Alumínio fundido ZL: Classes e usos em todo o mundo

I. Comparação dos graus de liga de alumínio entre diferentes países

Tabela internacional de comparação de graus de liga de alumínio

II. Principais características e aplicações das várias classes de ligas de alumínio (alumínio fundido ZL)

ZL101

Composição simples, fácil de fundir e moldar, bom desempenho de fundição, boa estanquidade ao ar e relativamente bom desempenho de soldadura e maquinagem, mas não elevadas propriedades mecânicas. Adequado para a fundição de várias peças com paredes finas, grandes áreas e formas complexas, e requisitos de baixa resistência, tais como caixas de bombas, caixas de velocidades, caixas de instrumentos (quadros) e peças em electrodomésticos. Utiliza-se principalmente a fundição em areia e a fundição em metal.

Zl101A

Devido ao facto de ter sido adicionada uma pequena quantidade de Ti à base de ZL101, que refinou os grãos e reforçou a estrutura da liga, o seu desempenho global é superior ao de ZL101 e ZL102, e tem uma melhor resistência à corrosão. Pode ser utilizada como peças fundidas de alta qualidade para vários componentes estruturais em estruturas de engenharia de carga geral e motociclos, automóveis, electrodomésticos e produtos para instrumentos. Atualmente, a sua utilização só perde para o ZL102. Utiliza-se maioritariamente a fundição em areia e a fundição em metal.

Zl102

A maior caraterística desta liga é a sua boa fluidez, outras propriedades são semelhantes às do ZL101, mas a sua estanquicidade é melhor do que a do ZL101. Pode ser utilizada para fundir várias peças fundidas sob pressão de forma complexa e de paredes finas e peças fundidas em metal ou em areia de paredes finas, de grande área e de forma complexa, com requisitos de baixa resistência. Quer se trate de peças fundidas sob pressão ou do tipo metal, peças fundidas em areia, é a variedade de liga de alumínio fundido mais utilizada em produtos civis.

Zl104

Devido ao facto de ter uma grande quantidade de cristais de trabalho e de ter sido adicionado Mn, compensa os efeitos nocivos do Fe misturado no material, tem um bom desempenho de fundição e uma excelente estanquidade ao ar, resistência à corrosão e um desempenho relativamente bom de soldadura e maquinagem, mas uma fraca resistência ao calor. Adequado para o fabrico de peças estruturais dinâmicas de forma complexa e de grandes dimensões com grandes cargas, tais como caixas de sobrealimentação, cabeças de cilindro, camisas de cilindro, etc., utilizando principalmente a fundição sob pressão, bem como a fundição em areia e a fundição de metal.

ZL105, ZL105A

Devido à adição de Cu, o teor de Si é reduzido, o seu desempenho de fundição e soldabilidade são piores do que o ZL104, mas a temperatura ambiente e a resistência a altas temperaturas, e o desempenho de maquinagem são melhores do que o ZL104, a plasticidade é ligeiramente inferior, e a resistência à corrosão é fraca.

Adequado para peças estruturais dinâmicas de forma complexa, de grandes dimensões e de carga pesada. Tais como carcaças de sobrealimentadores, cabeças de cilindro, camisas de cilindro, etc. O ZL105A reduziu o teor do elemento de impureza Fe no ZL105, melhorando a resistência da liga e tem melhores propriedades mecânicas do que o ZL105. É principalmente utilizado para a fundição de peças fundidas de alta qualidade.

ZL106

Devido ao aumento do teor de Si e à adição de quantidades vestigiais de Ti e Mn, o desempenho de fundição e o desempenho a altas temperaturas da liga são melhores do que os da ZL105, e também tem boa estanquidade ao ar e resistência à corrosão. Pode ser utilizada para componentes estruturais de suporte de carga geral e peças que exijam uma boa estanquidade ao ar e trabalhem a temperaturas mais elevadas. Utiliza-se principalmente a fundição em areia e a fundição em metal.

