O magnésio e o alumínio são ligas fundíveis. O magnésio é mais leve e combina bem com as peças que precisam de eficiência de combustível e amortecimento de vibrações. Ele precisa de certas técnicas de manuseio. Já o alumínio está disponível a um preço mais barato e é adequado para uso geral. Ele resiste bem à corrosão. Saiba quais são as propriedades exclusivas da fundição sob pressão de magnésio e da fundição sob pressão de alumínio que as diferenciam uma da outra. Além disso, descubra suas aplicações e considerações de fabricação.

Propriedades do magnésio e do alumínio

Propriedades do magnésio

Ligas específicas

As ligas específicas de magnésio são formadas basicamente por meio de métodos de liga. Nesses métodos, ele é misturado a diferentes elementos. Os exemplos incluem AZ91D, AM60 e AS41.

A maior resistência e a capacidade aprimorada de evitar a corrosão são as propriedades significativas dessas ligas. Por exemplo, o AZ91D é mais forte e mais leve devido à sua resistência à tração de 240 MPa.

Resistência à corrosão

O magnésio pode sofrer corrosão devido ao que ambientes como o ar ou soluções alcalinas fazem. Nesse caso, o revestimento ou os elementos de liga funcionam melhor. Por exemplo, a resistência à corrosão do magnésio se torna melhor quando os engenheiros o misturam com alumínio.

Além disso, a densidade mais baixa (1,74 g/cm³) do magnésio não permite que ele evite bem a corrosão. Portanto, ele precisa de certa proteção.

Condutividade térmica

Muitas ligas de magnésio oferecem boa condutividade térmica, como a AZ91 (51 W/m-K). Portanto, elas conduzem bem o calor, mas, de certa forma, não tão eficientemente quanto o alumínio ou o cobre.

Entretanto, toda vez que um metal é aquecido, ele se expande. Isso é conhecido como expansão térmica. O magnésio oferece maior expansão térmica a 25,2 x 10-⁶/°C ou próximo disso do que o alumínio (23,6 x 10-⁶/°C).

Capacidade de amortecimento

O magnésio tem um excelente atributo de amortecimento de vibrações. Isso o torna adequado para uso em veículos e aviões. Como essas peças precisam de menos ruído e vibração, seu módulo de elasticidade é de 45 GPa, o que significa mais flexibilidade. Ele é inferior ao do alumínio (69 GPa).

Usinabilidade

As ligas de magnésio têm uma temperatura de fusão mais baixa (650°C) do que o Al. No entanto, sua usinabilidade é prejudicada por várias forças de corte, desgaste da ferramenta e formação de cavacos.

Sua inflamabilidade, de alguma forma, deve ser tratada adequadamente. Isso se deve ao fato de que ele pode produzir faíscas durante a usinagem.

Propriedades do alumínio

Ligas específicas

A380, A383 e ADC1 são alguns tipos de ligas de alumínio específicas. Essas ligas contêm outros elementos, como silício, cobre e zinco.

Isso, portanto, proporciona maior força e resistência à corrosão. Por exemplo, a resistência à tração de 320 MPa do A380 faz dele a melhor opção para uso industrial.

Resistência à corrosão

A criação de uma camada protetora de óxido no alumínio permite que ele resista à corrosão em ambientes atmosféricos e marinhos. Além disso, o alumínio tem uma densidade de 2,70 g/cm³. É por isso que ele é mais resistente e, ao mesmo tempo, leve.

Condutividade elétrica

Em ligas de alumínio como a A380, há uma condutividade elétrica de 22,5% IACS (International Annealed Copper Standard). Basicamente, ela é menor do que a do cobre, mas ainda funciona melhor para fiação elétrica.

Castabilidade

As ligas de alumínio assumem qualquer formato complexo devido à sua excelente capacidade de fundição. Elas fluem suavemente para dentro do molde e podem criar paredes finas. É por isso que se tornaram uma opção popular de fabricação. Além disso, seu alto ponto de fusão permite que suportem temperaturas mais altas durante a fundição.

Aplicações da fundição sob pressão de magnésio

Aeroespacial

O peso leve e a resistência moderada do magnésio fazem com que ele possa ser usado na fabricação de várias peças aeroespaciais. Isso inclui carcaças de caixas de câmbio de aeronaves e cubos de rotores de helicópteros.

Automotivo

No setor automotivo, os fabricantes os utilizam devido à sua capacidade de usar menos combustível e por serem leves. As aplicações incluem painéis de instrumentos, volantes, entradas de porta-malas, painéis de portas e vigas de suspensão de direção.

Eletrônicos

O magnésio também é adequado para a fabricação de capas de laptops e componentes de smartphones. Ele reduz o peso da peça e oferece durabilidade.

Economia de peso

Como o magnésio não tem mais peso do que o alumínio, ele pode ser usado para tornar o volante 40% mais leve.

