Alluminio fuso ZL: Gradi e usi in tutto il mondo

I. Confronto tra i gradi delle leghe di alluminio nei diversi Paesi

Tabella comparativa internazionale dei gradi delle leghe di alluminio

II. Le principali caratteristiche e applicazioni dei vari gradi di leghe di alluminio (alluminio fuso ZL)

ZL101

Composizione semplice, facile da fondere e da colare, buone prestazioni di colata, buona tenuta all'aria e relativamente buone prestazioni di saldatura e lavorazione, ma non elevate proprietà meccaniche. È adatto per la fusione di vari pezzi con pareti sottili, grandi aree e forme complesse e requisiti di bassa resistenza, come alloggiamenti di pompe, scatole di ingranaggi, custodie di strumenti (telai) e parti di elettrodomestici. Utilizza principalmente la colata in sabbia e la colata in metallo.

Zl101A

Grazie all'aggiunta di una piccola quantità di Ti sulla base di ZL101, che ha raffinato i grani e rafforzato la struttura della lega, le sue prestazioni complessive sono superiori a quelle di ZL101 e ZL102 e hanno una migliore resistenza alla corrosione. Può essere utilizzata come getti di alta qualità per vari componenti strutturali di strutture ingegneristiche a carico generale e motocicli, automobili, elettrodomestici e prodotti strumentali. Il suo utilizzo è attualmente secondo solo allo ZL102. Si utilizza principalmente la colata in sabbia e la colata in metallo.

Zl102

La caratteristica principale di questa lega è la sua buona fluidità; le altre proprietà sono simili a quelle dello ZL101, ma la sua ermeticità è migliore di quella dello ZL101. Può essere utilizzata per la fusione di vari getti di forma complessa e a parete sottile e di getti in metallo o in sabbia a parete sottile e a grande superficie di forma complessa con requisiti di bassa resistenza. Che si tratti di pressofusioni o di getti in metallo o in sabbia, è la varietà di lega di alluminio per colata più utilizzata nei prodotti civili.

Zl104

Grazie alla presenza di una grande quantità di cristalli di lavoro e all'aggiunta di Mn, compensa gli effetti nocivi del Fe miscelato nel materiale, ha buone prestazioni di colata ed eccellente tenuta all'aria, resistenza alla corrosione e prestazioni relativamente buone di saldatura e lavorazione, ma scarsa resistenza al calore. È adatto per la produzione di parti strutturali dinamiche di forma complessa e di grandi dimensioni con carichi elevati, come alloggiamenti di sovralimentatori, teste di cilindri, canne di cilindri, ecc.

ZL105, ZL105A

A causa dell'aggiunta di Cu, il contenuto di Si è ridotto, le prestazioni di colata e saldabilità sono peggiori rispetto allo ZL104, ma la resistenza a temperatura ambiente e ad alta temperatura e le prestazioni di lavorazione sono migliori rispetto allo ZL104, la plasticità è leggermente inferiore e la resistenza alla corrosione è scarsa.

Adatto per parti strutturali dinamiche di forma complessa, di grandi dimensioni e con carichi elevati. Come gli alloggiamenti dei compressori, le teste dei cilindri, le canne dei cilindri, ecc. La ZL105A ha ridotto il contenuto dell'elemento di impurità Fe nella ZL105, migliorando la resistenza della lega e le proprietà meccaniche rispetto alla ZL105. Viene utilizzata soprattutto per la fusione di getti di alta qualità.

ZL106

Grazie all'aumento del contenuto di Si e all'aggiunta di tracce di Ti e Mn, le prestazioni della lega in fase di colata e ad alta temperatura sono migliori rispetto alla ZL105, oltre ad avere una buona tenuta all'aria e resistenza alla corrosione. Può essere utilizzata per componenti strutturali portanti e parti che richiedono una buona tenuta all'aria e che lavorano a temperature più elevate. Utilizza principalmente la colata in sabbia e la colata in metallo.

