Una guida tecnica sui metalli per pressofusione e la loro selezione

pressofusione di metalli

Magnesio, alluminio e zinco sono i principali metalli utilizzati nella pressofusione, ma vengono impiegati anche bronzo, rame e pochi altri materiali. La pressofusione di magnesio è vantaggiosa per la riduzione del peso e lo smorzamento delle vibrazioni; le leghe di alluminio sono preferite per la buona resistenza alla corrosione e la robustezza; e lo zinco è preferito per la fusione di componenti piccoli, dettagliati e a parete sottile.

Die Casting Consente la produzione di componenti complessi in grandi volumi, mantenendo ripetibilità ed efficienza in termini di costi. Tuttavia, la pressofusione di metalli ferrosi può risultare complessa a causa dei loro elevati punti di fusione, che causano una rapida usura degli utensili.

I telai per componenti elettronici, i cruscotti, i telai delle ruote per autoveicoli e i contenitori per utensili sono realizzati in leghe di magnesio perché richiedono leggerezza e supporto strutturale. La pressofusione di alluminio viene utilizzata per produrre blocchi motore, carter motore, dissipatori di calore, carter della trasmissione e molti altri componenti. Lo zinco viene fuso per maniglie delle porte, articoli idraulici, componenti delle valvole, articoli per autoveicoli, ecc.

Esaminiamo nel dettaglio i metalli per pressofusione, analizzando le loro proprietà di fusione, i limiti, le applicazioni e come prendere una decisione oculata nella scelta del materiale per la pressofusione.

Leghe di magnesio per pressofusione 

Leghe di magnesio per pressofusione

Il magnesio è un metallo strutturale noto per la sua leggerezza e durata. Ha una densità di 1.74 g/cm³, che è il 35% più leggera dell'alluminio.1Pertanto, le leghe di magnesio vengono utilizzate nella pressofusione di componenti metallici che necessitano di un elevato rapporto rigidità-peso e di smorzamento delle vibrazioni. 

I bassi punti di fusione e la buona fluidità rendono le leghe di magnesio facili da fondere, ma la loro reattività con l'ossigeno richiede un rigoroso controllo del processo. 

Magnesio AZ91D

AZ91D è il lega più comune in pressofusione di magnesio, che è composto per circa il 90% da Mg, dall'8.3 al 9.7% da alluminio, fino all'1% da zinco, insieme ad altri metalli (Mn, Si, Cu) in quantità minori. 

Il metodo di pressofusione a camera calda è adatto per la lega AZ91D. Presenta una bassa tendenza alla criccatura a caldo e offre tempi di ciclo rapidi. Inoltre, i pezzi fusi in AZ91D sono più resistenti alla corrosione rispetto a quelli realizzati con altre leghe di magnesio.

applicazioni: Carter per trasmissioni automobilistiche, coperchi alberi a camme, staffe per piantoni dello sterzo, custodie per laptop, telai interni per smartphone.

Magnesio AM60

La principale differenza tra AM60 e AZ1D è il contenuto di alluminio. Contiene <6% di alluminio, che è comunemente usato in HPDC, e può anche essere lavorato mediante pressofusione per soddisfare specifici requisiti di prestazione [2Il minore contenuto di alluminio migliora la duttilità, la tenacità all'impatto e l'allungamento.

applicazioni: Fasce IP, telai dei sedili per auto, cruscotti e strutture interne per autoveicoli.

Leghe di magnesio specializzate 

Altre leghe di magnesio per pressofusione includono AS41B, AE42 e ZK60A. Alcuni di questi contengono elementi delle terre rare e sono progettati per prestazioni specifiche. Ad esempio, l'AE42 contiene cerio, neodimio e lantanio in piccole quantità (~2-2.5%). Di conseguenza, la resistenza alle alte temperature e la resistenza allo scorrimento viscoso aumentano significativamente. 

applicazioni: Componenti del motore AS41, componenti della trasmissione automatica, supporto motore anteriore, alloggiamento dei freni e componenti del carrello di atterraggio dell'aereo e telai per missili.

Leghe di alluminio per pressofusione

Leghe di alluminio per pressofusione

Le leghe di alluminio sono tra le metalli leggeri pressofusi, offrendo resistenza, conduttività, resistenza alla corrosione e buona schermatura EMI e RFI. Sebbene le sue leghe abbiano un punto di fusione relativamente più alto (~ 660 ° CRispetto a quelli di Mg e Zn, i componenti complessi possono essere fusi utilizzando la tecnica della fusione a camera fredda. 