ZL107

O ZL107 tem um excelente desempenho de fundição e estanquidade ao ar, boas propriedades mecânicas, desempenho geral de soldadura e maquinagem e uma resistência à corrosão ligeiramente fraca. Adequado para o fabrico de peças estruturais que suportam cargas dinâmicas ou estáticas gerais e peças que requerem estanquidade ao ar. Principalmente utilizando fundição em areia.

ZL108

O ZL108 tem um elevado teor de Si e foi infiltrado com Mg, Cu, Mn, o que confere à liga um excelente desempenho de fundição, e também tem um pequeno coeficiente de expansão térmica, boa resistência ao desgaste, alta resistência e boa estabilidade térmica. Mas a resistência à corrosão é ligeiramente inferior. Adequado para fabricar pistões de motores de combustão interna e outras peças resistentes ao desgaste, bem como peças que requerem dimensões e volume estáveis. Utiliza principalmente a fundição sob pressão e a fundição em metal, mas também pode ser utilizada a fundição em areia.

ZL109

Trata-se de uma liga de Al-Si-Cu-Mg-Ni de liga complexa. Devido ao aumento do teor de Si e à adição de Ni, a liga tem um excelente desempenho de fundição e estanquidade ao ar, bem como uma maior resistência a altas temperaturas, uma melhor resistência ao desgaste e à corrosão e uma redução significativa do coeficiente de expansão linear e da densidade. Adequado para o fabrico de pistões de motores de combustão interna e peças resistentes ao desgaste que requerem dimensões e volume estáveis. Utiliza-se principalmente a fundição em metal e a fundição em areia.

ZL111

ZL111 é uma liga de liga complexa. Devido à adição de Mn e Ti, a liga tem um excelente desempenho de fundição, boa resistência à corrosão, estanquidade ao ar e elevada resistência. O seu desempenho de soldadura e maquinagem é médio.

Adequado para a fundição de peças estruturais dinâmicas de formas complexas e de carga pesada (tais como peças estruturais de motores de aeronaves, bombas de água, bombas de óleo, impulsores, etc.), peças que requerem uma boa estanquidade ao ar e trabalham a temperaturas mais elevadas. Utiliza-se principalmente a fundição em metal e a fundição em areia, mas também se pode utilizar a fundição sob pressão.

ZL114A

ZL112 é uma liga de liga complexa. Devido à adição de Mn e Ti, a liga tem um excelente desempenho de fundição, boa resistência à corrosão, estanquidade ao ar e elevada resistência. O seu desempenho de soldadura e maquinagem é médio.

Adequado para a fundição de peças estruturais dinâmicas de formas complexas e de carga pesada (tais como peças estruturais de motores de aeronaves, bombas de água, bombas de óleo, impulsores, etc.), peças que requerem uma boa estanquidade ao ar e trabalham a temperaturas mais elevadas. Utiliza-se principalmente a fundição em metal e a fundição em areia, mas também se pode utilizar a fundição sob pressão.

ZL115

Tem boa capacidade de fundição e elevadas propriedades mecânicas, sendo principalmente utilizado como componentes estruturais de engenharia e outras peças sujeitas a cargas pesadas, tais como corpos de válvulas, impulsores, etc. Utiliza-se principalmente a fundição em areia e a fundição em metal.

ZL116

Ao remover o Zn e o Sb da liga ZL115 e ao adicionar os oligoelementos Ti e Be, os grãos da liga são refinados e os efeitos nocivos do Fe de revista são reduzidos, dando assim à liga uma boa capacidade de fundição, estanquidade ao ar e propriedades mecânicas mais elevadas.

Adequado para a fundição de peças estruturais de potência que suportam cargas pesadas, tais como algumas peças em aviões e mísseis, e várias peças em produtos civis que requerem um bom desempenho global. Utiliza-se principalmente a fundição em areia e a fundição em metal.

ZL117

A liga ZL117 é uma liga hipereutéctica Al-Cu-Mg de liga complexa resistente ao desgaste. Devido ao facto de conter 19-22% Si e ter adicionado oligoelementos Mn e elementos de terras raras RE, a liga torna-se um material avançado resistente ao desgaste com muitas partículas primárias de Si de elevada dureza distribuídas numa matriz macia, e tem uma boa capacidade de fundição, bem como uma excelente resistência à temperatura ambiente e a altas temperaturas, e um baixo coeficiente de expansão térmica.