ZL107

Lo ZL107 ha eccellenti prestazioni di colata ed ermeticità, buone proprietà meccaniche, prestazioni generali di saldatura e lavorazione e una resistenza alla corrosione leggermente scarsa. È adatto per la produzione di parti strutturali che sopportano carichi dinamici o statici generali e di parti che richiedono l'ermeticità. Si utilizza prevalentemente la colata in sabbia.

ZL108

La ZL108 ha un elevato contenuto di Si ed è stata infiltrata con Mg, Cu, Mn, il che conferisce alla lega eccellenti prestazioni di fusione; inoltre, ha un piccolo coefficiente di espansione termica, una buona resistenza all'usura, un'elevata resistenza e una buona stabilità termica. Tuttavia, la resistenza alla corrosione è leggermente inferiore. È adatta alla produzione di pistoni di motori a combustione interna e di altre parti resistenti all'usura, nonché di parti che richiedono dimensioni e volumi stabili. Si utilizza principalmente la pressofusione e la colata di metallo, ma è possibile utilizzare anche la colata in sabbia.

ZL109

Si tratta di una lega complessa Al-Si-Cu-Mg-Ni. Grazie all'aumento del contenuto di Si e all'aggiunta di Ni, la lega presenta eccellenti prestazioni di colata e tenuta all'aria, oltre a una maggiore resistenza alle alte temperature, una migliore resistenza all'usura e alla corrosione e una significativa riduzione del coefficiente di espansione lineare e della densità. È adatta alla produzione di pistoni di motori a combustione interna e di parti resistenti all'usura che richiedono dimensioni e volumi stabili. Si utilizza principalmente la colata di metallo e la colata in sabbia.

ZL111

La ZL111 è una lega complessa. Grazie all'aggiunta di Mn e Ti, la lega presenta eccellenti prestazioni di fusione, buona resistenza alla corrosione, ermeticità ed elevata resistenza. Le sue prestazioni di saldatura e lavorazione sono nella media.

Adatto per la fusione di parti strutturali dinamiche di forma complessa e con carichi elevati (come parti strutturali di motori aeronautici, pompe dell'acqua, pompe dell'olio, giranti, ecc. Utilizza principalmente la colata di metallo e la colata in sabbia, ma può essere utilizzata anche la pressofusione.

ZL114A

La ZL112 è una lega complessa. Grazie all'aggiunta di Mn e Ti, la lega presenta eccellenti prestazioni di fusione, buona resistenza alla corrosione, ermeticità ed elevata resistenza. Le sue prestazioni di saldatura e lavorazione sono nella media.

Adatto per la fusione di parti strutturali dinamiche di forma complessa e con carichi elevati (come parti strutturali di motori aeronautici, pompe dell'acqua, pompe dell'olio, giranti, ecc. Utilizza principalmente la colata di metallo e la colata in sabbia, ma può essere utilizzata anche la pressofusione.

ZL115

Ha una buona colabilità e proprietà meccaniche elevate, utilizzate principalmente come componenti strutturali di ingegneria e altre parti sottoposte a carichi pesanti, come corpi valvola, giranti, ecc. Utilizza principalmente la colata in sabbia e la colata in metallo.

ZL116

Eliminando Zn e Sb dalla lega ZL115 e aggiungendo oligoelementi Ti e Be, i grani della lega si affinano e gli effetti nocivi del Fe di magazzino si riducono, conferendo alla lega una buona colabilità, ermeticità e proprietà meccaniche superiori.

Adatto per la fusione di parti strutturali di potenza che sopportano carichi pesanti, come alcune parti di aeroplani e missili e varie parti di prodotti civili che richiedono buone prestazioni globali. Utilizza principalmente la colata in sabbia e la colata in metallo.

ZL117

La lega ZL117 è una lega complessa Al-Cu-Mg ipereutettica resistente all'usura. Grazie alla presenza di 19-22% Si e all'aggiunta di oligoelementi Mn e terre rare RE, la lega diventa un materiale antiusura avanzato con molte particelle di Si primario ad alta durezza distribuite su una matrice morbida, con una buona colabilità, un'eccellente resistenza a temperatura ambiente e ad alta temperatura e un basso coefficiente di espansione termica.