Quando l'alluminio fuso fluisce nello stampo e si solidifica, si formano strutture dendritiche che aumentano la resistenza e la duttilità dei pezzi fusi.

Successivamente, esaminiamo le leghe di alluminio comuni utilizzate nella pressofusione. ASTM, EN AC e JIS standard.

• ASTM: A380, A360, A383 
• ENAC: AC 46100, AC 46500
• JIS: ADC 10 e ADC 12 

Alluminio 380 (A380)

La lega A380 è una lega di alluminio per fusione di uso generale che offre un buon equilibrio tra colabilità, resistenza e duttilità, oltre a un'eccellente resistenza alla corrosione, all'usura e alla saldabilità. Rappresenta un'ottima scelta per la fusione di componenti di precisione destinati ad ambienti difficili.

applicazioni: Corpi per utensili elettrici, alloggiamenti per componenti elettronici, carter per riduttori, staffe e supporti per motori e componenti per elettrodomestici.

Alluminio 360 (A360)

L'elevato contenuto di silicio e il bassissimo contenuto di rame nella composizione della lega A360 migliorano la fluidità e riducono la fragilità a caldo. Offre resistenza alla corrosione in ambienti esterni e marini. Tuttavia, la lega A360 è più costosa della lega A380. Inoltre, la lega A360 può essere fusa in forme complesse a parete sottile, meno soggette a cricche a caldo.

applicazioni: Involucri per sistemi idraulici, componenti per applicazioni navali, componenti e collettori per sospensioni automobilistiche, valvole per l'industria chimica e custodie per apparecchiature radar.

Alluminio 413 (A 413)

L'alluminio 413 contiene un contenuto di silicio più elevato (~12%) rispetto all'A380 e all'A360. Offre la migliore fluidità e capacità di riempimento dello stampo, il che lo rende ideale per la fusione di componenti meccanici che richiedono tenuta alla pressione e pareti ultrasottili. Tuttavia, la resistenza meccanica risulta compromessa. 

applicazioni: Cilindri idraulici, componenti pneumatici, recipienti a pressione, dissipatori di calore ad alte prestazioni, custodie compatte e apparecchiature per la lavorazione degli alimenti. 

Alluminio 383 (A 383)

L'alluminio A 383 contiene il 9.5-11.5% di Si, il 2-3% di Cu e ≤1.3% di Fe, insieme ad altri elementi di lega in quantità minori. Offre un'eccellente capacità di riempimento dello stampo, resistenza alla fessurazione a caldo, stabilità dimensionale e una migliore resistenza alla corrosione rispetto all'A380. Può essere utilizzato per la fusione di pezzi con un elevato rapporto lunghezza/spessore.

applicazioni: Alloggiamenti per apparecchiature elettroniche e di comunicazione, staffe per autoveicoli, coperchi delle testate dei cilindri, alloggiamenti per sensori e fusioni industriali di uso generale.

AC 46100

La lega AC 46100 offre un buon equilibrio tra durezza, resistenza e saldabilità. La sua composizione prevede circa il 12% di silicio e l'1.5-2.5% di rame come principali elementi di lega. Viene utilizzata nella produzione di macchinari per l'industria automobilistica e industriale. 

Punti di fusione più bassi favoriscono cicli di colata più brevi, ma non sono adatti a condizioni corrosive e ad alte temperature, soprattutto superiori a 200 °C. 

applicazioni: Componenti della trasmissione, testate dei cilindri del motore e tubazioni per fluidi industriali.

AC 46500

Questa lega di alluminio standard europea è simile all'A380 e viene comunemente utilizzato per la pressofusione di componenti resistenti e leggeri, tra cui componenti aerospaziali ed elettrici.

ADC 10 

ADC si riferisce alla pressofusione di alluminio e ADC 10 è ampiamente popolare nelle industrie manifatturiere in tutta l'Asia. È considerato un equivalente stretto dell'A380 (ASTM) e dell'AC-46500 (EN AC) standard [3L'ADC contiene fino al 9.5% di silicio e offre proprietà meccaniche, resistenza strutturale e lavorabilità equilibrate.

