Tabella del contenuto
Spettacolo
1. Introduzione
La fusione di alluminio e la ghisa sono due dei materiali di fusione più utilizzati nell'industria.
Entrambi offrono percorsi per produrre componenti complessi a forma di rete, ma differiscono fondamentalmente nella densità, rigidità, modalità di forza, comportamento termico, Metodi di fusione, resistenza alla corrosione e costo del ciclo di vita.
Scegliere tra di loro è un compromesso in termini di peso, rigidità, resistenza all'usura, machinabilità, costi e ambiente operativo.
Questo articolo mette a confronto i due attraverso gli assi tecnici e fornisce dati utilizzabili e indicazioni per la selezione.
2. Cos'è l'alluminio pressofuso?
Alluminio cast si riferisce a componenti prodotti dalla colata di alluminio fuso (o lega di alluminio) in uno stampo e lasciandolo solidificare nella geometria finale o quasi finale.
Perché l'alluminio ha un punto di fusione relativamente basso, buona fluidità in forma legata, e una bassa densità, l'alluminio pressofuso è la scelta preferita in caso di geometria complessa, peso leggero, la conduttività termica o la resistenza alla corrosione sono importanti.
I percorsi di fusione dell'alluminio includono la pressofusione ad alta pressione, colata in stampo permanente a bassa pressione e gravità, Casting di sabbia, e investimenti (cera perduta) casting; ogni percorso prevede limiti diversi sullo spessore delle pareti, finitura superficiale, precisione dimensionale e proprietà meccaniche.
Caratteristiche
- Leggero: densità ≈ 2.6–2,8 g/cm³ (in genere 2.70 g/cm³).
- Basso modulo elastico: Modulo di Young ≈ 69–72 GPa (≈ 69 GPa tipico).
- Buona conduttività termica: le leghe variano ma spesso 100–200 W·m⁻¹·K⁻¹; l'alluminio puro è ~237 W·m⁻¹·K⁻¹.
- Buona resistenza alla corrosione: forma un film di ossido stabile; comportamento migliorato con anodizzazione o rivestimenti.
- Comportamento duttile alla frattura: molte leghe di alluminio fuso sono ragionevolmente duttili (a seconda della lega e del trattamento termico).
- Facilmente lavorabile: forze di taglio relativamente basse e buona lavorabilità per molte leghe.
- Riciclabile: l'alluminio è altamente riciclabile e richiede un'energia relativamente bassa per la rifusione rispetto alla produzione primaria.
Leghe di alluminio comuni (tipiche famiglie del cast)
| Famiglia delle leghe (nome tipico) | Gradi rappresentativi / nomi commerciali | Principali elementi di lega (WT%) | Trattabile con calore? | Applicazioni tipiche |
| Al - Sì (generale per lo scopo) | A356 / AlSi7 | E ≈ 6–8; Mg ≈ 0,2–0,5 | Spesso (T6 disponibile) | Alloggiamenti strutturali, corpi di pompa, getti automobilistici generali |
| Al-Si-Mg (strutturale, trattabile con calore) | A356-T6, A357 | E ≈ 6–7; Mg ≈ 0,3–0,6 | SÌ (T5/T6) | Componenti di sospensione, ruote, Cali di trasmissione |
| Pressofusione Al–Si–Cu / Al - Sì | A380, ADC12, A383 | E ≈ 8–13; Cu ≈ 1–4; Fe controllato | Limitato (per lo più come fusi o semi-invecchiati) | Custodie a parete sottile, connettori, involucri di consumo |
Al -andi (motore & leghe a T elevato) |
Lega 319 | E ~6–8; Cu ~3–4; Mg piccolo | SÌ (soluzione + invecchiamento) | Testate, pistoni (con fodere), hardware del motore |
| Alto-Si / leghe ipereutettiche | Al - Sì (10-20% Sì) | E 10-20; minore Mg/Cu | Un po' (limitato) | Pistoni, superfici di usura, componenti a bassa espansione |
| Al-Si-Sn / leghe per cuscinetti | Varianti dei cuscinetti Al–Si–Sn | Si moderate; Sn (±Pb) come lubrificanti solidi | In genere no (morbido come colato) | Cuscinetti lisci, boccole, superfici di scorrimento |
| Speciale fusione di alluminio ad alta resistenza | Varianti Al-Zn-Mg (uso del cast limitato) | Zn, Mg, piccole aggiunte di Cu | SÌ (induribile con l'età) | Parti strutturali ad alta resistenza (nicchia/aerospaziale) |
