A fundição por gravidade é um processo amplamente utilizado na fundição. Antes do início de um projeto de fundição, a seleção do material é frequentemente um dos primeiros desafios. Que materiais são adequados para a fundição por gravidade?
Hoje, vamos analisar as propriedades dos materiais e as aplicações de várias ligas de alumínio adequadas para a fundição por gravidade em molde.
Ligas de alumínio-silício para fundição por gravidade em molde
A maioria das ligas de alumínio habitualmente utilizadas na fundição por gravidade pertence à família das ligas de alumínio com silício. A razão pela qual estes materiais são adequados para a fundição por gravidade reside principalmente no desempenho de fundição proporcionado pelo silício.
O silício pode melhorar a fluidez do alumínio fundido, permitindo que o metal líquido preencha o molde metálico com maior facilidade. Na fundição por gravidade, que depende do próprio peso do metal fundido para completar o enchimento do molde, a fluidez é muito importante. Se o material não tiver fluidez suficiente, as áreas de paredes finas, as nervuras, os cantos ou as secções mais distantes têm maior probabilidade de apresentar imperfeições de vazamento, fechos a frio ou perfis incompletos.
Embora as ligas de alumínio-silício apresentem boa fluidez e moldabilidade, as peças com variações evidentes na espessura das paredes ou com requisitos de maquinagem subsequentes mais exigentes podem ainda assim apresentar alimentação insuficiente durante a solidificação, porosidade por contração interna ou defeitos expostos após a maquinagem.
Entre as ligas de alumínio-silício, algumas classes também contêm magnésio, formando ligas de alumínio fundido de alumínio-silício-magnésio, tais como A356, A357, LM25, ZL101A e ZL104. O papel do magnésio não é melhorar a fluidez, mas sim melhorar a resposta do material ao tratamento térmico. Após um tratamento térmico adequado, estas ligas de alumínio podem atingir melhores valores de resistência, dureza e estabilidade dimensional.
Propriedades e aplicações dos tipos de betão
A seleção de ligas de alumínio para a fundição por gravidade depende normalmente da resistência, tenacidade, estanqueidade à pressão, estabilidade dimensional, requisitos de maquinagem e objetivo de custo da peça. Existem diferentes tipos de ligas adequados a diferentes condições de trabalho, não existindo um material absolutamente universal.
De acordo com os requisitos de desempenho e os cenários de aplicação das peças industriais comuns, as ligas de alumínio habitualmente utilizadas na fundição por gravidade podem ser divididas nas seguintes categorias.
A356 / A357: Ligas de alumínio comuns para peças de fundição por gravidade de alto desempenho
No caso de peças moldadas por gravidade que exigem resistência, tenacidade e estabilidade relativamente elevadas, as ligas A356 e A357 são opções representativas entre as ligas de alumínio-silício-magnésio.
A356 apresenta bom desempenho na fundição, resistência à corrosão e resposta ao tratamento térmico. Após o tratamento térmico T6, a sua resistência à tração pode, normalmente, atingir mais de 240 MPa, o limite de escoamento pode atingir mais de 180 MPa e o alongamento pode atingir 8%–9%. É adequado para jantes automóveis, peças do sistema de suspensão, caixas de motores de veículos elétricos, peças estruturais de braços robóticos, corpos de válvulas de alta pressão e outros produtos.
O A357 pode ser considerado uma versão de alto desempenho do A356. Apresenta uma maior pureza do material e a sua resistência à tração na condição T6 pode atingir mais de 350 MPa. É mais adequado para peças estruturais aeroespaciais e outras peças industriais com requisitos mais elevados em termos de resistência, tenacidade e fiabilidade.
É de salientar que as ligas A356 e A357 apresentam requisitos mais exigentes no que diz respeito ao processo de tratamento térmico. Os parâmetros de tratamento de solução, têmpera e envelhecimento têm de ser rigorosamente controlados. No caso de rodas, peças de parede espessa ou estruturas com pontos quentes locais evidentes, as cavidades de contração, a porosidade de contração e outros defeitos internos também têm de ser controlados durante o processo de fundição por gravidade.
ZL104: Uma liga de alumínio que concilia estabilidade dimensional e resistência estrutural
No caso de peças moldadas por gravidade com formas complexas e requisitos de precisão dimensional e estanqueidade à pressão, o ZL104 é uma opção de material que vale a pena considerar.
ZL104, também conhecida como ZAlSi9Mg, é uma liga de alumínio fundido com silício, magnésio e manganês, conforme a norma nacional chinesa. Apresenta bom desempenho na fundição, baixa contração linear, baixa tendência para fissuração a quente e boa estanqueidade à pressão. É adequada para peças de parede fina, peças estruturais complexas e peças fundidas de liga de alumínio de tamanho médio a grande.
Em termos de desempenho, a ZL104 pode ser reforçada através de tratamento térmico, sendo que a sua resistência é normalmente superior à das ligas comuns de alumínio-silício, como a ZL101 e a ZL102. Após o tratamento térmico T6, a sua resistência à tração pode, normalmente, atingir mais de 230–240 MPa, e a sua dureza pode atingir mais de 70 HB.
