ADC12 es una aleación de aluminio-silicio-cobre diseñada para la fundición a presión. Contiene aproximadamente 9,6-12% de silicio para una gran fluidez y 1,5-3,5% de cobre para una mayor resistencia. Esta aleación suele alcanzar una resistencia a la tracción de entre 180 y 230 MPa. La densidad de la aleación de aluminio adc12 es de aproximadamente 2,7 g/cm³, lo que la hace ligera. ADC12 ofrece una buena maquinabilidad, pero muestra propiedades mecánicas reducidas por encima de 250°C.
En este artículo, aprenderá detalles en profundidad sobre:
✔ Por qué ha sustituido a la fundición a presión: fluidez perfecta, contracción mínima
✔ Aplicaciones: desde automoción (cilindros de automóviles) hasta bienes de consumo (armazones de drones).
✔ Por qué lo eligen los metalúrgicos - Resistencia + económico.
Composición química de ADC12
Aleación de aluminio ADC12 contiene cualidades específicas por su tallo. Su combinación de elementos principales incluye:
- 6 - 12,0% de silicio (Si): - Mejora la fluidez, haciéndola más suave durante la colada.
- 5-3,5% de cobre (Cu): - Mejora la tenacidad pero disminuye la resistencia a la oxidación.
- ≤0,3% de magnesio (Mg): - Aporta mayor dureza.
- ≤1,3% de hierro (Fe): - Aporta resistencia pero puede comprometer la fragilidad.
- ≤1,0% de zinc (Zn): - Resiste la oxidación o la corrosión.
- ≤0,5% de manganeso (Mn): - Compite contra el daño por calor.
- Oligoelementos adicionales: ≤0,5% de níquel (Ni) detienen la reacción del calor elevado, manteniendo la resistencia. ≤0,3% de estaño (Sn) disminuye la fricción superficial.
Otros son los oligoelementos para mejorar la estructura o afinar en fundición de aluminio a presión partes.
Vea cómo se explican los metales de las aleaciones de aluminio en este breve vídeo
Papel de los elementos en la microestructura y el rendimiento
Silicio:
El silicio, al ser flexible, forma partículas muy pequeñas y resistentes. Éstas sirven para mejorar la resistencia al desgaste. Su adición aumenta la fluidez y rellena el molde uniformemente. Es útil para obtener formas muy detalladas, como bloques de motor.
Cobre:
El cobre es el elemento de aleación más resistente. Mezclarlo con aluminio refuerza los enlaces entre los cristales de la aleación. Como resultado, la resistencia a la tracción alcanza los 180 MPa. Sin embargo, reduce la capacidad del metal para resistir la corrosión. Por eso hay que aplicar revestimientos protectores para ello.
Magnesio:
El magnesio es beneficioso para refinar la estructura del grano de ADC12. Hace que su contenido sea mucho más duro sin perder flexibilidad. También aumenta la resistencia a esfuerzos repetidos.
Hierro:
El contenido de hierro crea rigidez. Sin embargo, hay que añadir una cantidad menor, un máximo de 1,3%. Esto se debe a que cantidades elevadas afectan a la fragilidad. Eso a menudo causa grietas bajo cargas pesadas.
Zinc y Manganeso:
El zinc sirve para añadir escudos protectores. Esto establece barreras contra la oxidación, normalmente en entornos húmedos. Por su parte, el manganeso aumenta la capacidad de esta aleación para soportar temperaturas de hasta 150 °C.
Níquel y estaño:
El níquel aporta a la pieza la resistencia necesaria para afrontar entornos críticos, como motores calientes. El beneficio del estaño es disminuir la fricción en una situación de movimiento continuo, como las piezas de engranajes.
Comparación con ADC10 y ADC14
Fluidez frente a fuerza:
Según el coste, el ADC10 no es mucho más caro que el ADC12. Por el contrario, fluye mejor ya que el silicio tiene un contenido de silicio de 7,5-9,5% silicio.
Para fabricar productos con paredes muy delgadas, ADC14 es una mejor opción. Esto se debe a que contiene silicio 16-18%. Sin embargo, esta mayor cantidad de silicio reduce su resistencia en comparación con el ADC12 (200 MPa frente a los 180 MPa del ADC12).
Resistencia al calor:
ADC12 soluciona los problemas de estrés térmico. Eso suele deberse a la adición de partículas de cobre y níquel. Pero este contenido no es tan preferible como el ADC14. Porque más elemento de cobre en ADC12 resulta en menos capacidad de respuesta contra la tolerancia al calor apretado.
Selección basada en la aplicación:
El metal ADC12 funciona bien en piezas que requieren características como solidez y resistencia térmica moderada. Por ejemplo, las culatas.