3. Cos'è la ghisa?
Ghisa è una famiglia di leghe ferro-carbonio prodotte versando il metallo fuso in stampi e lasciandolo solidificare.
Ciò che distingue le ghise dagli acciai è la loro relativa alto contenuto di carbonio (in genere >2.0 WT% c) e la presenza di carbonio grafitico nella microstruttura grezza.
Il carbonio si presenta comunemente come grafite (in diverse morfologie) o come carburo di ferro (cementite) a seconda della chimica della lega e delle condizioni di solidificazione.
Quella grafite – e la matrice che la circonda – controlla il comportamento meccanico, lavorabilità e spazi di applicazione delle diverse tipologie di ghise.
Le ghise sono i cavalli di battaglia del pesante, applicazioni resistenti all'usura e sensibili alle vibrazioni perché sono economici da fondere in forme grandi o complesse, offrono un eccellente smorzamento, e può essere personalizzato attraverso la chimica e il trattamento termico post-colata (PER ESEMPIO., Temperatura orientale) ad una vasta gamma di immobili.
Caratteristiche chiave
- La morfologia della grafite controlla le proprietà. La forma, dimensione e distribuzione della grafite (fiocco, sferoidale, compattato) dominano la duttilità a trazione, tenacità, rigidità e lavorabilità:
-
- Traballante (grigio) grafite produce buona lavorabilità e smorzamento ma minore resistenza alla trazione e sensibilità all'intaglio.
- Sferoidale (nodulare/duttile) grafite produce resistenza alla trazione e duttilità molto più elevate.
- Grafite compattata (CGI) è intermedio: migliore robustezza e resistenza alla fatica termica rispetto alla ghisa grigia pur mantenendo un buon smorzamento.
- Eccellente smorzamento delle vibrazioni. Noduli/scaglie di grafite interrompono la propagazione delle onde elastiche, quindi le ghise sono preferite per i telai delle macchine utensili, blocchi motore e alloggiamenti in cui lo smorzamento sopprime rumore e vibrazioni.
- Buona resistenza alla compressione e resistenza all'usura. Soprattutto nei ferri perlitici e bianchi; adatto per cuscinetti per carichi pesanti, rulli e parti soggette ad usura.
- Relativamente fragile in tensione (Alcuni voti). La ghisa grigia è sensibile all'intaglio e mostra un basso allungamento; il ferro duttile migliora significativamente la tenacità ma si comporta comunque in modo diverso dagli acciai.
- Economico per fusioni grandi/complesse. La fusione in sabbia e lo stampaggio in conchiglia sono ben consolidati; restringimento, l'alimentazione e la solidificazione direzionale sono gestite con tecniche di fonderia standard.
- Ampio involucro di design tramite trattamento post-solidificazione. Attraverso trattamenti termici (normalizzare, ricorre, Temperatura orientale) e lega (In, Cr, Mo),
le ghise possono essere personalizzate da gradi molto resistenti all'usura a gradi strutturali resistenti (PER ESEMPIO., ADI—Ghisa sferoidale austemperata). - Buona stabilità termica in molti gradi. Alcune ghise preservano la stabilità dimensionale e la resistenza a temperature elevate meglio delle leghe di alluminio.