Adequado para a fundição de pistões de motores de combustão interna, pastilhas de travão e outras peças estruturais resistentes ao desgaste, activas e dimensionalmente estáveis, com elevada resistência. Utiliza-se principalmente a fundição de metal, mas a fundição em areia também pode ser utilizada.

Além disso, o Ministério da Indústria da Aviação desenvolveu três tipos de ligas de alumínio-silício (ZL112Y, ZL113Y, ZL117Y). Tanto a ZL112Y como a ZL113Y são ligas de fundição injetada Al-Si-Cu, ambas com boa capacidade de fundição, estanquidade ao ar e elevadas propriedades mecânicas, adequadas para peças de fundição que requerem resistência e temperatura de trabalho elevadas, boa estanquidade ao ar, bem como outras peças, como pistões, que requerem resistência ao desgaste, estabilidade dimensional e boas propriedades de transferência de calor.

Utiliza principalmente a fundição sob pressão, mas também pode utilizar a fundição em areia e a fundição em metal. Ao contrário da liga Zl108, reduz o teor de Si e aumenta o teor de Cu, o que melhora o reforço da solução sólida e o endurecimento por precipitação, pelo que o seu desempenho à temperatura ambiente e a altas temperaturas é melhor do que o da Zl108.

ZL201

ZL201 tem boa temperatura ambiente e propriedades mecânicas de alta temperatura, plasticidade geral, desempenho de soldagem e usinagem, mas baixa fluidez e tendência a rachaduras a quente e baixa resistência à corrosão. Adequado para fundir peças estruturais que trabalham em temperaturas mais altas (200-300 ℃) ou peças que suportam grandes cargas dinâmicas ou estáticas à temperatura ambiente, bem como peças que trabalham em baixas temperaturas (-70 ℃). Principalmente usando fundição em areia.

ZL201A

Esta liga reduz significativamente o teor de impurezas Fe e Si, e tem propriedades mecânicas a alta temperatura e à temperatura ambiente mais elevadas do que a ZL201. Possui bom desempenho de usinagem e soldagem, mas baixa capacidade de fundição. Ele pode ser usado para peças que funcionam a 300 ℃ ou suportam grandes cargas dinâmicas ou estáticas à temperatura ambiente. Principalmente usando fundição em areia.

ZL202

ZL202 tem relativamente boa capacidade de fundição e maior resistência a altas temperaturas, dureza e resistência ao desgaste, mas baixa resistência à corrosão. Adequado para peças de fundição que funcionam a uma temperatura de 250 ℃ com uma pequena carga, como cabeçotes de cilindro. Principalmente usando fundição em areia e fundição de metal.

ZL203

Como o ZL203 reduziu o conteúdo de Si, ele tem fluidez ligeiramente pobre, uma tendência maior a rachaduras a quente e resistência à corrosão relativamente pobre, mas tem boa resistência a altas temperaturas e desempenho de soldagem e usinagem. Adequado para peças de fundição que trabalham em temperaturas abaixo de 250 ℃ com pequenas cargas, bem como peças que suportam grandes cargas à temperatura ambiente, como peças de instrumentos, corpos de cárter, etc. Principalmente usando fundição em areia e fundição de baixa pressão.

ZL204A

Trata-se de uma liga de Al-Cu fundida de alta pureza e alta resistência, que também tem boa plasticidade e bom desempenho de soldadura e maquinagem, mas fraca capacidade de fundição. Adequado para a fundição de peças estruturais que suportam grandes cargas, tais como assentos de apoio, braços de apoio, etc. Utiliza-se principalmente a fundição em areia e a fundição a baixa pressão.

