Inovações de Ponta em Fundição de Alumínio sob Pressão em 2022

Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento das indústrias automobilística, aeroespacial e de computadores, requisitos mais altos foram colocados em fundidos com leveza, alta tenacidade e resistência à corrosão. Para peças de liga de alumínio, o processamento e conformação de ligas deformadas de alta resistência, alta tenacidade, resistentes à corrosão, e o processo de conformação de peças de liga grandes e complexas tornaram-se os pontos quentes de pesquisa de ligas leves. No entanto, a maioria das propriedades mecânicas de ligas de alumínio fundidas são principalmente baixa resistência à tração e baixa elongação no estado de fundição sob pressão.

Por Que Precisamos Discutir a Nova Fundição de Alumínio sob Pressão?

Com o desenvolvimento da tecnologia, a demanda por fundidos de alta resistência e leves aumentou gradualmente, e as vantagens de usar o processo de fundição sob pressão para preparar peças de liga de alumínio atraíram atenção. O processo de fundição sob pressão (die-casting) é um processo de fundição especial comumente usado na indústria de processamento. Ao encher metal fluido ou semi-fluido em um molde de fundição sob pressão em alta velocidade sob alta pressão, é formado e solidificado sob pressão para finalmente obter um fundido.

Como os fundidos formados pelo processo de fundição sob pressão têm as vantagens de alta precisão dimensional, alta resistência e alta utilização de material, a fundição sob pressão e a fundição sob pressão de alta resistência são amplamente usadas na fabricação de componentes com formas complexas e cargas moderadas.

A densidade do alumínio é apenas cerca de 1/3 da de ferro, cobre, zinco e outras ligas. É um dos materiais de liga de fundição sob pressão que atendem aos requisitos de leveza. Além disso, o alumínio tem alta resistência específica e rigidez específica e boas propriedades reológicas de corpo plástico. O intervalo de temperatura de cristalização é estreito, a taxa de retração linear é pequena e outras vantagens, é fácil de formar e cortar, e tem altas propriedades mecânicas e resistência à corrosão. Baseado nas vantagens acima, a liga de alumínio tornou-se um dos materiais de liga de fundição sob pressão de alta resistência e tenacidade.

Fundidos de liga de alumínio sob pressão têm excelentes efeitos de redução de peso nas indústrias automotiva, aeroespacial e outras. Desde a década de 1980, o rápido desenvolvimento da indústria automotiva impulsionou o desenvolvimento de indústrias relacionadas, e o desenvolvimento da indústria automotiva é principalmente sobre inteligência, leveza, modularização, etc. A tecnologia de substituir fundidos de ferro fundido por fundidos de liga de alumínio, plásticos de engenharia e fibra de carbono foi desenvolvida rapidamente. Entre eles, mais de 40 tipos de peças como trocadores de calor, cilindros de motor, bombas d'água e cubos de roda em automóveis são feitos de ligas de alumínio.

Nova Liga de Alumínio para Fundição sob Pressão

A indústria automotiva continua a se desenvolver com base nas necessidades de energia, segurança, conforto e outros fatores. As necessidades de desenvolvimento da indústria automotiva para materiais estão na era da aplicação de ligas de alumínio-magnésio para substituir aço, ferro fundido e outros materiais consumidores de energia, de alta qualidade e pesados.

Peças tradicionais de carroceria são principalmente baseadas em estamparia de chapa de aço ou bulging hidráulico ou soldagem adaptada de chapas. Se a liga de alumínio for usada, há necessidade de alta resistência e alta tenacidade. A aplicação de liga de alumínio tem a vantagem de alta integração de peças. Os requisitos de desempenho de diferentes peças são diferentes. Algumas precisam melhorar sua elongação, e algumas precisam melhorar sua resistência à corrosão. Com o desenvolvimento do processo de fundição sob pressão de alto vácuo, o processamento de desempenho de peças de fundição sob pressão requer ligas de alumínio mais excelentes com várias propriedades.

Para atender à demanda por ligas de alumínio de alta plasticidade, estudiosos da Alemanha e Japão pesquisaram ligas Al-Si-Mg de alta plasticidade baseadas em tecnologia de alto vácuo desde a década de 1990. Nas novas ligas de alumínio para fundição sob pressão desenvolvidas pela empresa alemã Rheinland Aluminum: Maximal-59, Sila-font-36 e Castasil-37, o teor de elemento Fe na liga é controlado para ser menor que 0.2% para garantir a tenacidade e resistência do fundido. O fenômeno de aderência ocorre, e 0.5%~0.8% de elemento Mn é adicionado à liga ao mesmo tempo. Após testes, a elongação da amostra de barra redonda padrão de liga Maximal-59 no estado de fundição pode atingir 17%, e tem sido usada na fabricação de portas de automóveis.

Kondo Kaili usou Silafont-36 como liga base para obter diferentes propriedades mecânicas controlando o teor de Mg na liga. O estudo descobriu que quando a fração de massa de Mg é 0.33%~0.40%, a liga de alumínio mostra uma melhor taxa de elongação e resistência à compressão.

Estudiosos alemães desenvolveram ligas Aural-2 e Aural-3. A liga Au-ral-3 tem boa fluidez e bom desempenho de enchimento, e a liga Aural-3 pode ser tratada termicamente adicionando elemento Mg, e um novo tipo de liga pode ser obtido por tratamento de solução. A elongação da liga de alta resistência e tenacidade é 5% a 12%, e o limite de escoamento σ0.2 é 250MPa.

Atualmente, muitas empresas e institutos de pesquisa na China estão desenvolvendo ligas de alumínio de alta resistência e tenacidade adequadas para peças estruturais de carroceria automotiva. Durante a cooperação, uma liga de alumínio fundido resistente ao calor de alta elongação e seu método de preparação por fundição sob pressão foram desenvolvidos.

A liga pertence à liga Al-Si-Mg, que descreve o teor de Si, Cu e Mg, e especifica os elementos traço Sc e M (pelo menos um de Ti, Zr e V). O limite de escoamento pode atingir 169MPa, a elongação pode atingir 10.0%, a resistência à tração a alta temperatura a 200°C pode atingir 190MPa, e a elongação a alta temperatura pode atingir 14.0%. Tem excelente resistência a temperatura ambiente e calor e pode ser usada em peças automotivas sem tratamento térmico de solução. Quantificar necessidades de desenvolvimento.

Em resumo, a pesquisa atual sobre novas ligas de alumínio de fundição sob pressão de alta resistência e tenacidade foca principalmente no sistema Al-Si-Mg. Devido à adição de Mg na liga do sistema Al-Si, Mg2Si pode ser formado, e uma solução sólida pode ser formada durante o tratamento de solução. A liga e elementos Mg também podem formar um filme de espinela altamente resistente à corrosão na superfície do líquido de liga para melhorar a resistência à corrosão dos fundidos.

Em teoria, o efeito de fortalecimento abrangente do elemento Cu em ligas Al-Si é mais significativo. Comparado com o elemento Mg, o elemento Cu é mais fácil de formar núcleos em liga de alumínio, e o desempenho é melhorado após tratamento térmico, mas a taxa de dissolução do elemento Cu na liga de alumínio é menor que a do elemento Mg. baixa, a aplicação em ligas Al-Si é limitada. A pesquisa sobre as novas propriedades de alta resistência e tenacidade de ligas Al-Si-Cu precisa ser mais discutida, o que é de grande significado para a pesquisa e desenvolvimento de novas ligas de alumínio de alta resistência e tenacidade.