O ADC12 é uma liga de alumínio-silício-cobre projetada para fundição sob pressão. Ela contém cerca de 9,6-12% de silício para alta fluidez e 1,5-3,5% de cobre para maior resistência. Essa liga normalmente atinge uma resistência à tração entre 180 e 230 MPa. A densidade da liga de alumínio adc12 é de aproximadamente 2,7 g/cm³, o que a torna leve. A ADC12 oferece boa usinabilidade, mas apresenta propriedades mecânicas reduzidas acima de 250°C.

Neste conteúdo, aprenda detalhes aprofundados sobre:

Por que ele substituiu a fundição sob pressão - fluidez perfeita, encolhimento mínimo

Aplicações: do setor automotivo (cilindros de automóveis) a bens de consumo (estruturas de drones)

Por que os metalúrgicos o escolhem - Robusto e econômico.

Composição química do ADC12

Liga de alumínio ADC12 contém qualidades específicas devido ao seu caule. Sua principal combinação de elementos inclui:

• 6 - 12,0% de silício (Si): - Melhora a fluidez, tornando-a mais suave durante a fundição.
• 5-3,5% de cobre (Cu): - Aumenta a tenacidade, mas diminui a resistência à ferrugem.
• ≤0,3% de magnésio (Mg): - Adiciona maior dureza.
• ≤1,3% de ferro (Fe): - Proporciona resistência, mas pode comprometer a fragilidade.
• ≤1,0% de zinco (Zn): - Resiste à ferrugem ou à corrosão.
• ≤0,5% de manganês (Mn): - Compete contra danos causados pelo calor.
• Oligoelementos adicionais: ≤0,5% de níquel (Ni) interrompe a reação de alto calor, mantendo a resistência. ≤0,3% de estanho (Sn) diminui o atrito da superfície.

Outros são os oligoelementos para melhorar a estrutura ou o ajuste fino em fundição sob pressão de alumínio peças.

Assista às explicações sobre os metais das ligas de alumínio neste vídeo curto

Papel dos elementos na microestrutura e no desempenho

Silício:

O silício, por ser flexível, produz partículas muito pequenas e resistentes. Elas funcionam para melhorar a resistência ao desgaste. Sua adição aumenta a fluidez e preenche o molde de maneira uniforme. É útil para obter formas altamente detalhadas, como blocos de motor.

Cobre:

O cobre é o elemento de liga mais resistente. Sua mistura com o alumínio fortalece as ligações entre os cristais da liga. Como resultado, a resistência à tração chega a 180 MPa. No entanto, isso reduz a capacidade do metal de resistir à corrosão. É por isso que você deve aplicar revestimentos de proteção para isso.

Magnésio:

O magnésio é benéfico em termos de refinamento da estrutura de grãos do ADC12. Ele torna seu conteúdo muito mais duro sem perder a flexibilidade. Ele também aumenta a resistência ao estresse repetido.

Ferro:

O teor de ferro cria rigidez. No entanto, você deve adicionar uma quantidade menor, no máximo 1,3%. Isso ocorre porque quantidades elevadas afetam a fragilidade. Isso geralmente causa rachaduras sob cargas pesadas.

Zinco e manganês:

O zinco funciona para adicionar escudos protetores. Isso estabelece barreiras contra a ferrugem, geralmente em ambientes úmidos. Enquanto isso, o manganês aumenta a capacidade dessa liga de enfrentar temperaturas de até 150°C.

Níquel e estanho:

O níquel confere à peça a resistência necessária para enfrentar ambientes críticos, como motores quentes. O benefício do estanho é diminuir o atrito em uma situação de movimento contínuo, como nas peças de engrenagem.

Comparação com ADC10 e ADC14

Fluidez vs. Força:

De acordo com o custo, o ADC10 não é muito mais caro que o ADC12. Por outro lado, ele flui melhor, pois o silício tem um teor de silício de 7,5 a 9,5%.

Para fabricar produtos com paredes altamente finas, o ADC14 é a melhor opção. Isso ocorre porque ele contém silício 16-18%. Entretanto, essa quantidade maior de silício reduz sua resistência em comparação com o ADC12 (200 MPa contra 180 MPa do ADC12).

Resistência ao calor:

O ADC12 corrige problemas de estresse térmico. Isso geralmente se deve à adição de partículas de cobre e níquel. Mas esse conteúdo não é tão preferível quanto o ADC14. O fato de haver mais elementos de cobre no ADC12 resulta em menor capacidade de resposta em relação à tolerância ao calor intenso.

Seleção baseada em aplicativos:

Em peças que precisam de características como força e resistência moderada ao calor, o metal ADC12 funciona bem. Por exemplo, cabeçotes de cilindro.

