Ligas de alumínio em fundição: Vantagens e limitações

I. Quatro tipos de ligas de alumínio normalmente utilizados na fundição

1. Liga de alumínio-silício

Também chamado de "alumínio silício brilhante" ou "alumínio silício brilhante". Tem um bom desempenho de fundição e resistência ao desgaste, um pequeno coeficiente de expansão térmica, e é a liga mais variada e amplamente utilizada em ligas de alumínio fundido, contendo 10% a 25% de silício.

Por vezes, são adicionados 0,2% a 0,6% de magnésio à liga de silício-alumínio, que é amplamente utilizada em peças estruturais, tais como cascos, blocos de cilindros, caixas e quadros.

Por vezes, a adição de uma quantidade adequada de cobre e de magnésio pode melhorar as propriedades mecânicas e a resistência ao calor da liga. Este tipo de liga é muito utilizado no fabrico de componentes como os pistões.

(2) Liga de alumínio-cobre

A liga contendo 4,5% a 5,3% de cobre tem o melhor efeito de reforço, e a adição de manganês e titânio pode melhorar significativamente a temperatura ambiente, a resistência a altas temperaturas e o desempenho da fundição. Utilizada principalmente para fazer peças fundidas em areia que suportam grandes cargas dinâmicas e estáticas e não têm uma forma complexa.

(3) Liga de alumínio-zinco

Para melhorar o desempenho, são frequentemente adicionados silício e magnésio, vulgarmente conhecido como "zinco silício alumínio brilhante". Em condições de fundição, a liga tem um efeito de arrefecimento, ou seja, "auto-refrigeração".

Pode ser utilizado sem tratamento térmico e, após tratamento térmico de modificação, as peças fundidas têm maior resistência. Após o tratamento de estabilização, as dimensões são estáveis, normalmente utilizadas para fazer modelos, gabaritos e suportes de equipamento, etc.

(4) Liga de alumínio-magnésio

A liga de alumínio fundido com a menor densidade (2,55g/cm³) e a maior resistência (cerca de 355MPa), contendo magnésio 12%, tem o melhor efeito de reforço.

A liga tem boa resistência à corrosão na atmosfera e na água do mar, boas propriedades mecânicas globais e maquinabilidade à temperatura ambiente, e pode ser utilizada para peças como bases de radar, carcaças de motores de aeronaves, hélices, trens de aterragem e também como materiais decorativos.

II. Vantagens e desvantagens das ligas de alumínio fundido

1. Vantagens das ligas de alumínio fundido:

(1) Boa qualidade do produto:

• A precisão dimensional das peças fundidas é elevada, geralmente equivalente aos graus 6 a 7, podendo mesmo atingir o grau 4;
• O acabamento superficial é bom, geralmente equivalente aos graus 5 a 8;
• A resistência e a dureza são relativamente elevadas, sendo a resistência geralmente 25 a 30% superior à da fundição em areia, mas o alongamento é reduzido em cerca de 70%;
• As dimensões são estáveis, com boa permutabilidade;
• Capaz de fundir sob pressão peças fundidas de alumínio complexas de paredes finas.

Por exemplo, a espessura mínima atual da parede das peças de alumínio fundido em liga de zinco pode atingir 0,3 mm; para peças fundidas em liga de alumínio, pode atingir 0,5 mm; o diâmetro mínimo do furo de fundição é de 0,7 mm; o passo mínimo da rosca é de 0,75 mm.

Elevada eficiência de produção:

• Alta produtividade da máquina, por exemplo, a máquina doméstica de alumínio de fundição sob pressão com câmara fria horizontal do tipo JⅢ3 pode fundir alumínio 600 a 700 vezes em uma média de oito horas, e uma pequena máquina de alumínio de fundição sob pressão com câmara quente pode fundir alumínio 3000 a 7000 vezes em média a cada oito horas;
• A vida útil do molde de alumínio para fundição injetada é longa, um conjunto de moldes de alumínio para fundição injetada, liga de sino de alumínio para fundição injetada, pode durar centenas de milhares de vezes, até milhões de vezes; fácil de conseguir mecanização e automação.

Excelentes efeitos económicos:

Devido às dimensões exactas e ao excelente acabamento superficial das peças de alumínio fundido sob pressão. Geralmente, são utilizadas diretamente sem maquinagem adicional, ou com muito pouca maquinagem, melhorando assim a utilização do metal e reduzindo uma grande quantidade de equipamento de processamento e horas de trabalho; os preços de fundição são baratos; é possível utilizar fundição sob pressão combinada com outros metais ou materiais não metálicos. Isto permite poupar horas de trabalho de montagem e metal.

Desvantagens das ligas de alumínio fundido

Inclusões de óxido

Características do defeito: As inclusões de óxido estão maioritariamente distribuídas na superfície superior das peças fundidas, nos cantos do molde onde não há ventilação. A fratura tem frequentemente um aspeto branco-acinzentado ou amarelo e pode ser descoberta através da inspeção por raios X ou durante a maquinagem, bem como durante a lavagem alcalina, a lavagem ácida ou a anodização.

Poros e bolhas de gás

Características do defeito: Os poros de gás no interior das paredes da peça fundida são geralmente redondos ou ovais, com uma superfície lisa, normalmente pele de óxido brilhante, por vezes com um aspeto amarelo-óleo. Os poros e bolhas da superfície podem ser descobertos através de jato de areia e os poros e bolhas de gás internos podem ser descobertos através de inspeção por raios X ou durante a maquinagem, aparecendo pretos nas películas de raios X.

(3) Porosidade de retração

Características dos defeitos: As peças fundidas de alumínio desenvolvem geralmente porosidade de retração perto da porta interior, na raiz do tubo ascendente em secções espessas, na transição entre paredes espessas e finas e em grandes áreas planas de paredes finas.

No estado fundido, a fratura aparece cinzenta, amarela clara e, após tratamento térmico, torna-se cinzenta-amarela clara ou cinzenta-preta, aparecendo turva nas películas de raios X. A porosidade de retração filamentosa grave pode ser detectada por métodos como a fluorescência de raios X e de fratura de baixa ampliação.

(4) Fissuras

1) Fissuras de fundição

Desenvolvem-se ao longo dos limites do grão, frequentemente acompanhadas de segregação, e são um tipo de fissura que se forma a temperaturas mais elevadas. São propensas a ocorrer em ligas com retração volumétrica significativa e em peças fundidas com formas complexas.

2) Fissuras de tratamento térmico

Causadas por sobreaquecimento ou queima excessiva durante o tratamento térmico, aparecendo frequentemente como fissuras transgranulares. Ocorrem normalmente em ligas que geram tensão e têm um elevado coeficiente de expansão térmica, e arrefecem demasiado abruptamente, ou quando estão presentes outros defeitos metalúrgicos.