piezas moldeadas de aleación de aluminio

Propiedades de las aleaciones de aluminio

Porque ambos aleaciones de fundición de aluminio y sus equivalentes forjados obtienen sus cualidades deseadas de los elementos de aleación y del tratamiento térmico, son químicamente bastante similares. Una característica distintiva entre ambas es la ausencia de endurecimiento por deformación durante el proceso de desarrollo de las propiedades de fundición. Debido a esta disparidad, algunos elementos de aleación utilizados en las aleaciones de fundición y en las aleaciones de forja desempeñan funciones diferentes.

La moldeabilidad de un aleación de aluminio de fundición es el principal criterio para distinguirla de una aleación forjada. Las aleaciones de fundición presentan dificultades distintas en comparación con los productos forjados, que suelen fabricarse mediante técnicas de fundición que dan prioridad a las secciones transversales básicas redondas o rectangulares. En el caso de las piezas moldeadas de ingeniería con geometrías complejas y velocidades de solidificación variables, es necesario tener en cuenta consideraciones particulares relativas al comportamiento de las aleaciones durante la solidificación. Para limitar estas tendencias, es necesario seleccionar las aleaciones para la fundición de forma de manera que se evite el agrietamiento durante y después de la solidificación y se mitigue la contracción interna.

The word “castability” is a key factor in figuring out if a composition can be solidified in a certain casting process, which is necessary to make sure that perfect castings are made. Several factors affect the ability to cast something in gravity casting. These include fluidity, which measures how well the mold can be filled, resistance to hot cracking during and after solidification, and feeding characteristics that make it easier for the metal to flow during solidification, which lowers the risk of shrinkage voids.

Es posible medir y definir con precisión la fluidez en la colada por gravedad, ya que se trata de un factor polifacético. Las temperaturas por encima del liquidus o el grado de recalentamiento son los que más influyen en esta característica. Es habitual que las composiciones eutécticas o casi eutécticas tengan más fluidez a temperaturas normales de llenado.

En el caso de la fundición a presión, los elementos que hacen que algo sea moldeable ahora incluyen su capacidad para resistir el agrietamiento en caliente, el flujo, la soldadura de la matriz y el acabado superficial. Cada una de estas partes es muy importante para que el proceso de fundición funcione. Encontrar el equilibrio adecuado entre estos factores es importante para garantizar que las piezas fundidas no tengan defectos, que satisfagan las necesidades de los distintos métodos de fundición y que el producto final se mantenga sólido.

Narrow solidus-liquidus bands are often linked to better feeding properties, especially when there is a higher percentage of liquid at the eutectic temperature. Elements’ effects on high-temperature strength and solidification rate are the main things that determine how likely something is to solidify and crack after it has done so.

Metal chemistry has a lot to do with die soldering, which is an important part of casting. However, die condition and other process factors are also very important. Castability grades, which range from A to F or 1 to 10, or “excellent casting characteristics” to “poor casting characteristics,” were created through a lot of practice.

Las aleaciones de fundición que tienen más silicio que la mayoría de las aleaciones forjadas son muy útiles, sobre todo para grandes volúmenes. La adición de silicio a los moldes los hace más fluidos, menos propensos a agrietarse a altas temperaturas y más fáciles de alimentar. Los distintos métodos de fundición necesitan distintas cantidades de silicio para obtener los mejores resultados. Los procesos que utilizan mucho calor prefieren metales que tengan más silicio, lo que los hace más fluidos. El proceso de fundición controla los gradientes en la zona de solidificación, que afectan al mecanismo de alimentación. Este mecanismo es muy importante para equilibrar la contracción interna. En general, los metales con menores gradientes de solidificación son más fáciles de fundir.

Even though they work well for casting, many popular foundry aluminum alloys don’t depend only on silicon. One of the best things about aluminum is that it can be recycled. This has led to the creation of casting alloys that are especially made for making things from remelted scrap. These “secondary” formulas have wider ranges of impurities because they include more elements as impurities to account for differences in the raw materials. Primary alloys, on the other hand, are made from smelted aluminum, industrial metals, and master alloys. They have stricter limits on impurities related to elements.