Enquanto isso, você deve optar pela liga ADC12, em que o projeto deve estar dentro da opção econômica e ter especificações simples.

Como você sabe, as peças eletrônicas têm várias áreas minúsculas com partes altamente detalhadas, então você pode escolher o ADC14. Ele atende a necessidades complexas.

Propriedades mecânicas do ADC12

Resistência à tração e resistência ao escoamento:

O ADC12 lida com rasgos e deformações. Para isso, ele usa seus atributos combinados de resistência à tração (180-230 MPa) e resistência ao escoamento (120-150 MPa). Você pode verificar essa capacidade da liga. Passe sua amostra para a fase de fundição e usinagem para obter medições precisas.

Além disso, a maior parte da resistência da liga melhora por meio de tratamentos térmicos. Esse tratamento altera sua microestrutura a 150°C por 5 horas. Assim, o metal pode atingir o nível de dureza necessário.

Alongamento e dureza:

A liga de alumínio ADC12 tem alongamento de até 1-3% antes da fratura. Por isso, ocorre baixa ductilidade. Essa liga também oferece uma boa faixa de dureza. Ela se enquadra em 75-85 HB (Brinell) ou 40-50 HRB (Rockwell B).

O outro parâmetro que pode aumentar a dureza também é a taxa de resfriamento. A melhor consistência na temperatura, por exemplo, 7,5 mm/s, é valiosa nesse caso.

A imagem fornecida mostra a relação entre a tensão de tração. Há 120 MPAs, o que se tornou o motivo da falha do ADC12, causando uma porosidade de 78,2%. Enquanto isso, o mais espesso pode resistir a mais estresse.

Resistência ao impacto e resistência à fadiga

O alumínio ADC12 absorve de 5 a 8 joules, que é a quantidade de energia absorvida de um choque repentino durante um teste de impacto Charpy. A imagem da curva S-N mostra sua resistência à fadiga. Isso é cerca de 80 MPa a 10^6 ciclos. No entanto, é menor do que o normal. Normalmente, ela varia entre 100 e 150 MPa.

A extensão da fadiga ocorre se a carga for lenta, por exemplo, 0,1 mm/s. Além disso, mostra a propagação de 0,02 mm de rachaduras por fadiga devido ao estresse. A resistência à fratura é de cerca de 15 MPa√m.

Aplicações da liga de alumínio ADC12

Aplicações do setor automotivo:

A liga ADC12 é fundível para a fabricação de blocos de motor e cabeçotes de cilindro. É aí que se encontram suas características de resistência e leveza. Ela consome pouca energia nos veículos devido ao seu menor peso, de até 15 a 20%.

Além disso, os componentes leves melhoram a eficiência do combustível em até 5 a 8%. Sua capacidade de lidar com temperaturas de até 200°C é adequada para a fabricação de peças de motores. Também tem pontos de fusão mais baixos, que convertem o líquido derretido em peças fundidas com detalhes profundos.

Aplicações do setor aeroespacial

As peças estruturais, como a carcaça do motor das indústrias aeroespaciais, dependem do ADC12. O metal lhes proporciona uma relação resistência-peso. Isso é útil posteriormente para minimizar o uso de combustível.

Aparentemente, o lingote ADC12 não é tão comum quanto as outras ligas. Ele tem menor resistência à fadiga em até dez mil ciclos.

Aplicações industriais e comerciais

Os vários tipos de carcaças de bombas, caixas de engrenagens e ferramentas elétricas geralmente são fabricados com o metal ADC12. Ele sofre menos corrosão e resiste ao desgaste.

Quanto aos componentes eletrônicos de consumo, ela funde estruturas de laptops e corpos de câmeras, acrescentando um toque suave ao seu acabamento.

Vantagens e desvantagens do ADC12

Vantagens:

• Relação resistência/peso: com 2,7 g/cm³, essa liga de alumínio tem menos peso, até 30%, do que o aço. No entanto, ela oferece resistência à tração de 180 MPa.
• Resistência à corrosão: As peças feitas com esse metal corroem menos, mesmo em ambientes úmidos. Elas podem durar mais de 5 anos sem receber um revestimento protetor.
• Capacidade de fundição e usinagem: O ADC12 derrete a 580°C. Ele flui suavemente, preenchendo uniformemente formas complexas de matrizes. O metal é um pouco frágil e não precisa de tanta energia para a usinagem quanto as ligas mais duras.

