Aleaciones AlZn10Si8Mg

Introducción a la fundición a presión de aluminio La fundición a presión de aleaciones de aluminio es un proceso de fabricación muy eficaz y se utiliza para producir componentes metálicos complejos en grandes volúmenes. Consiste en inyectar a alta presión una aleación de aluminio fundida en un molde de acero endurecido (denominado comúnmente matriz). Este proceso es especialmente apreciado en los sectores de la automoción, la electrónica, las telecomunicaciones y los equipos industriales, ya que produce componentes ligeros con buena precisión dimensional y acabado superficial. La excelente relación resistencia-peso es una de las principales razones por las que el aluminio es el metal preferido para la fundición a presión. Los componentes de aleación de aluminio pueden proporcionar el rendimiento mecánico requerido para la aplicación estructural y ofrecer un material con un alto nivel de reducción del peso del producto. También existe la fundición a presión, que permite a los fabricantes incorporar múltiples funciones en una sola pieza. Costillas, resaltes, puntos de montaje y paredes delgadas pueden fundirse en una sola operación, eliminando la necesidad de mecanizado y montaje secundarios. Esto, a su vez, reduce los costes de producción y aumenta la consistencia y la repetibilidad. Debido a estas ventajas, la fundición de aluminio a presión se ha convertido en uno de los procesos de conformado de metales más populares para la producción de volúmenes medios y altos. El proceso de fundición a presión de aluminio Preparación y configuración del molde Comienza con la preparación de la matriz de acero. La matriz es un molde de dos partes: una mitad fija y otra móvil. La cavidad de la matriz se rocía y limpia después de cada disparo. Este recubrimiento permite controlar la temperatura de la matriz y facilita la expulsión del sólido fundido sin que se pegue a la superficie del molde o se dañe. Inyección de aluminio fundido En un horno, la aleación de aluminio se funde y se mantiene a una temperatura controlada para conseguir la fluidez adecuada. Durante la fundición a alta presión, un pistón hidráulico inyecta a alta presión una cantidad específica de metal fundido en la cavidad de la matriz. La presión puede oscilar entre varios miles y más de 20.000 psi, lo que permite al metal rellenar áreas pequeñas y geometrías complejas antes de la solidificación. Solidificación y enfriamiento La presión se mantiene después de llenar la cavidad hasta que el aluminio se enfría y solidifica. El rápido enfriamiento de la matriz de acero produce una microestructura fina que mejora las propiedades mecánicas y el acabado superficial. La refrigeración por canales dentro de la matriz regula la temperatura y garantiza tiempos de ciclo constantes. Expulsión y acabado Una vez endurecida la matriz, las mitades se abren y la matriz se expulsa del molde mediante pasadores eyectores. Se recorta todo el material innecesario, incluidas las correderas, las compuertas y las rebabas. A continuación, pueden realizarse operaciones secundarias en la pieza, como el mecanizado, el tratamiento superficial o el tratamiento térmico, en función de la aplicación. El resultado es una pieza de aluminio con forma casi de red adecuada para aplicaciones industriales exigentes. Aleaciones de aluminio en fundición a presión Piezas de fundición basadas en aleaciones: Las aleaciones de aluminio para fundición a presión están diseñadas para equilibrar la colabilidad, la resistencia mecánica, la resistencia a la corrosión y el rendimiento térmico. A diferencia del aluminio puro, estas aleaciones tienen niveles controlados de silicio, cobre, magnesio, hierro y otros elementos de aleación para mejorar el flujo de líquido, la solidificación y la capacidad de servicio del metal fundido. Seleccionar una aleación adecuada es esencial, ya que cada composición ofrece un equilibrio único entre