Tipi comuni di ghisa
Di seguito una pratica sintesi delle principali famiglie di ghise, tendenze tipiche della chimica, microstruttura e proprietà rappresentative / applicazioni.
| Tipo | Composizione tipica (ca.. WT%) | Caratteristica chiave della microstruttura | Comportamento meccanico rappresentativo | Applicazioni tipiche |
| Ghisa grigia (GJL / Classificato secondo ASTM A48) | C ~ 3,0–3,8; E ~1,5–3,0; Mn ≤0,5; S & P controllato | Scaglie di grafite in matrice ferrite/perlite | Resistenza alla trazione in generale ~150–350 MPa (varia in base alla classe); basso allungamento (<1–3%); ottimo smorzamento; durezza moderata | Blocchi del motore, tamburi di freni, Alloggiamenti della pompa, basi a macchina |
| Duchi (nodulare) ferro (GJ / ASTM A536) | C ~ 3,2–3,8; E ~1,8–2,8; Mg ~ 0,03–0,06 (nodulare), traccia Ce/RE | Noduli di grafite sferoidale in ferrite/perlite | Elevata resistenza alla trazione e duttilità; gradi comuni come 60–40–18 (60 Azione UTS ≈ 414 MPA, 40 ksi YS ≈ 276 MPA, 18% allungamento) | Alloggiamenti degli ingranaggi, alberi a gomito, getti strutturali critici per la sicurezza |
| Ferro grafite compatto (CGI) (GJV) | C ~ 3,2–3,6; E ~1,8–2,6; traccia Mg/RE | Compatto (vermicolare) grafite — intermedio tra scaglie e sferoidi | Migliore resistenza alla trazione e alla fatica termica rispetto alla ghisa grigia, con un buon smorzamento; UTS nel range intermedio | Blocchi motori diesel, Componenti di scarico, blocchi cilindri per carichi pesanti |
| Ferro bianco | C ~2,6–3,6; Si basso (<1.0); velocità di raffreddamento elevate | Cementite / ledeburite (carburo) - essenzialmente senza grafite | Durezza molto elevata (spesso HB diverse centinaia), eccellente resistenza all'usura abrasiva; Bassa tenacia | Frantoi, indossare piatti, rivestimenti per granigliatura, ambienti con forte abrasione |
Ferro malleabile |
Inizialmente composizione in ferro bianco; trattato con calore | Allora fuso come ferro bianco ricotto per temperare il carbonio in aggregati irregolari (carbonio temperato) | Combina duttilità/tenacità migliorate rispetto a. ferro grigio; forza moderata | Piccoli getti che richiedono duttilità (raccordi, parentesi) |
| Ferro duttile austemmerato (Adi) | Base in ferro duttile + trattamento termico di austempering controllato | Grafite sferoidale in matrice ausferritica (ferrite bainitica + austenite stabilizzata) | Eccezionale rapporto resistenza/duttilità: UTS da ~600 a >1000 MPA con allungamento utile (3–10% a seconda del grado); Ottima resistenza alla fatica | Trasmissione ad alte prestazioni, Componenti di sospensione, macchinari pesanti |
| Ghise legate (PER ESEMPIO., Ni-resistere, ferri ad alto contenuto di cromo) | Base con Ni significativo, Cr, Mo aggiunte | Matrice su misura per resistere al calore/corrosione; la grafite può essere presente o soppressa | Resistenza specializzata alla corrosione/ossidazione, o resistenza alle alte temperature | Componenti di pompe per fluidi corrosivi, corpi valvole, parti soggette ad usura ad alta temperatura |
4. Confronto delle proprietà meccaniche
I numeri sono presentati come pratici, a livello di fonderia gamme tipiche (minimi/massimi non garantiti) perché i valori effettivi dipendono fortemente dalla chimica esatta, percorso di fusione, Dimensione della sezione, e trattamento termico.
