Aluminio fundido ZL: Calidades y usos en todo el mundo

I. Comparación de las calidades de las aleaciones de aluminio entre distintos países

Tabla comparativa internacional de grados de aleación de aluminio

II. Principales características y aplicaciones de las distintas calidades de aleaciones de aluminio (fundición de aluminio ZL)

ZL101

Composición simple, fácil de fundir y colar, buen rendimiento de colada, buena hermeticidad, y relativamente buen rendimiento de soldadura y mecanizado, pero no altas propiedades mecánicas. Adecuado para la fundición de diversas piezas con paredes finas, grandes superficies y formas complejas, y requisitos de baja resistencia, como carcasas de bombas, cajas de engranajes, cajas de instrumentos (bastidores) y piezas de electrodomésticos. Se utiliza principalmente la fundición en arena y la fundición de metales.

Zl101A

Debido a que se añadió una pequeña cantidad de Ti sobre la base de ZL101, lo que refinó los granos y reforzó la estructura de la aleación, su rendimiento integral es superior al de ZL101 y ZL102, y tiene mejor resistencia a la corrosión. Puede utilizarse como fundición de alta calidad para diversos componentes estructurales en estructuras de ingeniería de carga general y motocicletas, automóviles, electrodomésticos y productos de instrumentación. Su uso es actualmente el segundo después del ZL102. Se utiliza sobre todo en fundición en arena y fundición de metal.

Zl102

La mayor característica de esta aleación es su buena fluidez, otras propiedades son similares al ZL101, pero su hermeticidad es mejor que el ZL101. Se puede utilizar para la fundición a presión de diversas formas complejas y paredes finas, así como para piezas de fundición de metal o de arena de paredes finas, gran superficie y formas complejas con requisitos de baja resistencia. Tanto si se trata de piezas moldeadas a presión como de piezas moldeadas en arena de tipo metálico, es la variedad de aleación de aluminio para fundición más utilizada en productos civiles.

Zl104

Debido a que tiene una gran cantidad de cristales de trabajo y se le ha añadido Mn, compensa los efectos nocivos del Fe mezclado en el material, tiene un buen rendimiento de fundición y una excelente hermeticidad, resistencia a la corrosión, y un rendimiento relativamente bueno de soldadura y mecanizado, pero escasa resistencia al calor. Adecuado para fabricar piezas estructurales dinámicas de formas complejas y gran tamaño con grandes cargas, como carcasas de sobrealimentación, culatas, camisas de cilindro, etc., utilizando principalmente la fundición a presión, así como la fundición en arena y la fundición de metal.

ZL105, ZL105A

Debido a la adición de Cu, el contenido de Si se reduce, su rendimiento de fundición y soldabilidad son peores que ZL104, pero la resistencia a temperatura ambiente y alta temperatura, y el rendimiento de mecanizado son mejores que ZL104, la plasticidad es ligeramente inferior, y la resistencia a la corrosión es pobre.

Adecuado para piezas estructurales dinámicas de formas complejas, grandes dimensiones y cargas pesadas. Como carcasas de sobrealimentadores, culatas, camisas de cilindros, etc. ZL105A ha reducido el contenido del elemento de impureza Fe en ZL105, mejorando la resistencia de la aleación y tiene mejores propiedades mecánicas que ZL105. Se utiliza sobre todo para la fundición de piezas de alta calidad.

ZL106

Debido al mayor contenido de Si y a la adición de trazas de Ti y Mn, las prestaciones de fundición y a altas temperaturas de la aleación son mejores que las de ZL105, y también presenta una buena hermeticidad y resistencia a la corrosión. Puede utilizarse para componentes estructurales de carga general y piezas que requieran una buena estanqueidad al aire y trabajar a temperaturas más elevadas. Se utiliza principalmente en fundición en arena y fundición de metal.

ZL107

ZL107 tiene un excelente rendimiento de fundición y estanqueidad, buenas propiedades mecánicas, rendimiento general de soldadura y mecanizado, y una resistencia a la corrosión ligeramente pobre. Adecuado para fabricar piezas estructurales que soporten cargas dinámicas o estáticas generales y piezas que requieran estanqueidad al aire. Principalmente mediante fundición en arena.

