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.