A vantagem do ZL104 reside na sua boa estabilidade dimensional. É menos provável que as peças apresentem deformações evidentes durante a utilização a longo prazo ou sob variações de temperatura. Por isso, é frequentemente utilizado em carcaças de bombas hidráulicas, tubos de admissão de motores, cárteres, cabeças de cilindro, blocos de cilindros, peças fundidas grandes do tipo caixa, peças marítimas, componentes de máquinas de construção e outros produtos.
É de salientar que a ZL104 não é adequada para utilização a longo prazo em condições de trabalho superiores a 200 °C. Ao mesmo tempo, esta liga apresenta uma tendência evidente para absorver gás e é propensa a defeitos do tipo «pinhole». Durante a fusão e o vazamento, o refinamento e a desgaseificação devem ser realizados de forma adequada, devendo ser controlado o fluxo suave do metal fundido.
LM25 / ZL101A: Opções fiáveis para peças fundidas por gravidade industriais convencionais
No caso de peças fundidas por gravidade para uso industrial que não exigem um desempenho extremo, mas que requerem materiais comprovados e fiáveis e custos controláveis, o LM25 e o ZL101A constituem opções relativamente seguras.
A LM25 é uma liga de alumínio fundido comum prevista na Norma Britânica BS 1490, enquanto a ZL101A é uma liga melhorada de alumínio-silício-magnésio amplamente utilizada na norma nacional chinesa. Ambas pertencem à categoria das ligas Al-Si-Mg tratáveis termicamente e combinam um bom desempenho na fundição, resistência à corrosão e aplicabilidade em engenharia.
As vantagens do LM25 residem no seu processo de fabrico maduro, na boa resistência à corrosão e na estabilidade de aplicação. É frequentemente utilizado em carcaças para o setor automóvel, carcaças de bombas, peças fundidas para o setor marítimo, peças para equipamento alimentar e peças estruturais em geral. O ZL101A pode ser considerado uma versão melhorada e de alta qualidade do ZL101. A sua composição e desempenho são semelhantes aos do A356, e apresenta um bom desempenho no processo de fundição, maquinabilidade e estanqueidade à pressão. É adequado para jantes automóveis, corpos de bombas, caixas, peças fundidas para a indústria naval e peças estruturais de veículos de energia nova.
No que diz respeito à seleção de materiais, o LM25 é mais adequado para peças industriais convencionais que exigem resistência à corrosão, estabilidade do processo e controlo de custos. O ZL101A é mais adequado para peças fundidas em liga de alumínio com requisitos mais elevados em termos de resistência, estanqueidade à pressão, qualidade da microestrutura e estabilidade na maquinagem subsequente.
É importante referir que a temperatura de vazamento do LM25 deve ser controlada durante a fundição por gravidade, a fim de evitar o aumento da porosidade e a redução das propriedades mecânicas. No caso do ZL101A, é necessário controlar a porosidade de contração, os poros minúsculos e as inclusões de óxido. Durante a fusão, a refinação e a desgaseificação devem ser realizadas de forma adequada, devendo ser mantido um fluxo regular do metal fundido.
ADC12 / A380: Ligas de alumínio alternativas que equilibram o custo e a fundibilidade
No caso de peças em liga de alumínio em que se dá maior ênfase ao controlo de custos, a formas complexas e à eficiência de conformação, as ligas ADC12 e A380 podem ser consideradas como materiais alternativos para avaliação. No entanto, estas são mais frequentemente utilizadas na fundição sob pressão. Quando utilizadas em projetos de fundição por gravidade, a sua adequação deve ser avaliada com base nos requisitos de desempenho e nos riscos de defeitos.
Tanto a ADC12 como a A380 pertencem à família das ligas de alumínio fundido Al-Si-Cu. Apresentam boa fluidez e moldabilidade na fundição, sendo adequadas para peças em liga de alumínio com estruturas complexas e grandes variações na espessura das paredes. São frequentemente utilizadas nos setores automóvel, motociclístico, eletrónico e elétrico, em equipamentos de comunicação, acessórios de iluminação e em produtos de carcaças mecânicas em geral.
É de salientar que as ligas ADC12 e A380 apresentam um teor de cobre relativamente elevado e um alongamento relativamente baixo. A sua plasticidade, estanqueidade à pressão e resistência à corrosão em determinados ambientes não são tão boas como as das ligas de Al-Si-Mg, tais como as A356, ZL101A e ZL104. No caso de peças sujeitas a pressão, peças estruturais críticas para a segurança ou peças moldadas por fundição por gravidade utilizadas em ambientes complexos de serviço a longo prazo, devem ser avaliados em primeiro lugar os materiais mais adequados para a fundição por gravidade.
A MinHe Casting ajuda-o a encontrar o material mais adequado
Desde opções de alto desempenho, como as ligas A356 e A357, passando pelas aplicações estáveis das ligas ZL104 e ZL101A, até às opções económicas, como as ligas ADC12 e A380, as diferentes ligas de alumínio têm as suas próprias estruturas de peças e cenários de aplicação adequados.
A MinHe Casting presta serviços de fundição por gravidade de ligas de alumínio. Também podemos analisar a carga das peças, a temperatura de funcionamento, a estanqueidade à pressão, a precisão dimensional, o tratamento térmico, a posterior maquinagem CNC e outros fatores, de acordo com os desenhos do cliente, as condições de funcionamento e os objetivos de custo. Isto ajuda-o a selecionar um material de liga de alumínio mais adequado e a reduzir os riscos de defeitos e de desempenho decorrentes de uma seleção inadequada do material.