Mientras tanto, debería optar por la aleación ADC12, en la que el proyecto debe estar dentro de la opción económica y tener especificaciones sencillas.
Como sabe, las piezas electrónicas tienen varias áreas diminutas con porciones muy detalladas, por lo que puede elegir ADC14. Es compatible con las necesidades intrincadas.
Propiedades mecánicas de ADC12
Resistencia a la tracción y límite elástico:
La ADC12 se encarga del desgarro y la deformación. Para ello, utiliza sus atributos combinados de resistencia a la tracción (180-230 MPa) y límite elástico (120-150 MPa). Puede comprobar esta capacidad de la aleación Pase su muestra a la fase de fundición y mecanizado para obtener mediciones precisas.
Además, la mayor parte de la resistencia de la aleación mejora mediante tratamientos térmicos. Este tratamiento cambia su microestructura a 150°C durante 5 horas. De este modo, el metal puede superar el nivel de dureza necesario.
Alargamiento y dureza:
La aleación de aluminio ADC12 tiene un alargamiento de hasta 1-3% antes de la fractura. Debido a ello, la ductilidad es baja. Esta aleación también ofrece un buen rango de dureza. Que cae por debajo de 75-85 HB (Brinell) o 40-50 HRB (Rockwell B).
El otro parámetro que puede aumentar la dureza es también la velocidad de enfriamiento. En este caso es valiosa una mayor constancia de la temperatura, por ejemplo, 7,5 mm/s.
La imagen proporcionada muestra la relación entre la tensión de tracción. Hay 120 MPAs, convirtiéndose en la razón del fallo del ADC12, causando una porosidad de 78,2%. Mientras tanto, el más grueso puede soportar más estrés.
Resistencia al impacto y a la fatiga
El aluminio ADC12 absorbe entre 5 y 8 julios, que es la cantidad de energía absorbida de un choque repentino durante una prueba de impacto Charpy. La imagen de la curva S-N muestra su resistencia a la fatiga. Es de unos 80 MPa a 10^6 ciclos. Sin embargo, es inferior a la habitual. Normalmente, oscila entre 100-150 MPa.
La extensión en fatiga se produce si la carga es lenta, por ejemplo, 0,1 mm/s. Además, muestra una propagación de 0,02 mm de las grietas de fatiga debido a la tensión. La resistencia a la fractura ronda los 15 MPa√m.
Aplicaciones de la aleación de aluminio ADC12
Aplicaciones en la industria del automóvil:
La aleación ADC12 es moldeable para la fabricación de bloques de motor y culatas. En ella se encuentran sus características de resistencia y ligereza. Consume poca energía en los vehículos por su menor peso, hasta 15 a 20%.
Además, los componentes ligeros mejoran la eficiencia del combustible hasta en un 5 u 8 por ciento. Su capacidad para soportar temperaturas de hasta 200 °C es idónea para fabricar piezas de motor. También tiene puntos de fusión más bajos, que convierten el líquido fundido en piezas de fundición profundamente detalladas.
Aplicaciones en la industria aeroespacial
Las piezas estructurales, como los cárteres de los motores de las industrias aeroespaciales, confían en el ADC12. El metal les proporciona una relación resistencia-peso. Eso ayuda después a minimizar el consumo de combustible.
Aparentemente, el lingote ADC12 no es tan común como las otras aleaciones. Tiene una resistencia a la fatiga inferior en hasta diez mil ciclos.
Aplicaciones industriales y comerciales
Los distintos tipos de carcasas de bombas, cajas de engranajes y herramientas eléctricas suelen fabricarse con metal ADC12. Se corroe menos y resiste el desgaste.
En cuanto a sus componentes de electrónica de consumo, funde armazones de portátiles y cuerpos de cámaras, añadiendo un toque de suavidad a su acabado.
Ventajas y desventajas del ADC12
Ventajas:
- Relación resistencia/peso: con 2,7 g/cm³, esta aleación de aluminio tiene menos peso, hasta 30%, que el acero. Sin embargo, ofrece una resistencia a la tracción de 180 MPa.
- Resistencia a la corrosión: Las piezas fabricadas con este metal se corroen menos, incluso en ambientes húmedos. Pueden durar más de 5 años sin tener un revestimiento protector.
- Colabilidad y maquinabilidad: ADC12 funde a 580°C. Fluye suavemente, llenando uniformemente las formas complejas de las matrices. El metal es un poco frágil y no necesita tanta energía para el mecanizado como las aleaciones más duras.
Desventajas:
- En el ADC12 hay más partículas de cobre. Esto hace que sea ligeramente más caro que el ADC10.
