Aleaciones de aluminio en fundición: Ventajas y limitaciones

I. Cuatro tipos de aleaciones de aluminio comúnmente utilizadas en fundición

1. Aleación de aluminio y silicio

También llamada "aluminio brillante al silicio" o "aluminio brillante al silicio". Tiene un buen rendimiento de fundición y resistencia al desgaste, un pequeño coeficiente de dilatación térmica, y es la aleación más variada y utilizada en las aleaciones de aluminio fundido, con un contenido de silicio de 10% a 25%.

A veces se añade magnesio de 0,2% a 0,6% a la aleación de silicio y aluminio, que se utiliza ampliamente en piezas estructurales como carcasas, bloques de cilindros, cajas y bastidores.

A veces, la adición de una cantidad adecuada de cobre y magnesio puede mejorar las propiedades mecánicas y la resistencia al calor de la aleación. Este tipo de aleación se utiliza mucho en la fabricación de componentes como los pistones.

(2) Aleación de aluminio y cobre

La aleación que contiene cobre de 4,5% a 5,3% tiene el mejor efecto de refuerzo, y la adición de manganeso y titanio puede mejorar significativamente la temperatura ambiente, la resistencia a alta temperatura y el rendimiento de la fundición. Se utiliza principalmente para fabricar piezas moldeadas en arena que soportan grandes cargas dinámicas y estáticas y no tienen formas complejas.

(3) Aleación de aluminio y zinc

Para mejorar el rendimiento, a menudo se añaden silicio y magnesio, lo que se conoce comúnmente como "zinc silicio aluminio brillante". En condiciones de fundición, la aleación tiene un efecto de enfriamiento, es decir, "autoenfriamiento".

Puede utilizarse sin tratamiento térmico, y tras el tratamiento térmico de modificación, las piezas fundidas tienen mayor resistencia. Después del tratamiento de estabilización, las dimensiones son estables, se utiliza comúnmente para hacer modelos, plantillas y soportes de equipos, etc.

(4) Aleación de aluminio y magnesio

La aleación de aluminio fundido con la menor densidad (2,55 g/cm³) y la mayor resistencia (unos 355 MPa), que contiene magnesio 12%, tiene el mejor efecto de refuerzo.

La aleación tiene buena resistencia a la corrosión en la atmósfera y el agua de mar, buenas propiedades mecánicas integrales y maquinabilidad a temperatura ambiente, y puede utilizarse para piezas como bases de radar, carcasas de motores de aviones, hélices, trenes de aterrizaje, y también como material decorativo.

II. Ventajas y desventajas de las aleaciones de aluminio fundido

1. Ventajas de las aleaciones de aluminio fundido:

(1) Buena calidad del producto:

• La precisión dimensional de las piezas fundidas es elevada, generalmente equivalente a los grados 6 a 7, pudiendo alcanzar incluso el grado 4;
• El acabado superficial es bueno, generalmente equivalente a los grados 5 a 8;
• La resistencia y la dureza son relativamente altas, con una resistencia generalmente de 25 a 30% superior a la de la fundición en arena, pero el alargamiento se reduce en unos 70%;
• Las dimensiones son estables, con buena intercambiabilidad;
• Capaz de fundir a presión piezas complejas de aluminio de paredes finas.

Por ejemplo, el grosor mínimo actual de las paredes de las piezas de aluminio fundido a presión de aleación de zinc puede alcanzar los 0,3 mm; en el caso de las piezas fundidas de aleación de aluminio, puede llegar a 0,5 mm; el diámetro mínimo del orificio de fundición es de 0,7 mm; el paso mínimo de la rosca es de 0,75 mm.

Alta eficiencia de producción:

• Alta productividad de la máquina, por ejemplo, el tipo JⅢ3 doméstico de máquina horizontal de fundición de aluminio a presión de cámara fría puede fundir aluminio a presión 600 a 700 veces en un promedio de ocho horas, y una pequeña máquina de fundición de aluminio a presión de cámara caliente puede fundir aluminio a presión 3000 a 7000 veces en promedio cada ocho horas;
• La vida útil del molde de aluminio de fundición a presión es larga, un conjunto de moldes de aluminio de fundición a presión, aleación de campana de aluminio de fundición a presión, puede durar cientos de miles de veces, incluso millones de veces; fácil de lograr la mecanización y automatización.

Excelentes efectos económicos:

Debido a las dimensiones precisas y el excelente acabado superficial de las piezas de aluminio fundido a presión. Generalmente, se utilizan directamente sin mecanizado posterior, o con muy poco mecanizado, mejorando así la utilización del metal y reduciendo una gran cantidad de equipos de procesamiento y horas de trabajo; los precios de fundición son baratos; es posible utilizar la fundición a presión combinada con otros... metales o materiales no metálicos. Esto ahorra tanto horas de trabajo de montaje como metal.

Desventajas de las aleaciones de aluminio fundido

Inclusiones de óxido

Características de los defectos: Las inclusiones de óxido se distribuyen sobre todo en la superficie superior de las piezas fundidas, en las esquinas del molde donde no hay ventilación. La fractura suele ser de color blanco grisáceo o amarillo, y puede descubrirse mediante inspección por rayos X o durante el mecanizado, así como durante el lavado con álcali, el lavado con ácido o el anodizado.

Poros y burbujas de gas

Características de los defectos: Los poros de gas en el interior de las paredes de fundición son generalmente redondos u ovalados, con una superficie lisa, por lo general de piel de óxido brillante, a veces con aspecto amarillo aceitoso. Los poros y burbujas superficiales pueden descubrirse mediante chorro de arena, y los poros y burbujas de gas internos pueden descubrirse mediante inspección radiográfica o durante el mecanizado, apareciendo negros en las películas radiográficas.

(3) Porosidad de contracción

Características de los defectos: Las piezas fundidas de aluminio generalmente desarrollan porosidad por contracción cerca de la compuerta interior, en la raíz de la contrahuella en secciones gruesas, en la transición entre paredes gruesas y delgadas, y en grandes áreas planas de paredes delgadas.

En estado bruto, la fractura tiene un aspecto gris, amarillo claro, y tras el tratamiento térmico, se vuelve amarillo grisáceo claro o negro grisáceo, apareciendo turbia en las radiografías. La porosidad por contracción filamentosa severa puede detectarse mediante métodos como los rayos X y la fluorescencia de fractura a bajo aumento.

(4) Grietas

1) Grietas de fundición

Se desarrollan a lo largo de los límites de grano, a menudo acompañadas de segregación, y son un tipo de grieta que se forma a temperaturas más elevadas. Son propensas a producirse en aleaciones con una importante contracción volumétrica y en piezas de fundición con formas complejas.

2) Grietas por tratamiento térmico

Causadas por el sobrecalentamiento o la sobrecombustión durante el tratamiento térmico, suelen aparecer como grietas transgranulares. Suelen producirse en aleaciones que generan tensiones y tienen un elevado coeficiente de dilatación térmica, y se enfrían demasiado bruscamente, o cuando existen otros defectos metalúrgicos.