ZL108

ZL108 tiene un alto contenido de Si y se ha infiltrado con Mg, Cu, Mn, lo que confiere a la aleación un excelente rendimiento de fundición, y también tiene un pequeño coeficiente de expansión térmica, buena resistencia al desgaste, alta resistencia y buena estabilidad térmica. Pero la resistencia a la corrosión es ligeramente inferior. Adecuada para fabricar pistones de motores de combustión interna y otras piezas resistentes al desgaste, así como piezas que requieren dimensiones y volumen estables. Se utiliza principalmente la fundición a presión y la fundición de metal, pero también puede utilizarse la fundición en arena.

ZL109

Se trata de una aleación compleja de Al-Si-Cu-Mg-Ni. Debido al aumento del contenido de Si y a la adición de Ni, la aleación presenta un excelente rendimiento de fundición y estanqueidad, así como una mayor resistencia a altas temperaturas, una mejor resistencia al desgaste y a la corrosión, y una reducción significativa del coeficiente de dilatación lineal y de la densidad. Es adecuada para fabricar pistones de motores de combustión interna y piezas resistentes al desgaste que requieren dimensiones y volumen estables. Se utiliza principalmente la fundición de metales y la fundición en arena.

ZL111

ZL111 es una aleación de aleación compleja. Debido a la adición de Mn y Ti, la aleación tiene un excelente rendimiento de fundición, buena resistencia a la corrosión, hermeticidad y alta resistencia. Sus prestaciones de soldadura y mecanizado son medias.

Adecuada para la fundición de piezas estructurales dinámicas de formas complejas y cargas pesadas (como piezas estructurales de motores aeronáuticos, bombas de agua, bombas de aceite, impulsores, etc.), piezas que requieren una buena estanqueidad y trabajan a temperaturas elevadas. Se utiliza principalmente la fundición de metales y la fundición en arena, pero también puede utilizarse la fundición a presión.

ZL114A

ZL112 es una aleación de aleación compleja. Debido a la adición de Mn y Ti, la aleación tiene un excelente rendimiento de fundición, buena resistencia a la corrosión, hermeticidad y alta resistencia. Sus prestaciones de soldadura y mecanizado son medias.

Adecuada para la fundición de piezas estructurales dinámicas de formas complejas y cargas pesadas (como piezas estructurales de motores aeronáuticos, bombas de agua, bombas de aceite, impulsores, etc.), piezas que requieren una buena estanqueidad y trabajan a temperaturas elevadas. Se utiliza principalmente la fundición de metales y la fundición en arena, pero también puede utilizarse la fundición a presión.

ZL115

Tiene buena colabilidad y altas propiedades mecánicas, se utiliza principalmente como componentes estructurales de ingeniería y otras piezas sometidas a cargas pesadas, como cuerpos de válvulas, impulsores, etc. Utiliza principalmente fundición en arena y fundición de metal.

ZL116

Al eliminar el Zn y el Sb de la aleación ZL115 y añadir oligoelementos Ti y Be, se refinan los granos de la aleación y se reducen los efectos nocivos del cargador Fe, lo que confiere a la aleación una buena colabilidad, hermeticidad y mayores propiedades mecánicas.

Adecuado para la fundición de piezas estructurales de potencia que soportan cargas pesadas, como algunas piezas de aviones y misiles, y diversas piezas de productos civiles que requieren un buen rendimiento integral. Utiliza principalmente fundición en arena y fundición de metal.

ZL117

La aleación ZL117 es una aleación compleja Al-Cu-Mg hipereutéctica resistente al desgaste. Dado que contiene 19-22% Si y se le han añadido oligoelementos Mn y elementos de tierras raras RE, la aleación se convierte en un material avanzado resistente al desgaste con muchas partículas de Si primario de alta dureza distribuidas en una matriz blanda, y presenta una buena colabilidad, así como una excelente resistencia a temperatura ambiente y a altas temperaturas, y un bajo coeficiente de dilatación térmica.