Adatto per la fusione di pistoni di motori a combustione interna, pastiglie dei freni e altre parti strutturali attive dimensionalmente stabili e resistenti all'usura con elevata resistenza. Si utilizza principalmente la colata di metallo, ma può essere utilizzata anche la colata in sabbia.

Inoltre, il Ministero dell'Industria Aeronautica ha sviluppato tre tipi di leghe di alluminio-silicio (ZL112Y, ZL113Y, ZL117Y). Sia la ZL112Y che la ZL113Y sono leghe per pressofusione di Al-Si-Cu, entrambe con buone caratteristiche di colabilità, ermeticità ed elevate proprietà meccaniche, adatte per la fusione di parti che richiedono resistenza e temperatura di esercizio elevata, buona ermeticità e altre parti come i pistoni che richiedono resistenza all'usura, stabilità dimensionale e buone proprietà di trasferimento del calore.

Utilizza principalmente la pressofusione, ma può anche utilizzare la colata in sabbia e la colata in metallo. A differenza della lega Zl108, riduce il contenuto di Si e aumenta il contenuto di Cu, che migliora il rafforzamento in soluzione solida e l'indurimento per precipitazione, quindi le sue prestazioni a temperatura ambiente e ad alta temperatura sono migliori rispetto alla Zl108.

ZL201

Lo ZL201 ha buone proprietà meccaniche a temperatura ambiente e ad alta temperatura, plasticità generale, prestazioni di saldatura e lavorazione, ma scarsa fluidità e tendenza alla criccatura a caldo, nonché scarsa resistenza alla corrosione. È adatto per la fusione di parti strutturali che lavorano a temperature 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℃). Principalmente si utilizza la colata in sabbia.

ZL201A

Questa lega riduce notevolmente il contenuto di impurità Fe e Si e presenta proprietà meccaniche a temperatura ambiente e ad alta temperatura più elevate rispetto alla ZL201. Ha buone prestazioni di lavorazione e saldatura, ma scarsa colabilità. Può essere utilizzata per pezzi che lavorano a 300℃ o che sopportano grandi carichi dinamici o statici a temperatura ambiente. Si utilizza principalmente la colata in sabbia.

ZL202

ZL202 ha una colabilità relativamente buona e una maggiore resistenza alle alte temperature, durezza e resistenza all'usura, ma una scarsa resistenza alla corrosione. È adatto per la fusione di parti che lavorano a una temperatura di 250℃ con un carico ridotto, come le teste dei cilindri. Si utilizza principalmente la colata in sabbia e la colata in metallo.

ZL203

Poiché lo ZL203 ha un contenuto ridotto di Si, presenta una fluidità leggermente scarsa, una maggiore tendenza alle cricche a caldo e una resistenza alla corrosione relativamente scarsa, ma ha una buona resistenza alle alte temperature e prestazioni di saldatura e lavorazione. È adatto per la fusione di parti che lavorano a temperature inferiori a 250℃ con piccoli carichi, nonché per parti che sopportano grandi carichi a temperatura ambiente, come parti di strumenti, corpi di carter, ecc. Utilizza principalmente la colata in sabbia e la colata a bassa pressione.

ZL204A

Si tratta di una lega Al-Cu fusa ad alta purezza e ad alta resistenza, che presenta anche una buona plasticità e buone prestazioni di saldatura e lavorazione, ma una scarsa colabilità. È adatta per la fusione di parti strutturali che sopportano grandi carichi, come sedili di supporto, bracci di supporto, ecc. Si utilizza principalmente la colata in sabbia e la colata a bassa pressione.

ZL205A

Attualmente è la lega di alluminio a più alta resistenza utilizzata al mondo. Ha una buona plasticità e resistenza alla corrosione, eccellenti prestazioni di lavorazione e saldatura, ma una colabilità relativamente scarsa. È adatta alla fusione di parti strutturali che sopportano grandi carichi e di alcune parti che non richiedono un'elevata ermeticità. Utilizza principalmente la colata in sabbia, la colata a bassa pressione e può anche utilizzare la colata in metallo.

