Ao projetar componentes para ambientes de alto desgaste, a seleção do material é crucial. Para engenheiros que buscam uma liga de alumínio fundido sob pressão que ofereça dureza e resistência à abrasão excepcionais, Alumínio B390 é uma escolha de destaque. Este guia fornece uma visão geral baseada em dados sobre as propriedades, aplicações e considerações de fabricação do B390, ajudando você a determinar se ele é a escolha certa para o seu projeto.
- O que é liga de alumínio B390?
- Composição química do alumínio B390
- Propriedades mecânicas e físicas do B390
- Aplicações comuns para alumínio B390
- Fundição sob pressão de alta pressão (HPDC) com B390
- Usinagem e Acabamento de Superfície para Alumínio B390
- Perguntas Frequentes
- Seu parceiro para fundição sob pressão B390
- Serviços de fundição sob pressão de alumínio
O que é liga de alumínio B390?
B390 é uma liga de alumínio fundida sob pressão especializada, reconhecida por seu altíssimo teor de silício. Essa composição única a coloca em uma categoria específica de materiais conhecida por sua durabilidade sob atrito e tensão.
O segredo da sua força: alto teor de silício
B390 é classificado como um hipereutético Liga de alumínio-silício. Isso significa que seu teor de silício (Si), variando de 16% a 18%, excede o ponto eutético de 12.6%. Durante a solidificação, esse excesso de silício precipita como partículas duras de silício primário, distribuídas por toda a matriz de alumínio. Essas partículas atuam como superfícies microscópicas de suporte de carga, conferindo à liga sua característica alta resistência ao desgaste e excelente dureza. O tamanho, a morfologia e a distribuição desses precipitados de silício são parâmetros críticos de controle do processo, frequentemente caracterizados por meio de técnicas avançadas, como microscopia eletrônica de varredura (MEV), para garantir que o material atenda às suas exigentes especificações de desempenho.
Composição química do alumínio B390
O papel crítico de 16-18% de silício
O alto nível de silício é a característica marcante do B390. Ele proporciona:
- Resistência excepcional ao desgaste: As partículas primárias de silício criam uma superfície dura que resiste à abrasão e ao desgaste.
- Capacidade de lançamento melhorada: O alto teor de silício aumenta a fluidez do metal fundido, permitindo que ele preencha seções complexas e de paredes finas de um molde de fundição sob pressão.
- Baixo coeficiente de expansão térmica: Isso proporciona estabilidade dimensional crucial em componentes sujeitos a flutuações de temperatura, como peças de motor.
Tabela de composição detalhada (B390 vs. A380)
Veja como o B390 se compara ao A380 (uma liga de fundição sob pressão de uso geral amplamente utilizada), destacando as principais diferenças.
| Element | B390 (% em peso) | A380 (% em peso) | Influência chave no B390 |
|---|---|---|---|
| Silicone (Si) | 16.0 - 18.0 | 7.5 - 9.5 | Aumenta drasticamente a resistência ao desgaste e a dureza |
| Cobre (Cu) | 4.0 - 5.0 | 3.0 - 4.0 | Aumenta a resistência e a condutividade térmica |
| Magnésio (Mg) | 0.45 - 0.65 | ≤ 0.1 | Aumenta a resistência e a resistência à corrosão |
| Ferro (Fe) | ≤ 1.3 | ≤ 1.3 | Evita a soldagem de matrizes |
| Manganês (Mn) | ≤ 0.5 | ≤ 0.5 | Melhora a força |
| Zinco (Zn) | ≤ 1.5 | ≤ 3.0 | Contribui para a força |
| Níquel (Ni) | ≤ 0.1 | ≤ 0.5 | - |
| Titânio (Ti) | ≤ 0.2 | - | Refinamento de grãos |
Propriedades mecânicas e físicas do B390
As propriedades do B390 o tornam um material de alto desempenho, mas suas desvantagens devem ser completamente compreendidas durante a fase de projeto.
[Imagem: Gráfico de barras comparando as propriedades mecânicas do alumínio B390 e A380] O B390 oferece dureza e limite de escoamento significativamente maiores que o A380, ao custo de uma ductilidade extremamente baixa.
Resistência ao desgaste e dureza incomparáveis
Com uma dureza Brinell de aproximadamente 120 HBO B390 é significativamente mais duro que o A380 (cerca de 80 HB). Essa dureza superior é resultado direto de sua microestrutura semelhante à de um compósito, onde a fase de silício rígido reforça a matriz de alumínio mais macia. Isso o torna a principal escolha para aplicações como blocos de motor sem mangas, onde os pistões operam diretamente contra o cilindro.
Baixa Ductilidade: Uma Consideração Crítica de Projeto
A desvantagem mais significativa da dureza do B390 é sua baixíssima ductilidade. Com um alongamento na ruptura de menos de 1%, a liga é frágil. Isso significa que não é adequada para componentes que exigem deformação plástica (formabilidade) ou que devem suportar forças de impacto significativas. Os projetistas devem levar em conta essa fragilidade para evitar falhas catastróficas sob carga.