Adecuada para la fundición de pistones de motores de combustión interna, pastillas de freno y otras piezas estructurales activas resistentes al desgaste, dimensionalmente estables y de alta resistencia. Principalmente utilizando la fundición de metal, pero también se puede utilizar la fundición en arena.

Además, el Ministerio de Industria Aeronáutica ha desarrollado tres tipos de aleaciones de aluminio-silicio (ZL112Y, ZL113Y, ZL117Y). Tanto ZL112Y como ZL113Y son aleaciones de fundición a presión de Al-Si-Cu, ambas con buena colabilidad, hermeticidad y altas propiedades mecánicas, adecuadas para piezas de fundición que requieren que la resistencia y la temperatura de trabajo sean altas, buena hermeticidad, así como otras piezas como pistones que requieren resistencia al desgaste, estabilidad dimensional y buenas propiedades de transferencia de calor.

Principalmente se utiliza la fundición a presión, pero también se puede utilizar la fundición en arena y la fundición de metal. A diferencia de la aleación Zl108, reduce el contenido de Si y aumenta el contenido de Cu, lo que mejora el fortalecimiento de la solución sólida y el endurecimiento por precipitación, por lo que su temperatura ambiente y el rendimiento a alta temperatura son mejores que Zl108.

ZL201

El ZL201 tiene buenas propiedades mecánicas a temperatura ambiente y a altas temperaturas, plasticidad general, rendimiento en soldadura y mecanizado, pero poca fluidez y tendencia al agrietamiento en caliente, y escasa resistencia a la corrosión. Adecuado para la fundición de piezas estructurales que trabajan a temperaturas más altas (200-300℃) o piezas que soportan grandes cargas dinámicas o estáticas a temperatura ambiente, así como piezas que trabajan a bajas temperaturas (-70℃). Principalmente se utiliza la fundición en arena.

ZL201A

Esta aleación reduce en gran medida el contenido de impurezas Fe y Si, y tiene unas propiedades mecánicas a temperatura ambiente y a alta temperatura superiores a las de ZL201. Presenta buenas prestaciones de mecanizado y soldadura, pero escasa colabilidad. Puede utilizarse para piezas que trabajen a 300℃ o soporten grandes cargas dinámicas o estáticas a temperatura ambiente. Principalmente se utiliza la fundición en arena.

ZL202

ZL202 tiene relativamente buena colabilidad y mayor resistencia a altas temperaturas, dureza y resistencia al desgaste, pero escasa resistencia a la corrosión. Adecuado para piezas de fundición que trabajan a una temperatura de 250℃ con una carga pequeña, como las culatas. Principalmente se utiliza la fundición en arena y la fundición de metal.

ZL203

Dado que el ZL203 tiene un contenido reducido de Si, presenta una fluidez ligeramente deficiente, una mayor tendencia al agrietamiento en caliente y una resistencia a la corrosión relativamente pobre, pero tiene una buena resistencia a altas temperaturas y un buen rendimiento en soldadura y mecanizado. Adecuado para piezas de fundición que trabajan a temperaturas inferiores a 250℃ con cargas pequeñas, así como piezas que soportan grandes cargas a temperatura ambiente, como piezas de instrumentos, cuerpos de cárter, etc. Utilizando principalmente fundición en arena y fundición a baja presión.

ZL204A

Se trata de una aleación de fundición de Al-Cu de gran pureza y alta resistencia, que también tiene buena plasticidad y buenas prestaciones de soldadura y mecanizado, pero escasa colabilidad. Adecuada para la fundición de piezas estructurales que soportan grandes cargas, como asientos de soporte, brazos de soporte, etc. Se utiliza principalmente la fundición en arena y la fundición a baja presión.

ZL205A

Actualmente es la aleación de aluminio de mayor resistencia utilizada en el mundo. Tiene buena plasticidad y resistencia a la corrosión, excelentes prestaciones de mecanizado y soldadura, pero una colabilidad relativamente pobre. Adecuada para la fundición de piezas estructurales que soportan grandes cargas y algunas piezas que no requieren una elevada hermeticidad. Principalmente se utiliza la fundición en arena, la fundición a baja presión, y también se puede utilizar la fundición de metal.