Intervalli tipici di proprietà meccaniche: qualità rappresentative di alluminio fuso e ghisa
| Materiale / Grado (denominazione tipica) | Densità (G · cm⁻³) | Modulo di Young (GPA) | Resistenza alla trazione, Uts (MPA) | Forza di snervamento (MPA) | Allungamento (UN, %) | Durezza (Brinell, Hb) | Applicazioni tipiche |
| A356-T6 (Al-Si-Mg, fusione di alluminio trattato termicamente) | 2.68–2,72 | 68–72 | 200 - 320 | 150 - 260 | 5 - 12 | 60 - 110 | Alloggiamenti strutturali, mozzi di ruote, Cali di trasmissione |
| A380 / ADC12 (comune famiglia Al-Si pressofusa, as-cast) | 2.70–2,78 | 68–72 | 160 - 280 | 100 - 220 | 1 - 6 | 70 - 130 | Custodie a parete sottile, parti di consumo, connettori (morire casting) |
| Al-Si ipereutettico (pistone / leghe a bassa espansione) | 2.70–2,78 | 68–72 | 150 - 260 | 100 - 220 | 1 - 6 | 80 - 140 | Pistoni, componenti scorrevoli, parti a bassa espansione |
| Ghisa grigia (tipica classe ASTM A48 30) | 6.9–7.3 | 100–140 | ≈207 (≈30 ksi) | - (nessun rendimento distinto) | <1 - 3 | 140 - 260 | Blocchi del motore, frame macchine, tamburi di freni |
| Ghisa grigia (Classe ASTM A48 40) | 6.9–7.3 | 100–140 | ≈276 (≈40 ksi) | - | <1 - 3 | 160 - 260 | Alloggiamenti per carichi più pesanti, corpi di pompa |
| Duchi (nodulare) ferro — 60–40–18 (ASTM A536) | 7.0–7.3 | 160–180 | ≈414 (60 ksi) | ≈276 (40 ksi) | ~ 18 | 160 - 260 | Alloggiamenti degli ingranaggi, componenti della pedivella, getti strutturali |
| Ferro grafite compatto (CGI) (gamma tipica) | 7.0–7.3 | 140–170 | 350 - 500 | 200 - 380 | 2 - 8 | 180 - 300 | Blocchi motori diesel, Componenti di scarico (elevata resistenza alla fatica termica) |
| Bianco / ferro antiusura ad alto contenuto di cromo (gradi di usura) | 7.0–7.3 | 160–200 | bassa trazione / fragile | - | <1 - 2 | >300 - 700 | Frantoi, indossare fodere, componenti di granigliatura |
5. Considerazioni sul processo termico e di fusione
Comportamento alla fusione e alla solidificazione
- Punto di fusione / liquido: le leghe di alluminio si fondono nel ~ 550–650 ° C. allineare (alluminio puro 660.3 ° C.).
La ghisa solidifica a temperature più elevate (~1150–1250 °C a seconda della composizione) e forma grafite o cementite in base alla composizione e alla velocità di raffreddamento. - Conducibilità termica: le leghe di alluminio tipicamente conducono il calore decisamente migliore rispetto alla ghisa (spesso 2–4 volte più alto), che influisce sul raffreddamento dello stampo, velocità di solidificazione e comportamento al raffreddamento.
- Ritiro da solidificazione: ritiro lineare tipico delle leghe di alluminio ~1.3–1,6%; il ritiro della ghisa grigia è minore (~0.5–1,0%), anche se micro- e il macroritiro dipendono dallo spessore della sezione e dall'alimentazione.
Metodi di fusione & uso tipico
- Lancio alluminio: comunemente prodotto da morire casting (alta pressione), stampo permanente, bassa pressione, E Casting di sabbia.
La pressofusione offre un'eccellente finitura superficiale e capacità di realizzare pareti sottili; manici di colata in sabbia di grandi dimensioni, pesante, o parti complesse con costi di attrezzaggio inferiori. - Ghisa: in genere Casting di sabbia (sabbia verde, conchiglia) E perduto/conchiglia per forme complesse.