- Esta aleación no soporta la soldadura y provoca grietas durante la operación. Pero se puede utilizar soldadura láser a 500-600 °C para ensamblar varios componentes.
- Durante la fundición, el aire o los gases se mezclan y provocan porosidad. Los fabricantes solucionan este problema con métodos de fundición al vacío. Eso lo reducen a <2%.
- Cada metal tiene un límite, y el ADC12 también. Pierde resistencia cuando se expone a más de 250°C. Por eso no es compatible con zonas de alta temperatura.
Proceso de fundición a presión de aluminio ADC12
Visión general del proceso de fundición a presión
Los trabajadores del metal utilizan altas presiones para dar forma al metal ADC12 en piezas complejas. Las funden a 580-620°C para introducirlas en un molde de acero. Mantienen temperaturas del molde de hasta 50-150 MPa. El proceso dura de 5 a 30 segundos, completando un objeto. La precisión del tamaño y el resultado depende del tamaño y la forma.
Parámetros del proceso de fundición a presión ADC12
- Precaliente el molde, aplicando una temperatura de hasta 200-250°C. Esto ayudará a reducir las grietas.
- Una presión moderada entre 70 y 100 MPa es importante para llenar las especies internas de la matriz.
- La velocidad de enfriamiento que oscila entre 10-20°C/s puede afectar a la resistencia. El tamaño de grano puede ser mejor o tan mínimo como sea necesario aplicando un enfriamiento más rápido.
Defectos y retos comunes
- La adición de aleación fundida en la cavidad a menor velocidad provoca cierres en frío. Arréglalo aumentando la presión hasta 120 MPa.
- La porosidad puede producirse cuando queda aire atrapado. El vaciado al vacío lo evita a 0,1 atm.
- Aplicar temperaturas de enfriamiento inadecuadas puede afectar a los granos. Provoca vacíos. Contrólelo con velocidades de enfriamiento de 5 a 7 °C/s.
- Mediante la técnica de escaneado por rayos X, se localizan las zonas defectuosas en piezas como grietas de tan sólo 0,2 mm.
Propiedades del material ADC12
1. Propiedades físicas:
- Densidad: 2,68 g/cm³
- Punto de fusión: 580°C
- Conductividad térmica: 96 W/m-K
- Efectos de la temperatura: Permanece estable por debajo de 150°C.
2. Propiedades térmicas:
- Calor específico: 963 J/kg-K
- Expansión térmica: 21,8 µm/m-°C
La relevancia de su aleación para la fundición a presión radica en su menor dilatación térmica. Minimiza el agrietamiento durante el enfriamiento a 10 °C/s.
3. Propiedades eléctricas y magnéticas
- Conductividad eléctrica: 30% IACS
- Permeabilidad magnética: 1,02
La ADC12 tiene atributos equilibrados. Por eso se conoce como una opción versátil para piezas sensibles al calor y no magnéticas.
Comparación con otros materiales
- El lingote ADC12 pesa menos (65%) que los materiales de acero.
- En comparación con las propiedades de resistencia a la corrosión, esta aleación es mejor que el acero. Mientras tanto, el cobre es más capaz de resistir la corrosión en comparación con ADC12.
- Este metal es mucho más barato (20%) que las aleaciones de magnesio.
Criterios de selección:
Puede elegir la aleación de aluminio ADC12 para fabricar componentes de automoción como bloques de motor o cajas de transmisión. Especialmente los proyectos en los que la relación resistencia-peso es importante.
Además, se adapta a las necesidades de producción masiva por su buena fluidez. Como resultado, hay menos defectos en la producción generada.
También se puede utilizar para fabricar productos asequibles, ya que cuesta menos que el magnesio. Este metal contiene buenas propiedades de apantallamiento EMI y antimagnéticas adecuadas para carcasas electrónicas.
Evite ADC12 para:
Se recomienda no utilizar la aleación ADC12 para aplicaciones de fundición a temperaturas extremas (>250°C). En su lugar, puede sustituirse por material de acero.
Para la fabricación de piezas de la industria naval, prefiera las aleaciones de cobre. Además, el magnesio es una opción mejor que esta para fabricar un componente de alto impacto.
La parte que perfila incluye detalles específicos y áreas complejas para obtener resultados de precisión; una aleación de ADC14 es mejor en comparación con ADC12.
Conclusión:
La fácil colabilidad y la equilibrada resistencia de la aleación de aluminio ADC12 la convierten en la mejor opción para piezas de automóviles y maquinaria. La partícula de silicio y la mezcla de otros contenidos de aleación mejoran la fluidez y el rendimiento mejor que ADC14. Puede elegir ADC12 por su diseño ligero y su asequibilidad incluso para equipos fabricados en serie.