ADC 12 

ADC 12 (strettamente equivalente ad A 383Questa lega ha un contenuto di silicio leggermente superiore (fino al 12%). Presenta un punto di fusione più elevato e una maggiore resistenza alle cricche. Può essere utilizzata per la fusione di componenti a parete sottile e di forma complessa. 

ADC 12 è un'opzione migliore quando è necessaria una resistenza leggermente superiore, mentre ADC 10 offre prestazioni migliori nel riempimento di matrici di precisione.

Leghe di zinco pressofuso 

Parti in pressofusione di zinco

Lo zinco è un altro metallo a basso punto di fusione (420 ° C) con elevata fluidità allo stato fuso, che consente di modellarlo in geometrie complesse mediante pressofusione. Le leghe di zinco, tra cui Zamak 2, 3, 5 e 7, sono utilizzate per produrre componenti industriali che richiedono un equilibrio tra resistenza, tenacità e conduttività. Tuttavia, le leghe di zinco sono considerate metalli da pressofusione desertica (ρ= 6.6–7.0 g/cm³) e non possono mantenere le loro proprietà meccaniche originali al di sopra di 100 ° C. 

Zama 2 

La lega Zamak 2 è composta dal 3.7-4.3% di Al e dal 2.7-3.3% di Cu come elementi di lega principali, insieme a Mg, Fe e altri elementi in quantità minori. Presenta elevata resistenza, duttilità, buona durezza ed allungamento. Tuttavia, la fragilità a lungo termine e il ritiro risultano compromessi.

applicazioni: Componenti di piccole dimensioni e ricchi di dettagli, con finitura e precisione, come piccoli ingranaggi, camme, tappi terminali per motori, prototipi di stampi, inserti per utensili, apparecchi di illuminazione e componenti per utensili manuali. 

Zama 3 

La principale differenza rispetto allo Zamak 2 è che lo Zamak 3 ha un contenuto di rame inferiore (Cu ≤0.25%), il che ne modifica il comportamento nell'uso a lungo termine. Lo Zamak 3 è una lega di riferimento nel settore e offre stabilità dimensionale, eccellente fluidità di colata, facilità di finitura e un costo inferiore.

applicazioni: Alloggiamenti per elettrodomestici, accessori di montaggio, ventilatori a soffitto, oggetti decorativi, componenti idraulici e componenti elettrici.

Zama 4 

Zamak 4 è una lega di zinco pressofusa di transizione per Zamak 3 e 5, contenente una piccola quantità di rame (~0.3 a 0.5%) [4Mantiene la duttilità e migliora leggermente la durezza, senza sacrificare la resistenza. Inoltre, Zamak 4 presenta anche un rischio inferiore di adesione dello stampo rispetto a Zamak 3.

applicazioni: Accessori per abbigliamento, meccanismi di chiusura per finestre, piccoli interruttori elettrici e accessori decorativi. 

Zama 5 

La composizione dello Zamak 5 comprende circa il 4% di Al, circa l'1% di rame e fino allo 0.08% di manganese, insieme ad altri elementi di lega minori. È versatile e offre una maggiore resistenza alla trazione e durezza rispetto allo Zamak 3, ma la fluidità di colata è leggermente inferiore. 

applicazioni: Ingranaggi, meccanismi per cinture di sicurezza per auto, cerniere e staffe, chiusure a levetta e connettori elettrici.

Zama 7

Zamak 7 è una lega a controllo rigoroso delle impurità, composta da 3.5-4.3% di Al, circa lo 0.1% di Cu, meno dello 0.02% di Mg e una piccola quantità di Nichel. Offre elevata resistenza meccanica, bassa porosità e massima fluidità. Zamak 7 può essere colato per realizzare componenti complessi a parete sottile con eccellente precisione.

applicazioni: Alloggiamenti per componenti elettronici, chassis per smartphone, contenitori SFP e QSFP, lunette per orologi, raccordi per condotti elettrici e valvole pneumatiche miniaturizzate.

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Altri metalli per pressofusione

pressofusione di ottone

Oltre a zinco, alluminio e magnesio, si possono utilizzare come metalli per la pressofusione anche altre leghe, tra cui ottone, bronzo, leghe di piombo e leghe di stagno. Tuttavia, il loro impiego nella produzione di pressofusione è meno comune. 