I getti di ghisa duttile sono comunemente fusi in sabbia. La ghisa tollera bene le sezioni grandi e le fusioni pesanti.
Tolleranze dimensionali & finitura superficiale
- Alluminio pressofuso: migliore capacità dimensionale dei percorsi di fusione: tolleranze tipiche nell'intervallo ±0,1–0,5 mm per molte dimensioni (dipende dalla dimensione), finitura superficiale Ra spesso 0.8–3,2 µm as-cast.
- Alluminio a stampo permanente: tolleranze ±0,25–1,0 mm, finitura superficiale migliore della fusione in sabbia.
- Ghisa in sabbia: tolleranze più grossolane, tipicamente ±0,5–3,0 mm a seconda delle dimensioni e della finitura; finitura superficiale più ruvida, Ra spesso 6–25 µm come fuso, a meno che non venga lavorato a macchina.
- Capacità di spessore della parete: l'alluminio pressofuso può produrre pareti sottili (<2 mm) economicamente;
la ghisa richiede tipicamente sezioni più spesse per evitare difetti e alimentare il ritiro, sebbene lo stampaggio moderno possa ottenere sezioni sottili moderate per parti di piccole dimensioni.
Lavorabilità e operazioni secondarie
- Alluminio macchine facilmente a velocità più elevate e con forze inferiori; la vita degli utensili è buona; le tolleranze di lavorazione sono modeste per le parti pressofuse.
- Ghisa macchine in modo diverso: la ghisa grigia è relativamente facile da lavorare grazie alla grafite che agisce come rompitruciolo e lubrificante;
la ghisa sferoidale è più dura e richiede utensili diversi; il taglio della ghisa spesso produce trucioli fragili e richiede qualità di utensili adeguate.
6. Resistenza alla corrosione e ambienti operativi
- Alluminio cast: naturalmente resistente alla corrosione grazie alla stabile pellicola di ossido; si comporta bene in condizioni atmosferiche, ambienti leggermente corrosivi e marini se viene scelta la lega/rivestimento appropriato.
I sistemi di anodizzazione e verniciatura migliorano ulteriormente la durabilità e l'aspetto della superficie. - Ghisa: materiale ferroso soggetto a ruggine (ossidazione) in ambienti umidi; Richiede rivestimenti protettivi (vernici, placcatura), protezione catodica o lega per resistenza alla corrosione.
In alcune applicazioni (Blocchi del motore), la ghisa offre prestazioni accettabili grazie alla protezione dell'olio e agli ambienti controllati. - Prestazioni ad alta temperatura: ghisa (particolarmente grigio e duttile) mantiene la resistenza a temperature elevate meglio dell'alluminio.
La resistenza dell’alluminio diminuisce rapidamente quando la temperatura aumenta oltre i ~150–200 °C, limitandone l'uso in componenti con motore caldo o esposti allo scarico a meno che non vengano utilizzate leghe o sistemi di raffreddamento speciali.
7. Vantaggi dell'alluminio pressofuso rispetto alla ghisa
Vantaggi dell'alluminio pressofuso
- Risparmio di peso: Circa il 62,5% più leggero a parità di volume rispetto alla ghisa: fondamentale nei trasporti per il risparmio di carburante.
- Alta conduttività termica: migliore dissipazione del calore (utile per gli scambiatori di calore, teste cilindri nel settore automobilistico dopo opportuna progettazione).
- Buona resistenza alla corrosione as-cast; opzionalmente anodizzabile per una migliore protezione ed estetica.
- Capacità di pareti sottili e funzionalità sottili complesse (Soprattutto il casting da morire) — consente parti consolidate e risparmi sui costi a monte.
- Riciclabilità favorevole e minori costi di spedizione legati alla massa.