Desvantagens:

• Há mais partículas de cobre no ADC12. Isso o torna um pouco mais caro do que o ADC10.
• A liga não suporta a soldagem e causa rachaduras durante a operação. Mas você pode usar a soldagem a laser operando a 500-600°C para montar vários componentes.
• Durante a fundição, o ar ou os gases se misturam, causando porosidade. Os fabricantes corrigem esse problema usando métodos de fundição a vácuo. Isso reduziu o valor para <2%.
• Cada metal tem um certo limite, assim como o ADC12. Ele perde a resistência quando exposto a mais de 250°C. É por isso que ele não é compatível com áreas de alta temperatura.

Processo de fundição sob pressão de alumínio ADC12

Visão geral do processo de fundição sob pressão

Os metalúrgicos usam alta pressão para moldar o metal ADC12 em peças complexas. Eles as derretem a 580-620°C para alimentá-las em um molde de aço. Eles mantêm as temperaturas do molde em até 50-150 MPa. O processo dura de 5 a 30 segundos, completando um objeto. A precisão do tamanho e do resultado depende do tamanho e da forma.

Parâmetros do processo de fundição sob pressão ADC12

• Pré-aqueça o molde, aplicando uma temperatura de até 200-250°C. Isso ajudará a reduzir as rachaduras.
• Uma pressão moderada entre 70 e 100 MPa é importante para preencher as espécies internas da matriz.
• A taxa de resfriamento que varia de 10 a 20°C/s pode afetar a resistência. O tamanho do grão pode ser melhor ou mínimo, conforme necessário, aplicando-se um resfriamento mais rápido.

Defeitos e desafios comuns

• A adição de liga fundida na cavidade em uma velocidade mais lenta causa o fechamento a frio. Para corrigir isso, aumente a pressão para 120 MPa.
• A porosidade pode ocorrer quando o ar fica preso. A moldagem a vácuo evita isso a 0,1 atm.
• A aplicação de temperaturas de resfriamento inadequadas pode afetar os grãos. Isso causa vazios. Controle isso com taxas de resfriamento de 5 a 7 °C/s.
• Usando a técnica de escaneamento por raios X, você localiza as áreas com defeito em peças como rachaduras de até 0,2 mm.

Propriedades do material do ADC12

1. Propriedades físicas:

• Densidade: 2,68 g/cm³
• Ponto de fusão: 580°C
• Condutividade térmica: 96 W/m-K
• Efeitos da temperatura: Permanece estável abaixo de 150°C.

2. Propriedades térmicas:

• Calor específico: 963 J/kg-K
• Expansão térmica: 21,8 µm/m-°C

A relevância de sua liga para a fundição sob pressão é sua menor expansão térmica. Ela minimiza as rachaduras durante o resfriamento a 10°C/s.

3. Propriedades elétricas e magnéticas

• Condutividade elétrica: 30% IACS
• Permeabilidade magnética: 1,02

O ADC12 possui atributos equilibrados. É por isso que ele é conhecido como uma opção versátil para peças sensíveis ao calor e não magnéticas.

Visão geral comparativa com outros materiais

• O lingote ADC12 tem menos peso (65%) do que os materiais de aço.
• Em comparação com as propriedades de resistência à corrosão, essa liga é melhor do que o aço. Enquanto isso, o cobre é mais capaz de resistir à corrosão em comparação com o ADC12.
• Esse metal é muito mais barato (20%) do que as ligas de magnésio.

Critérios de seleção:

Você pode escolher a liga de alumínio ADC12 para fabricar componentes automotivos, como blocos de motor ou caixas de transmissão. Especialmente nos projetos em que a relação resistência-peso é importante.

Além disso, ele atende às necessidades de produção em massa devido à sua boa fluidez. Como resultado, há menos defeitos na produção gerada.

Você também pode usá-lo para fabricar produtos econômicos, pois custa menos do que o magnésio. Esse metal contém boas propriedades de blindagem EMI e não magnéticas, adequadas para caixas eletrônicas.

Evite o ADC12 para:

Recomenda-se não usar a liga ADC12 para aplicações de fundição em temperaturas extremas (>250°C). Em vez disso, o material de aço pode ser substituído.

Para a fabricação de peças do setor marítimo, prefira as ligas de cobre. Além disso, o magnésio é uma opção melhor para fabricar um componente de alto impacto do que esse.

A parte que os perfis incluem detalhes específicos e áreas complexas para obter resultados precisos; uma liga de ADC14 é melhor em comparação com a ADC12.

Conclusão:

A facilidade de fundição e a resistência equilibrada da liga de alumínio ADC12 fazem dela a melhor opção para peças de automóveis e máquinas. A partícula de silício e a mistura de outros teores de liga melhoram a fluidez e o desempenho em comparação com o ADC14. Você pode escolher o ADC12 por seu design leve e preço acessível até mesmo para equipamentos produzidos em massa.