Ventajas y limitaciones de las fundiciones de aleaciones de aluminio

La producción de piezas de fundición de aleaciones de aluminio presenta una amplia gama de aleaciones, lo que pone de relieve la gran versatilidad de las características que se pueden conseguir. La Asociación del Aluminio registra más de 100 composiciones, mientras que en todo el mundo se aplican más de 300 aleaciones. Además de la versatilidad que ofrecen las estructuras de matriz metálica y otras estructuras compuestas, estas aleaciones presentan una amplia gama de propiedades, entre las que se incluyen:

Resistencia a la tracción, ksi (MPa) 10-72 (70-505)
Límite elástico, ksi (MPa) 3-65 (20-455)
Elongación, % <1-30
Dureza, HB 30-150
Conductividad eléctrica, %IACS 18-60
Conductividad térmica, Btu - pulg./h - ft2 - °F a 77 °F
(W/m - K a 25 °C)
660-1155 (85-175)
Límite de fatiga, ksi (MPa) 8-21 (55-145)
Coeficiente de dilatación térmica lineal
a 20-100 °C (68-212 °F)
9.8-13.7 [1] 10-6/°F
(17.6-24.7) [1] 10-6/°C)
Resistencia al cizallamiento, ksi (MPa) 6-46 (42-325)
Módulo de elasticidad, 106 psi (GPa) 9,5-11,2 (65-80)
Peso específico 2,57-2,95

La capacidad de fabricar piezas casi precisas con dimensiones exactas, acabado superficial regulado, geometrías intrincadas, incluidos los pasajes internos, y propiedades que se ajustan a las normas de ingeniería especificadas constituyen notables ventajas de fabricación, como se indica a continuación.

• En muchos casos, los conjuntos soldados o unidos de varios componentes pueden sustituirse por una sola pieza de fundición.
• La reducción de los requisitos de mecanizado contribuye a ahorrar costes y tiempo.
• Las piezas de fundición de aleaciones de aluminio presentan variaciones controladas en su acabado.
• Se pueden resaltar los contrastes entre los acabados de fundición y los mecanizados para crear efectos estéticos agradables.
• Los requisitos de capital suelen ser menores en comparación con los productos forjados.
• Las opciones de utillaje abarcan desde patrones sencillos hasta intrincadas matrices de acero para herramientas, atendiendo a diversos requisitos de productos y volúmenes de producción.
• La fundición de rutina incluye piezas bimetálicas unidas metalúrgica o mecánicamente.
• Las piezas de aluminio se funden mediante diversos procesos, que ofrecen versatilidad en cuanto a volumen, productividad, calidad, mecanización y capacidades especializadas.
• La mayoría de las aleaciones de fundición de aluminio se ajustan a los requisitos de la fundición, lo que garantiza la producción de piezas de alta calidad.
• Varias aleaciones de fundición de aluminio demuestran una excelente fluidez, lo que facilita la fundición de secciones finas y detalles intrincados.
• Las temperaturas de fusión más bajas de las aleaciones de fundición de aluminio contribuyen a la eficiencia energética.
• Los procesos de fundición de aluminio se prestan a altos niveles de automatización, aunque se aplican ciertas limitaciones, como los retos que plantean las secciones muy finas que pueden no ser moldeables.

Las fundiciones de aleaciones de aluminio encuentran limitaciones prácticas de tamaño en procesos de fundición específicos, influidos por el comportamiento de solidificación de determinadas aleaciones que pueden dificultar la fundición en configuraciones de ingeniería intrincadas o métodos de fundición especializados. A pesar de la simplicidad y la menor intensidad de capital del proceso de fundición en comparación con la producción de piezas forjadas, extrusiones y productos laminados, la solidificación en formas geométricas complejas, al igual que otras opciones de fabricación, puede dar lugar a discontinuidades superficiales y características de microestructura interna con diversos grados de calidad, lo que influye posteriormente en las propiedades y el rendimiento.