ZL205A

Esta é atualmente a liga de alumínio de maior resistência utilizada no mundo. Tem boa plasticidade e resistência à corrosão, excelente desempenho de maquinagem e soldadura, mas uma capacidade de fundição relativamente fraca. Adequado para a fundição de peças estruturais que suportam grandes cargas e algumas peças que não requerem alta estanqueidade. Utiliza principalmente a fundição em areia, a fundição a baixa pressão e também pode utilizar a fundição em metal.

ZL207

O ZL207 tem uma resistência muito elevada a altas temperaturas. Sua capacidade de fundição é média, e o desempenho de soldagem e usinagem também é médio, mas sua resistência à temperatura ambiente não é alta. Adequado para fundir várias peças estruturais que funcionam a temperaturas de 400 ℃, como corpos de válvulas em motores de aeronaves e alguns componentes resistentes ao calor na indústria de refino. Principalmente usando fundição em areia e fundição de baixa pressão.

ZL209

A resistência à tração, o ponto de escoamento e a resistência a altas temperaturas da liga ZL209 são todos superiores aos da ZL201A, e tem um melhor desempenho de soldadura e maquinagem, mas o seu desempenho de fundição e alongamento são inferiores. Adequado para a fundição de vários componentes que requerem resistência ao desgaste a temperaturas mais elevadas, tais como peças em motores de combustão interna, etc. Principalmente utilizando fundição em areia.

ZL301

Esta é uma das variedades mais resistentes à corrosão entre as ligas de alumínio existentes, com muito boa maquinabilidade e relativamente boa soldabilidade, alta resistência e bom desempenho de anodização, mas o processo de fundição é complexo, a operação é problemática e as peças fundidas são propensas a defeitos como porosidade e fissuração a quente.

Adequado para fundir várias peças com cargas significativas em meios corrosivos, como água do mar a temperaturas de trabalho abaixo de 150 ℃, como vários componentes dentro de caldeirões de navios marítimos, carcaças de bombas, impulsores, estruturas, etc., na indústria de petróleo, principalmente usando fundição em areia.

ZL303

Maior resistência a altas temperaturas do que o ZL301, boa resistência à corrosão (ligeiramente pior do que o ZL301), maquinabilidade superior, boa soldabilidade, melhor desempenho de fundição do que o ZL301, não pode ser tratado termicamente, resultando em propriedades mecânicas muito inferiores às do ZL301.

Adequado para peças de fundição como motores aeronáuticos, mísseis, motores de combustão interna, bombas químicas, bombas de óleo, carcaças de bombas de gás petroquímicas, rotores, lâminas, etc., que suportam cargas médias em meios corrosivos como água do mar, produtos químicos e gás. Utiliza-se principalmente a fundição sob pressão e a fundição em areia.

ZL305

A ZL305, devido à adição de Zn, reduziu o teor de Mg, e tanto o desempenho da fundição como a estabilidade estrutural após o envelhecimento natural são melhores do que os das ligas ZL301 e ZL303, com uma menor tendência para formar porosidade e fissuração a quente. Além disso, devido à adição de oligoelementos Ti e Be, esta liga tem um bom desempenho global, forte resistência à corrosão sob tensão, mas fracas propriedades mecânicas a altas temperaturas.

Adequado para peças de fundição que suportam grandes cargas em meios corrosivos como água do mar, produtos químicos e gás abaixo de 100 ℃, como motores aeronáuticos, motores de combustão interna, bombas químicas, bombas de óleo, carcaças de bombas de gás petroquímico, rotores, lâminas, etc. Principalmente usando fundição em areia.

ZL401

O ZL401 tem um desempenho de fundição muito bom, pequenas tendências para porosidade de retração e fissuração a quente, propriedades mecânicas mais elevadas, bom desempenho de soldadura e maquinagem, mas tem uma gravidade específica mais elevada, baixa plasticidade e fraca resistência à corrosão.

Freqüentemente usado para fundição sob pressão e moldes, modelos e peças estruturais em produtos como motores aeronáuticos, motores de combustão interna, veículos, etc., que funcionam a temperaturas não superiores a 200 ℃ e suportam cargas médias. Principalmente usando fundição sob pressão, bem como fundição em areia e metal.