Falando sobre o setor aeroespacial, ele pode economizar peso nas caixas de câmbio em vez de alumínio. Isso significa que os aviões trabalham com mais eficiência.

Importância da redução de peso

Como você já descobriu, o impacto dos recursos leves. No entanto, aplicações como carros que usam magnésio consomem menos combustível e produzem menos emissões. Além disso, aviões mais leves voam longas distâncias. Além disso, você pode transportar produtos leves com mais facilidade.

Aplicações da fundição sob pressão de alumínio

Automotivo

O alumínio é um metal que permite que os fabricantes o fundam em qualquer formato e forma. Suas características de leveza e resistência são adequadas para a fabricação de blocos de motor, caixas de transmissão e rodas. Como resultado, os aplicativos usam menos energia e duram mais.

Aeroespacial

Ele pode lidar com altas tensões de forma eficaz. Por isso, as empresas aeroespaciais o utilizam para seus componentes estruturais e gabinetes eletrônicos.

Equipamentos industriais

As ligas de alumínio protegem as peças contra a corrosão. Resistindo a ela, proporcionam durabilidade e resistência ao desgaste nas peças industriais, especialmente naquelas que precisam disso. Por exemplo, bombas e caixas de engrenagens.

Reciclabilidade

O alumínio é reciclável. É por isso que ele é conhecido por ser uma opção sustentável. É possível reutilizar o material do produto devido à sua cadeia interminável. Além disso, ele não perde sua qualidade e suas propriedades.

O processo de reciclagem de alumínio não utiliza mais do que 5% para extrair o alumínio primário da bauxita. Isso, portanto, reduz seu impacto ambiental.

Benefícios da reciclagem de alumínio em fundição sob pressão

O alumínio reciclado também é usado com frequência na fundição sob pressão. Com isso, ele economiza recursos e custos. Também é uma opção para atender às metas sustentáveis em vários setores. O uso de metal reciclado elimina a pegada de carbono e é adequado para fazer sentido econômico.

Considerações sobre a fabricação de peças fundidas

Fundição de magnésio

Temperatura e reação da matriz

Quando o modelador aquece as ligas de magnésio em seu ponto de fusão (650°C), elas se transformam em uma forma fundida.

Para manusear esse metal aquecido, não faz sentido escolher uma matriz com temperaturas mais baixas. Portanto, uma matriz deve suportar uma temperatura mínima de 700°C. Há reações causadas quando o magnésio encontra o oxigênio. Isso pode causar oxidação ou risco de incêndio.

Para evitar isso, você pode escolher entre fornos selados, argônio, ou SF6. Além disso, o uso de ferramentas secas ajuda a impedir a oxidação.

Além disso, considerar cavidades de contração e colocações de núcleo adequadas reduz as chances de defeitos futuros.

Material e manutenção de matrizes

As matrizes usadas para fundir magnésio são geralmente feitas com aço H13 (45-50 HRC de dureza) e aço 4140 (28-32 HRC de dureza).

O aço H13 pode suportar temperaturas em torno de 600°C. De alguma forma, ele se desgasta rapidamente porque o magnésio gera reações.

A adição de ângulos de inclinação ajuda a empurrar a peça fundida para fora das matrizes. Isso significa que também ajuda no desempenho suave da matriz.

Além disso, a matriz dura mais tempo devido à manutenção regular e aos revestimentos de nitretação.

Tempo de ciclo

A fundição de magnésio se solidifica mais rapidamente. Cada ciclo não leva mais do que 20 a 40 segundos. Além disso, a separação da linha em matrizes permite que ela se separe facilmente. Isso também economiza tempo de produção.

Medidas de segurança

A supressão de gás SF6 ajuda a controlar as situações de risco de incêndio que podem ocorrer durante as fundições de magnésio.

Além disso, evite usar líquidos de arrefecimento à base de água. Isso ocorre porque o magnésio aquecido reage violentamente com a água.

Os ângulos de inclinação e as linhas de separação não criam problemas durante o processo, reduzindo os riscos.

Acabamento de superfície

A adição de ângulos de inclinação de 1 a 3 graus permite que você obtenha superfícies melhores. Além disso, vários revestimentos e pinturas pós-fundição melhoram a aparência das peças e as protegem contra a corrosão.

Fundição de alumínio

Temperatura e pressão da matriz

A fundição de alumínio precisa de matrizes mais fortes para operar a 350°C sob pressões de até 140.000 kPa. Isso ocorre porque o alumínio tem altos pontos de fusão, e uma pressão mais alta pode causar rachaduras.

Material da matriz e limites de produção

As matrizes feitas de aço (H13) geralmente têm bom desempenho e podem completar 100.000 ciclos antes de precisarem ser substituídas.