En particular, las fundiciones de aleaciones de aluminio tienen el potencial de mostrar propiedades de tracción comparables a la mayoría de las piezas forjadas, extrusiones y chapas laminadas. Las características distintivas de los productos forjados, como las estructuras de grano finamente recristalizadas con anisotropía específica y las características microestructurales altamente texturadas, a menudo dan lugar a una mayor ductilidad en direcciones longitudinales en comparación con las piezas fundidas con estructuras de grano más grueso. Por el contrario, la estructura de grano típicamente uniaxial y la ausencia de anisotropía en las estructuras de fundición simplifican el trabajo de los ingenieros de diseño, eliminando los retos asociados a las limitaciones de las propiedades transversales.

¿Qué tipo de materiales de fundición a presión de aluminio se utilizan?

When it comes to die casting aluminum, the choice of material significantly influences the final components’ characteristics and functionality. Many alloys of aluminum serve specific needs. A number of criteria, such as strength, corrosion resistance, thermal conductivity, and casting characterizations, determine the selection of these alloys. These are some of the most prevalent types of materials used in aluminum die casting:

Fundición de aleación de aluminio Especificaciones

Las aleaciones de fundición de aluminio se rigen por normas y especificaciones diferentes. Esto es especialmente cierto en EE.UU., donde la Asociación del Aluminio hace un seguimiento de la química de las aleaciones y las prácticas de temperatura. Grupos como ASTM, el ejército y las agencias federales establecen y aplican normas y requisitos para la adquisición. Los procedimientos cubiertos por estas normas incluyen la inspección radiográfica y por líquidos penetrantes, técnicas de ensayo para averiguar las propiedades químicas, mecánicas y físicas, y otros pasos importantes. A menudo, el comprador cambia las especificaciones para adaptarlas a determinadas piezas o grupos de piezas. Es muy importante que tanto el fabricante de piezas de fundición como el cliente se pongan de acuerdo sobre las especificaciones y las excepciones antes de realizar la compra.

Las especificaciones de las fórmulas de las aleaciones de aluminio incluyen elementos principales, secundarios y de impurezas, cada uno de los cuales tiene una función diferente:

Principales elementos de aleación: Establecen los rangos que controlan la calidad del metal y cómo cambian sus propiedades con el tiempo.

Elementos menores en las aleaciones de fundición de aluminio: modifican la solidificación de la aleación, la estructura del eutéctico, las fases principales, el tamaño y la formación del grano y el desarrollo de las fases. Además, contribuyen a reducir la contaminación.

Elementos de impureza: Afectan a la facilidad de fundición del material y a la insolubilidad de las fases, lo que a veces puede favorecer o perjudicar las cualidades deseadas.

Even though the specifications for aluminum casting alloys might not exactly say what the best concentrations and relationships are for major, minor, and impurity elements, nominal chemistries do not automatically promise the best results. Within certain chemistry limits, structure-controlling elements can be added either alone or in groups. This is especially true when they are not specifically mentioned under “Other Elements Each.”

Se pueden dar proporciones estequiométricas para la formación de fases preferidas, pero puede que no siempre estén claras o controladas. Los límites de concentración le dan la libertad de cambiar la composición para mejorar la colabilidad y el crecimiento de las propiedades. Es posible obtener las mayores cantidades de elementos que forman fases endurecedoras para conseguir los materiales más resistentes. Para mejorar la ductilidad, en cambio, se necesitan estructuras más finas, menores cantidades de elementos insolubles y un control cuidadoso de los niveles de impurezas para favorecer la formación de los constituyentes intermetálicos menos dañinos. El sesgo de la composición puede establecerse cuando se compra el lingote o puede producirse cuando se cambia la aleación en la forja.

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