ATPS MAT. CONS. MECANICA PARTE

As ligas de alumínio para fundição são designadas e regidas por normas internacionais e uma das mais comuns é o sistema AA (aluminium association).

A nomenclatura para as ligas de fundição do sistema AA é composta por 04 digitos, sendo que o último é separado dos primeiros por um ponto. O primeiro numero da nomenclatura indica o elemento principal conforme pode ser observado na tabela abaixo:

Série Elemento principal

1xx.x Alumínio puro (99% mín)

2xx.x Ligas Alumínio Cobre

3xx.x Ligas Alumínio-Silício-Magnésio

Ligas Alumínio-Silício-Cobre

Ligas Aluminio-Silicio-Cobre-Magnésio

4xx.x Ligas Alumínio-Silício

5xx.x Ligas Alumínio-Magnésio

7xx.x Ligas Alumínio-Zinco

8xx.x Alumínio-Estanho

Os digitos seguintes indicam a liga dentro do grupo e o último digito a forma de fornecimento:

xxx.0 – Peças fundidas

xxx.1 – Lingotes fundidos

xxx.2 – Lingotes fabricados a partir de alumínio primário

As nomenclaturas que são diferenciadas por uma letra no início apresentam pequenas variações na composição química, exemplo: A380 ou 380 com variação apenas no teor de ferro.

O processo de fundição também é identificado por letras:

D – Die casting (Sob pressão)

P – Permanent mold (Gravidade ou Baixa pressão)

S – Sand casting (Areia)

Elementos de liga

Existem inúmeras possibilidades de combinações de elementos químicos com o alumínio. Estas combinações denominadas de ligas de alumínio têm como objetivo principal melhorar as propriedades mecânicas da liga e conferir outras propriedades de uso ou características de fundição.

Assim as Ligas de Alumínio de uso comercial tem na sua composição química:

• Elementos Principais: responsáveis pelas propriedades mecânicas como Cobre, Silício, Magnésio, Manganês, Zinco;

• Elementos Secundários: cujos percentuais são menores e tem como objetivo uma ação específica para se obter determinada propriedade de uso ou característica de fundição como: Níquel, Ferro, Berílio;

• Elementos modificadores, refinadores ou neutralizadores: usados em pequenos percentuais com a finalidade de alterar a microestrutura, obtendo-se melhores propriedades ou características de processo como Titânio, Sódio, Estrôncio, Boro

• Elementos tidos como impurezas: os quais devem ser controlados ou balanceados de maneira mais rigorosa como: Chumbo, Cromo, Cálcio, entre outros, que em geral exercem influência perniciosa sobre certas propriedades ou características de fundição.

Ligas Alumínio – Silício

As ligas alumínio – silício são amplamente utilizadas para fabricação de peças fundidas em diversos processos de fundição, e podem ser classificadas em hipoeutéticas, eutéticas ou hipereutéticas definidas pelo teor de silício na composição.

Diagrama de fase ligas Alumínio - Silício

Ligas hipoeutéticas

As ligas hipoeutéticas possuem teores de silício abaixo de 12,6%, sendo que uma das ligas mais utilizadas em fundição sob pressão é a 380 (SAE 306), constituída por alumínio, silício 7,5 a 9,5%, cobre 3,0 a 4,0%, magnésio até 0,5% e ferro entre 0,8 e 1,0% (tabela 3). Estas ligas, por possuírem um menor teor de silício, tendem a uma solidificação “pastosa” devido a solidificação dendrítica, além de um maior intervalo de solidificação (590 – 520°C).

As principais características destas ligas são:

• Boa Fluidez

• Elevada resistência à formação de trincas a quente

• Resultam em elevada estanqueidade em peças fundidas

• Apresentam grande intervalo de solidificação

A combinação de elevados teores de ferro e cobre estende a solidificação das ligas para temperaturas mais baixas, aumentando o intervalo de solidificação e garantindo uma maior capacidade de compactação da liga durante a terceira fase de injeção.

Quando ligas com solidificação pastosa são utilizadas em peças injetadas, a pressão aplicada pela máquina é transmitida durante mais tempo por toda a peça através da massa pastosa, diminuindo a possibilidade de formação de rechupes em regiões de maior massa. Obviamente, para que a pressão aplicada pelo pistão se transmita para toda a peça, os canais de injeção devem ser os ultimos a se solidificar.

Apesar do efeito fragilizante, o ferro é considerado um elemento de liga na fundição sob pressão por reduzir a tendência à soldagem da peça à ferramenta, diminuindo assim o ataque da liga à superfície da matriz [8].

Ligas eutéticas

As ligas eutéticas são ligas com teor de silício mais elevado chegando de 11 a 13%, esta liga não tem uma solidificação pastosa, ocorrendo então a transformação líquido – sólido diretamente.

As principais características destas ligas são:

• Excelente fluidez

• Elevada resistência quanto a formação de trincas a quente

• Pequenos intervalos de solidificação

• Dificuldade de preenchimento de peças com massas isolada

Em algumas aplicações, a liga SAE 305 com composição eutética, alumínio, silício 11 a 13%, cobre máximo 1,0% e ferro entre 0,8 e 1,2%, é a preferida devido a elevada fluidez. Entretanto, esta liga apresenta solidificação não pastosa que dificulta a transmissão de pressão sobre o metal em solidificação promovendo defeitos de rechupe na forma de grandes vazios concentrados nas regiões de maior massa (intervalo de solidificação 585 – 575°C).

Desse modo a aplicação da liga 413 é recomendada somente em peças que apresentem espessuras relativamente constantes,