Propriedades térmicas e desempenho
O B390 oferece boa condutividade térmica (aprox. 130 W/mK), essencial para a dissipação de calor em aplicações como componentes de motores e compressores. Seu baixo coeficiente de expansão térmica também garante que as peças mantenham as folgas e tolerâncias pretendidas durante o ciclo térmico.
Tabela de Dados de Propriedades B390
| Imóvel | Valor | Monitoradas | Notas |
|---|---|---|---|
| Resistência à tração | ~ 317 (46) | MPa (ksi) | Condição de fundição |
| Resistência ao escoamento | ~ 248 (36) | MPa (ksi) | Significativamente maior que o A380 |
| Alongamento na ruptura | <1 | % em 2 pol. | Muito frágil, um fator chave no design |
| Dureza | ~ 120 | Brinell (HB) | Excelente para aplicações de desgaste |
| Densidade | ~ 2.71 | g / cm³ | Leve |
| Condutividade Térmica | ~ 130 | Com/mK | Boa dissipação de calor |
| Ponto de fusão (média) | ~ 580 | ° C | - |
Aplicações comuns para alumínio B390
B390 é especificado onde a resistência à abrasão é o principal requisito de engenharia e modo de falha.
- Motorizações automotivas: A aplicação clássica é em blocos de motor, pistões e camisas de cilindro de alumínio sem mangas. Sua dureza permite o contato direto com os anéis de pistão, eliminando a necessidade de camisas de ferro fundido mais pesadas e contribuindo para a redução do peso do veículo e para a melhoria da eficiência térmica.
- Maquinaria industrial: Usado em componentes de compressores, carcaças de bombas, peças de freio e corpos de válvulas que sofrem atrito deslizante.
- Quando escolher B390 em vez de outras ligas: Selecione B390 quando o seu componente apresentar risco de falha por desgaste ou abrasão muito antes de falhar por fadiga ou impacto. Se forem necessárias tenacidade e ductilidade, uma liga como A380 ou um processo de fabricação diferente pode ser mais adequado.
Fundição sob pressão de alta pressão (HPDC) com B390
A alta fluidez do B390 o torna ideal para o processo HPDC. No entanto, sua natureza abrasiva exige considerações especiais quanto ao ferramental e ao controle do processo.
Lista de verificação DFM para componentes de alumínio B390
- Raios generosos: Utilize raios de filete maiores do que com ligas mais dúcteis para mitigar as concentrações de tensão.
- Espessura de parede uniforme: Evite mudanças bruscas na espessura da seção para garantir um resfriamento consistente e evitar tensões internas.
- Ângulos de inclinação: Incorpore um calado adequado (1-2 graus) para facilitar a ejeção da peça e minimizar o estresse na fundição quebradiça.
- Material da matriz: Utilize aços para ferramentas robustos e resistentes ao desgaste (por exemplo, H13) para o molde, pois o alto teor de silício do B390 é abrasivo para as ferramentas.
Defeitos comuns e estratégias de prevenção
- Craqueamento a Quente: A baixa ductilidade da liga a torna suscetível a rachaduras durante o resfriamento.
- Prevenção: Otimize o resfriamento da matriz, garanta a ejeção adequada das peças e projete peças com transições suaves.
- Porosidade: Como acontece com todas as peças fundidas, o gás aprisionado pode causar porosidade.
- Prevenção: Utilize HPDC assistido por vácuo, otimize os parâmetros de injeção e garanta ventilação adequada no molde.
Usinagem e Acabamento de superfície para alumínio B390
Desafios na Usinabilidade
As partículas primárias de silício duro que conferem ao B390 sua resistência ao desgaste também o tornam difícil de usinar. As ferramentas de corte sofrem desgaste rápido.
- Melhor pratica: Utilize ferramentas com ponta de diamante policristalino (PCD) ou de carboneto.
- Operação: Velocidades mais baixas e avanços controlados são necessários para obter um bom acabamento superficial e evitar a quebra da ferramenta.
Limitações do tratamento de superfície
O B390 é um candidato insatisfatório para anodização decorativa ou protetora. O alto teor de silício resulta em um acabamento cinza escuro não uniforme. Para proteção contra corrosão, considere alternativas como:
- Powder Coating
- E-revestimento
- Revestimento de Conversão de Cromato
Perguntas Frequentes
Seu parceiro para fundição sob pressão B390
Escolher a liga de alto desempenho certa é crucial para aplicações exigentes. O alumínio B390 oferece uma solução única onde a resistência ao desgaste é fundamental, mas seus requisitos específicos de fabricação exigem expertise.
Se você estiver considerando o B390 para seu próximo projeto, nossa equipe de engenharia pode fornecer o suporte DFM e o controle de processo necessários para entregar componentes confiáveis e de alta qualidade.
Serviços de fundição sob pressão de alumínio
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