ZL207

Lo ZL207 ha una resistenza molto elevata alle alte temperature. La sua colabilità è media e anche le prestazioni di saldatura e lavorazione sono medie, ma la sua resistenza a temperatura ambiente non è elevata. È adatto per la fusione di varie parti strutturali che lavorano a temperature di 400℃, come i corpi valvola dei motori degli aerei e alcuni componenti resistenti al calore nell'industria della raffinazione. Si utilizza principalmente la colata in sabbia e la colata a bassa pressione.

ZL209

La resistenza alla trazione, il punto di snervamento e la resistenza alle alte temperature della lega ZL209 sono tutti superiori a quelli della ZL201A, e presenta migliori prestazioni di saldatura e lavorazione, ma le prestazioni di colata e l'allungamento sono inferiori. È adatta per la fusione di vari componenti che richiedono resistenza all'usura a temperature elevate, come le parti dei motori a combustione interna, ecc. Si utilizza prevalentemente la colata in sabbia.

ZL301

Si tratta di una delle varietà più resistenti alla corrosione tra le leghe di alluminio esistenti, con un'ottima lavorabilità e una saldabilità relativamente buona, un'elevata resistenza e buone prestazioni di anodizzazione, ma il processo di fusione è complesso, il funzionamento è problematico e i getti sono soggetti a difetti come porosità e cricche a caldo.

Adatto per la fusione di varie parti con carichi significativi in mezzi corrosivi come l'acqua di mare a temperature di esercizio inferiori a 150℃, come vari componenti all'interno di calderoni di navi marine, involucri di pompe, giranti, telai, ecc. nell'industria petrolifera, utilizzando principalmente la colata in sabbia.

ZL303

Resistenza alle alte temperature superiore a quella dello ZL301, buona resistenza alla corrosione (leggermente peggiore dello ZL301), lavorabilità superiore, buona saldabilità, migliori prestazioni di colata rispetto allo ZL301, non può essere trattato termicamente, con conseguenti proprietà meccaniche molto inferiori rispetto allo ZL301.

Adatto per la fusione di parti come motori aeronautici, missili, motori a combustione interna, pompe chimiche, pompe petrolifere, involucri di pompe per gas petrolchimici, rotori, pale, ecc. che sopportano carichi medi in mezzi corrosivi come acqua di mare, prodotti chimici e gas. Utilizziamo principalmente la colata a pressione e la colata in sabbia.

ZL305

La ZL305, grazie all'aggiunta di Zn, ha ridotto il contenuto di Mg, e sia le prestazioni di colata che la stabilità strutturale dopo l'invecchiamento naturale sono migliori di quelle delle leghe ZL301 e ZL303, con una minore tendenza a formare porosità e cricche a caldo. Inoltre, a causa dell'aggiunta di oligoelementi Ti e Be, questa lega ha buone prestazioni globali, forte resistenza alla corrosione sotto sforzo, ma scarse proprietà meccaniche alle alte temperature.

Adatto per la fusione di parti che sopportano grandi carichi in mezzi corrosivi come acqua di mare, prodotti chimici e gas inferiori a 100℃, come motori aeronautici, motori a combustione interna, pompe chimiche, pompe petrolifere, involucri di pompe per gas petrolchimici, rotori, pale, ecc. Utilizzando principalmente la colata in sabbia.

ZL401

Lo ZL401 ha ottime prestazioni di colata, una ridotta tendenza alla porosità da ritiro e alle cricche a caldo, proprietà meccaniche superiori, buone prestazioni di saldatura e lavorazione, ma ha un peso specifico più elevato, una bassa plasticità e una scarsa resistenza alla corrosione.

Spesso utilizzata per la pressofusione e gli stampi, le sagome e le parti strutturali di prodotti come motori aeronautici, motori a combustione interna, veicoli, ecc. che lavorano a temperature non superiori a 200℃ e sopportano carichi medi. Si utilizza principalmente la colata a pressione, nonché la colata in sabbia e in metallo.