A linha de separação aqui reduz o estresse e aumenta a vida útil. Além disso, a otimização dos projetos de matrizes traz mudanças positivas na durabilidade e no desempenho. Essas técnicas também minimizam os custos associados à substituição de matrizes.

Tempo de ciclo do alumínio

A fundição de alumínio leva de 20 segundos a 1,5 minuto para concluir cada ciclo. Ela cria peças com espessura de parede em torno de (2-10 mm).

Basicamente, seu tempo de ciclo inclui a velocidade de injeção (1-5 m/s), a temperatura da matriz (150-250°C) e o tempo de solidificação (5-20 segundos). É por isso que esse processo é um pouco mais lento, mas oferece precisão.

Medidas de segurança do alumínio

A fundição de alumínio geralmente emite fumaça. Portanto, é importante trabalhar em áreas ventiladas. Além disso, use EPI resistente ao calor e mantenha as proteções da máquina. Deve haver um protocolo rigoroso associado ao alumínio fundido e à temperatura da matriz. Assim, você pode evitar queimaduras, incêndios e riscos de inalação.

Acabamento de superfícies de alumínio

No caso do acabamento de superfície, o alumínio passa por vários processos. Por isso, o jateamento, o polimento e a anodização são tão bons.

A fundição de alumínio produz peças com rugosidade (Ra) que varia de 0,8 a 3,2 µm.

Revestimentos como o revestimento em pó (60-120 µm de espessura) aumentam, portanto, sua durabilidade e beleza. Eles reduzem a ocorrência de ferrugem e melhoram seu desempenho.

Comparação de propriedades mecânicas

O magnésio e o alumínio são dois metais diferentes que possuem propriedades exclusivas. É por isso que o magnésio pode ser usado em vários produtos de fabricação. Por exemplo, os fabricantes o misturam com o alumínio 43% para criar ligas.

Da mesma forma, o 40% de magnésio é usado para fabricar metal estrutural. É assim que ele destaca sua importância na engenharia leve.

Resistência à tração e resistência ao escoamento

A resistência à tração do metal mostra sua capacidade de suportar forças antes de quebrar.

A resistência ao escoamento é o ponto em que um metal começa a se dobrar permanentemente.

As ligas de magnésio, como a AZ91D, em particular, oferecem 240 MPa de resistência à tração e 150 MPa de resistência ao escoamento. Isso contribui para torná-la uma opção mais leve para fundição.

No que diz respeito ao alumínio, há a vantagem de seus 320 MPa resistência à tração  e resistência ao escoamento de até 130 e 280 MPa no A380.

É por isso que esses metais são usados em peças de alta tensão.

Alongamento e resistência a impactos

Os metais podem ser esticados até certos limites antes de se romperem, o que se refere ao seu alongamento.

O alongamento afeta a resistência do metal e demonstra sua capacidade de absorver choques.

Há um alongamento de 5 a 6% no magnésio e uma resistência ao impacto de 4 a 8 J. É isso que o torna mais flexível e absorvente de choques.

Entretanto, no alumínio, a faixa de alongamento é de 1 a 10% e a resistência ao impacto é de 3 a 5 J. Isso significa que eles são um pouco mais frágeis.

Resistência à fadiga

A capacidade dos metais de resistir a tensões repetidas é conhecida como resistência à fadiga.

As ligas de magnésio oferecem resistência à fadiga de 70 a 150 MPa. Embora sejam menos resistentes que o alumínio, elas proporcionam confiabilidade.

A resistência à fadiga do alumínio varia entre 90 e 180 MPa. Portanto, isso o torna adequado para uso em peças de motores.

Dureza

A dureza dos metais mede sua resistência a arranhões. Por exemplo, o magnésio tem dureza de 60 a 80 HB e é considerado na categoria de metais macios. Enquanto isso, o alumínio tem uma dureza de 70 a 100 HB. Portanto, ele é mais durável.

Resistência à fluência

O calor afeta a qualidade e o desempenho dos materiais com o passar do tempo. O parâmetro resistência à fluência é um tipo que mede a capacidade de resistência ao calor dos metais ao longo do tempo.

Por exemplo, o magnésio é limitado ao uso em altas temperaturas e, por isso, enfraquece mais rapidamente. Nesse caso, o alumínio é a opção alternativa devido à sua capacidade de enfrentar temperaturas mais altas.

Conclusão:

Em Fundição sob pressão de magnésioAs ligas de alumínio e magnésio se solidificam rapidamente, mas há chances de maiores riscos de incêndio. Enquanto isso, o alumínio leva um pouco mais de tempo para esfriar do que o magnésio. No entanto, ele oferece durabilidade na fabricação de peças. Você pode usar o magnésio como um metal leve para produzir peças de grande volume rapidamente. Por outro lado, o alumínio é adequado para peças mais resistentes que não devem se corroer com o tempo. No entanto, a seleção correta do metal entre magnésio e alumínio pode ser feita pesando-se as necessidades da aplicação.