Vantaggi della ghisa
- Maggiore rigidità e smorzamento: ottimo per strutture che richiedono rigidità e controllo delle vibrazioni (basi di macchine utensili, Alloggiamenti della pompa).
- Resistenza all'usura e proprietà tribologiche superiori: i ferri perlitici e bianchi eccellono in ambienti abrasivi/usurati.
- Maggiore resistenza alla compressione e stabilità termica a temperature elevate — utilizzato per blocchi motore per carichi pesanti, rivestimenti cilindri, e rotori dei freni.
- Costo della materia prima tipicamente inferiore per kg e un comportamento di fusione robusto per sezioni molto grandi.
8. Limitazioni dell'alluminio pressofuso rispetto alla ghisa
Limitazioni in alluminio pressofuso
- Rigidità inferiore: richiede sezioni trasversali o nervature più grandi per ottenere una rigidità equivalente e può ridurre alcuni vantaggi in termini di peso.
- Resistenza alle alte temperature inferiore: l'alluminio perde la resistenza allo snervamento a temperature elevate più velocemente del ferro.
- Minore resistenza all'usura: l'alluminio pressofuso è più morbido; richiede trattamenti superficiali (duro anodizza, rivestimenti) per superfici critiche da usura.
- Porosità e difetti legati ai gas: l'alluminio è soggetto a porosità da gas e difetti da ritiro se la fusione e la pratica di fusione non vengono controllate.
Limitazioni della ghisa
- Pesante: una densità maggiore aumenta la massa della parte: negativo per applicazioni sensibili al peso.
- Comportamento fragile a trazione: la ghisa grigia mostra una bassa duttilità a trazione ed è soggetta a fratture fragili sotto impatto; il design deve tenere conto della sensibilità al notch.
- Si corrode se non protetto: richiede rivestimenti o gestione della corrosione.
- Conduttività termica inferiore di Al (dissipazione del calore più lenta); potrebbe richiedere modifiche alla progettazione del raffreddamento.
9. Fusione di alluminio contro ghisa: Confronto delle differenze
| Attributo | Alluminio cast (PER ESEMPIO., A356-T6, A380) | Ghisa (grigio, Duchi) | Implicazione pratica |
| Densità | ~2,6–2,8 g·cm⁻³ | ~6,8–7,3 g·cm⁻³ | L'alluminio è più leggero del 60–63% circa: un enorme vantaggio per i progetti sensibili al peso. |
| Modulo elastico (E) | ≈ 69–72 GPa | ≈ 100–170 GPa | Il ferro è 1,5–2,5 volte più rigido; l'alluminio ha bisogno di più materiale/nervature per eguagliare la rigidità. |
| Resistenza alla trazione (tipico) | A356-T6: ~200–320 MPa; A380: ~160–280 MPa | Grigio: ~150–300 MPa; Duchi: ~350–700 MPa | Il ferro duttile supera l'alluminio in termini di resistenza e duttilità; alcune leghe di Al si avvicinano ai punti di forza del ferro di fascia bassa. |
| Forza di snervamento | ~150–260 MPa (A356-T6) | Grigio: nessuna resa chiara; Duchi: ~200–300MPa | Utilizzare la ghisa sferoidale quando sono necessari un comportamento di snervamento distinto e una maggiore resistenza statica. |
| Allungamento (duttilità) | ~5–12% (A356-T6) o 1–6% (pressofuso) | Grigio: <1–3%; Duchi: ~10–20% | Il ferro duttile e l'alluminio trattato termicamente offrono una buona duttilità; il ferro grigio è fragile in tensione. |
| Durezza / Indossare | HB ≈ 60–130 (dipendente dalla lega) | HB ≈ 140–260 (grigio); >300 (bianco/perlitico) | Ferro, soprattutto qualità perlitiche/bianche, migliore per l'usura abrasiva. L'alluminio richiede rivestimenti/inserti antiusura. |
| Conducibilità termica | ~80–180 W·m⁻¹·K⁻¹ (dipendente dalla lega) | ~30–60 W·m⁻¹·K⁻¹ | Alluminio preferito per le parti di dissipazione del calore (dissipatori di calore, Alloggi). |
