsídio | GB/T15115-94 |
| YL113 | 9.6-12.0 | 1.5-3.5 | <0.30 | <1.2 | ||||
| Japão | 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 | ||||
| Rússia | AJl6 | 4.5-6.0 | 2.0-3.0 | <0.10 | <1.5 | TOCT2685-82 | ||
| Alemanha | AlSi8Cu3 | 7.5-9.5 | 2.0-3.5 | <0.30 | <1.3 | DIN1725 | ||
| Série AI-Mg | China | YL302 | 0.80-1.30 | <0.10 | 4.5-5.5 | <1.2 | Subsídio | GB/T15115-94 |
| Japão | 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 | ||
| Rússia | AlMg9 | <0.50 | <0.05 | 7.0-10.0 | <1.0 | DIN1725 | ||
(GB/T 1173-2013)
| Grau da liga | Código da liga | Método de fundição | Estado da liga | Resistência à tração Rm/MPa | Rácio de alongamento 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 liga | Grau da liga | Código da liga | Método de fundição | Estado da liga | Resistência à tração Rm/MPa | Rácio de alongamento A/% | Dureza Brinell HBW. |
| ≥ | |||||||
| Liga de 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 | |||
| Liga de 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 | |
| Liga de 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 do defeito:
As inclusões de escória de oxidação estão maioritariamente distribuídas na superfície superior das peças fundidas, nos cantos onde o molde não é ventilado. A fratura é maioritariamente cinzenta-branca ou amarela, detectada através de inspeção por raios X ou durante a maquinagem, e pode também ser encontrada durante a lavagem alcalina, lavagem ácida ou anodização.
Causas:
Características do defeito:
Os poros no interior da parede de fundição são geralmente redondos ou ovais, com uma superfície lisa, normalmente pele de óxido brilhante, por vezes amarelada como óleo. Os poros e bolhas superficiais podem ser encontrados através de jato de areia, e os poros e bolhas internos podem ser encontrados através de raios X ou maquinagem, aparecendo pretos na película de raios X.
Causas:
Características do defeito:
A porosidade de retração em peças fundidas de alumínio ocorre geralmente perto da porta interior, na raiz do tubo de elevação onde a secção é mais espessa, na junção de paredes grossas e finas e em áreas com paredes grandes e finas. A superfície da fratura aparece cinzenta ou amarela clara no estado fundido e torna-se cinzenta clara, amarela clara ou cinzenta-preta após o tratamento térmico. Nas películas de raios X, aparece como uma forma de nuvem, e a porosidade de encolhimento grave pode ser detectada por métodos como raios X, exame de fratura fluorescente de baixa ampliação.
Causas:
(1) Fissura de fundição
Desenvolve-se ao longo dos limites do grão, frequentemente acompanhada de segregação, é um tipo de fissura que se forma a temperaturas mais elevadas. Aparece geralmente em ligas com retração volumétrica significativa e em peças fundidas com formas mais complexas.
(2) Fissura por tratamento térmico
Causada por sobreaquecimento ou queima durante o tratamento térmico, apresentando-se frequentemente como fissuras transgranulares. Ocorre normalmente em ligas que geram tensões e têm um elevado coeficiente de expansão térmica durante um arrefecimento demasiado rápido, ou quando estão presentes outros defeitos metalúrgicos.
Causas:
(1) Limpar a superfície de separação, limpar a cavidade do molde, limpar a haste ejectora; melhorar o revestimento, melhorar o processo de pulverização; aumentar a força de aperto, aumentar a quantidade de metal vazado. Estas medidas podem ser implementadas através de operações simples.
(2) Ajustar os parâmetros do processo, força de injeção, velocidade de injeção, tempo de enchimento, tempo de abertura do molde, temperatura de vazamento, temperatura do molde, etc.
(3) Alterar os materiais, escolher lingotes de liga de alumínio de alta qualidade, alterar a proporção de novos materiais para materiais reciclados, melhorar o processo de fusão.
(4) Modificação do molde, modificação do sistema de vazamento, adição de portas internas, adição de ranhuras de transbordo, ranhuras de exaustão, etc.
Por exemplo, as razões para a geração de flash em peças fundidas sob pressão incluem:
(1) Papel de refinação das terras raras nas ligas de alumínio (os elementos de terras raras podem melhorar a morfologia das inclusões e purificar os limites dos grãos).
(2) Efeito de refinação das terras raras nas ligas de alumínio (inibição intencional do crescimento de cristais colunares e dendríticos para promover a formação de cristais equiaxiais finos, este processo é designado por tratamento de refinação do grão).
(3) Efeito de modificação de terras raras em ligas de alumínio-silício (Na fundição de ligas de Al-Si, a fase de Si irá transformar-se em fases frágeis em blocos ou em escamas em condições naturais, clivando gravemente a matriz, reduzindo a resistência e a plasticidade da liga, pelo que tem de ser alterada para uma forma favorável. O tratamento de modificação transforma o Si eutéctico de escamoso grosseiro em fibroso fino ou lamelar, melhorando assim o desempenho da liga.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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