ZL207

El ZL207 tiene una resistencia a altas temperaturas muy elevada. Su colabilidad es media, y sus prestaciones de soldadura y mecanizado también son medias, pero su resistencia a temperatura ambiente no es alta. Adecuado para la fundición de diversas piezas estructurales que trabajan a temperaturas de 400℃, como los cuerpos de las válvulas de los motores aeronáuticos, y algunos componentes resistentes al calor en la industria de refinado. Se utiliza principalmente la fundición en arena y la fundición a baja presión.

ZL209

La resistencia a la tracción, el límite elástico y la resistencia a altas temperaturas de la aleación ZL209 son superiores a los de la ZL201A, y tiene mejores prestaciones de soldadura y mecanizado, pero sus prestaciones de fundición y alargamiento son inferiores. Adecuada para la fundición de diversos componentes que requieren resistencia al desgaste a altas temperaturas, como piezas de motores de combustión interna, etc. Se utiliza sobre todo la fundición en arena.

ZL301

Se trata de una de las variedades más resistentes a la corrosión entre las aleaciones de aluminio existentes, con muy buena maquinabilidad y relativamente buena soldabilidad, alta resistencia y buen rendimiento de anodizado, pero el proceso de fundición es complejo, la operación es problemática y las piezas fundidas son propensas a defectos como la porosidad y el agrietamiento en caliente.

Adecuado para la fundición de diversas piezas con cargas significativas en medios corrosivos como el agua de mar a temperaturas de trabajo inferiores a 150℃, como diversos componentes del interior de calderas de buques marinos, carcasas de bombas, impulsores, bastidores, etc., en la industria petrolera, utilizando principalmente la fundición en arena.

ZL303

Mayor resistencia a altas temperaturas que ZL301, buena resistencia a la corrosión (ligeramente peor que ZL301), maquinabilidad superior, buena soldabilidad, mejor rendimiento de fundición que ZL301, no puede tratarse térmicamente, lo que da lugar a propiedades mecánicas muy inferiores a las de ZL301.

Adecuada para piezas de fundición como motores de aviones, misiles, motores de combustión interna, bombas químicas, bombas de aceite, carcasas de bombas de gas petroquímicas, rotores, palas, etc., que soportan cargas medias en medios corrosivos como agua de mar, productos químicos y gas. Se utiliza principalmente la fundición a presión y la fundición en arena.

ZL305

ZL305, debido a la adición de Zn, ha reducido el contenido de Mg, y tanto el rendimiento de colada como la estabilidad estructural tras el envejecimiento natural son mejores que los de las aleaciones ZL301 y ZL303, con una menor tendencia a formar porosidad y agrietamiento en caliente. Además, debido a la adición de oligoelementos Ti y Be, esta aleación tiene un buen rendimiento integral, una fuerte resistencia a la corrosión bajo tensión, pero pobres propiedades mecánicas a altas temperaturas.

Adecuado para piezas de fundición que soportan grandes cargas en medios corrosivos como agua de mar, productos químicos y gas por debajo de 100℃, como motores aeronáuticos, motores de combustión interna, bombas químicas, bombas de aceite, carcasas de bombas de gas petroquímicas, rotores, palas, etc. Se utiliza principalmente la fundición en arena.

ZL401

ZL401 tiene muy buen rendimiento de fundición, poca tendencia a la porosidad por contracción y al agrietamiento en caliente, propiedades mecánicas más elevadas, buen rendimiento de soldadura y mecanizado, pero tiene un peso específico más elevado, baja plasticidad y escasa resistencia a la corrosión.

A menudo se utiliza para fundición a presión y moldes, plantillas y piezas estructurales en productos como motores aeronáuticos, motores de combustión interna, vehículos, etc., que trabajan a temperaturas no superiores a 200℃ y soportan cargas medias. Se utiliza principalmente la fundición a presión, así como la fundición en arena y en metal.