resistencia, durabilidad, peso, coste y facilidad de fabricación. Este es un examen más detallado de las aleaciones de fundición a presión de aluminio de alto rendimiento más populares y lo que hace que cada una sea adecuada para una aplicación concreta. Rendimiento mecánico y resistencia de la aleación de aluminio A380 La aleación A380 se conoce como el caballo de batalla de la fundición a presión de aluminio. Tiene una buena resistencia a la tracción (aproximadamente 320 MPa) y un buen límite elástico (aproximadamente 160 MPa) en estado fundido. Aunque no es la mejor aleación de aluminio del mercado, ofrece la mejor combinación de resistencia y ductilidad para carcasas estructurales, cubiertas y soportes. Ventajas de la aleación de aluminio A360 Rendimiento y resistencia mecánicos La aleación A360 ofrece la misma resistencia a la tracción que la aleación A380 y presenta un mejor rendimiento a temperaturas más elevadas. El límite elástico suele ser de 170 MPa, y esta aleación de aluminio es estable en condiciones de trabajo en caliente, como en los compartimentos de los motores. Ventajas de la aleación de aluminio ADC12 (equivalente a la A383) Rendimiento mecánico y resistencia El homólogo de la A383 es la ADC12, que tiene una resistencia moderada, y la resistencia a la tracción suele ser de 180230 Mpa. Aunque es un poco más débil que el A380, sigue siendo suficiente para el rendimiento estructural de numerosos componentes industriales y de automoción. Ventajas de la aleación de aluminio Al-Si11Cu3 Rendimiento mecánico y resistencia Las propiedades mecánicas equilibradas caracterizan a Al-Si11Cu3. La resistencia a la tracción suele ser superior a 300 MPa, con buena dureza y ductilidad moderada. Es más resistente que ADC12 y similar a A380 en la mayoría de las aplicaciones estructurales. Ventajas de la aleación de aluminio B390 Rendimiento mecánico y resistencia La aleación B390 se ha fabricado para ser lo más dura y resistente al desgaste posible. Tiene un límite elástico increíblemente alto (aproximadamente 240 MPa) y una resistencia a la tracción de 350 MPa. Tiene una dureza de hasta 120 Brinell, que es muy alta para los estándares de la mayoría de las aleaciones de fundición a presión. Ventajas Resumen comparativo Las aleaciones de fundición a presión de aluminio se utilizan de la siguiente manera: La elección de una aleación adecuada viene determinada por el factor de diseño, que puede ser la resistencia, la resistencia a la corrosión, la vida útil, la reducción de peso o la complejidad de la fundición. Resumen de las propiedades físicas y químicas de las aleaciones de aluminio Aleación A380 A360 ADC12 / A383 Al-Si11Cu3 B390 Silicio % 7,5-9,5 9-10 9,5-11,5 9,6-12 16-18 Cobre % 3-4 ≤0,6 2-3 1,5-3,5 4-5 Magnesio % ≤0.1 0,4-0,6 ≤0,3 ≤0,35 ≤0,1 Densidad (g/cm³) 2,71 2,63 2,70 2,70 2,75 Resistencia a la tracción (MPa) ~324 ~317 180-230 ~300 320-360 Resistencia a la fluencia (MPa) ~160 ~170 ~150 ~140 240-250 Alargamiento (%) ~3,5 ~3.5 ~3 ~2-3 <1 Dureza ~80 ~75 ~75 ~85 ~120 Resistencia a la corrosión Moderada Excelente Justa Moderada Justa Fundibilidad Excelente Justa Excelente Muy buena Moderada Resistencia al desgaste Buena Buena Moderada Buena Excelente Aplicaciones de las aleaciones de aluminio Industria automovilística Componentes estructurales y de tren de potencia ligeros Las aleaciones de aluminio para automoción se utilizan ampliamente en la fabricación de bloques de motor, carcasas de transmisión, componentes de suspensión y soportes estructurales. Son potentes por unidad de peso, lo que reduce la masa total del vehículo y mejora la eficiencia del combustible, aumentando así la autonomía que puede recorrer un vehículo eléctrico. Esta aleación de aluminio también mejora la disipación del calor en motores y sistemas de baterías, aumentando el rendimiento y la durabilidad. Sector aeroespacial Estructuras de fuselaje y estructuras interiores Las propiedades que hacen del aluminio