Leghe di rame (ottone e bronzo)

L'ottone contiene dal 60 all'85% di rame e zinco come principali elementi di lega. È possibile anche realizzare pressofusioni di bronzo al silicio e al manganese.

Leghe di piombo

Questi materiali sono formulati con stagno e antimonio come principali elementi di lega e possono essere fusi per realizzare componenti con dettagli precisi, come elementi di schermatura dalle radiazioni, oggetti decorativi e inserti fonoassorbenti.

Leghe di stagno

Le leghe a base di stagno sono tra i metalli a basso punto di fusione adatti alla pressofusione e possono essere fuse con dettagli e finiture di precisione. Ad esempio, per la realizzazione di oggetti decorativi e ornamenti.

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Come scegliere il metallo per pressofusione più adatto al mio progetto?

Confronto tra metalli pressofusi

La scelta del metallo/lega per pressofusione più adatto dipende principalmente dal componente/prodotto che si sta realizzando e dai requisiti finali. Anche il punto di fusione, la colabilità e gli utensili utilizzati giocano un ruolo significativo nella selezione del materiale.

Analizziamo i fattori cruciali da considerare per la scelta del metallo di pressofusione più adatto al vostro progetto. 

1. Identifica le tue esigenze

Innanzitutto, è necessario definire le caratteristiche del componente o del prodotto che si intende fondere. Queste includono peso, resistenza meccanica, allungamento, tenacità, durezza e conduttività elettrica e termica. 

2. Condizioni operative

È importante considerare le condizioni operative in cui verranno utilizzati i componenti pressofusi, come l'esposizione termica, l'umidità, gli ambienti corrosivi e i carichi pesanti. 

3. Valutare la complessità del progetto

Valutare la complessità del pezzo, inclusi lo spessore delle pareti, gli angoli vivi, le cavità, le transizioni tra le pareti e le tolleranze. Alcune leghe hanno un'eccellente fluidità e possono essere fuse in forme complesse con dettagli precisi.

4. Attrezzature e metodo di pressofusione

Considerare gli utensili aiuta a capire se il metallo scelto è compatibile con il materiale dello stampo e quanti cicli può sopportare. Inoltre, è necessario valutare se si dispone di attrezzature per pressofusione a camera fredda o calda e a bassa o alta pressione.

5. Costo materiale

Il budget a disposizione giustifica il costo della materia prima del metallo selezionato? Spesso, il costo è influenzato anche dal volume di produzione. È possibile analizzare i prezzi unitari dei materiali preselezionati. 

6. Requisiti di finitura e post-elaborazione 

Bisogna considerare la finitura allo stato grezzo di fusione e i requisiti di post-lavorazione. Le leghe di alluminio potrebbero necessitare di cromatura o altri rivestimenti per ambienti soggetti a corrosione, mentre il rame può offrire una maggiore resistenza senza bisogno di un rivestimento secondario.

Successivamente, è possibile utilizzare il seguente diagramma di flusso come riferimento di base per la selezione del materiale di pressofusione.

selezione del metallo per pressofusione

Il diagramma di flusso decisionale sopra riportato fornisce un riferimento per la selezione di un metallo per pressofusione, dando priorità ai requisiti del componente.

• Se il peso è un fattore critico (pareti sottili, la massa minima è ciò che conta di più) → Magnesio
• Produzione di componenti in grandi volumi con elevata precisione → leghe di zinco o ZA
• Se la resistenza all'usura, la durezza o la conduttività elettrica/termica sono le priorità→ Rame o leghe di Cu. 
• Altrimenti (scelta predefinita) → Leghe di alluminio

Invia il tuo progetto di pressofusione per ricevere un preventivo da un ingegnere. 

Il successo del vostro progetto di pressofusione dipende in larga misura dalla scelta del materiale più adatto ai componenti progettati e ai requisiti finali. Per questo motivo, in ProleanTech non solo realizziamo componenti pronti all'uso o da assemblare, ma i nostri ingegneri vi assistono anche nella selezione del materiale. 

Per la pressofusione, disponiamo di una linea di produzione interna e di un impianto di controllo qualità. servizio di pressofusione Gestisce ogni aspetto, dalla realizzazione degli stampi alla lavorazione post-fusione e ai trattamenti superficiali. 

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