| Stabilità termica / resistenza ad alta T | La forza scende rapidamente sopra i ~150–200 °C | Migliore ritenzione della resistenza alle alte temperature | Utilizzare il ferro per sopportare carichi a temperature elevate. |
| Smorzamento / vibrazione | Moderare | Eccellente (Soprattutto ferro grigio) | Ferro preferito per i telai delle macchine, basi e componenti in cui è importante lo smorzamento delle vibrazioni. |
| Castabilità / capacità di parete sottile | Eccellente (morire casting; pareti sottili <2 mm possibile) | Limitato: meglio per sezioni più spesse | L'alluminio consente il consolidamento, parti leggere a parete sottile; stirare meglio per le sezioni pesanti. |
Finitura superficiale & tolleranze (as-cast) |
Pressofuso: finitura pregevole, tolleranze strette | Colata di sabbia: più ruvido, tolleranze più ampie | La pressofusione riduce la post-lavorazione; la ghisa in sabbia spesso richiede più lavorazioni. |
| Machinabilità | Facile, tassi di rimozione elevati; bassa usura degli utensili | La ghisa grigia funziona bene (la grafite favorisce la formazione di trucioli); ferro duttile più duro sugli strumenti | L’alluminio riduce i tempi ciclo di lavorazione; il ferro potrebbe richiedere utensili più resistenti, ma i ferri grigi tagliano in modo pulito. |
| Resistenza alla corrosione | Bene (ossido protettivo); ulteriormente migliorato mediante anodizzazione/rivestimenti | Scarso in ambienti umidi/clorurati senza protezione | L’alluminio spesso necessita di una minore protezione dalla corrosione; il ferro deve essere verniciato/placcato o legato. |
| Riciclabalità | Eccellente; energia di rifusione inferiore per kg rispetto al primario | Eccellente; altamente riciclabile | Entrambi hanno un forte valore di rottame; risparmio energetico di alluminio per kg di grandi dimensioni rispetto alla produzione primaria. |
| Considerazioni tipiche sui costi | Un $/kg più elevato ma una massa inferiore possono ridurre il costo del sistema; utensili per pressofusione alti | Meno $/kg; attrezzatura per colata in sabbia bassa per bassi volumi | Selezionare in base alla massa della parte, volume e finitura richiesta. |
| Applicazioni tipiche | Alloggiamenti automobilistici, dissipatori di calore, parti strutturali leggere | Blocchi del motore, basi a macchina, Indossare parti, alloggiamenti pesanti | Abbina il materiale alle priorità funzionali: peso vs rigidità/usura. |
Guida alla selezione (regole pratiche da seguire)
- Scegli l'alluminio pressofuso quando: riduzione di massa, dissipazione termica, la resistenza alla corrosione e il consolidamento delle caratteristiche delle pareti sottili sono i fattori principali (PER ESEMPIO., componenti della carrozzeria automobilistica, dissipatori di calore, custodie leggere).
Utilizzare la pressofusione di alluminio per volumi elevati e pareti sottili, parti ricche di funzionalità; utilizzare A356-T6 quando sono richieste prestazioni strutturali più elevate e trattamento post-termico. - Scegli la ghisa quando: rigidità, smorzamento, la resistenza all'usura o le temperature di servizio elevate sono fondamentali (PER ESEMPIO., basi di macchine utensili, componenti del freno, alloggiamenti per carichi pesanti, rivestimenti antiusura abrasivi).
Selezionare la ghisa duttile per le parti strutturali che richiedono tenacità e una certa duttilità alla trazione.
Utilizzare la ghisa grigia per lo smorzamento e la lavorabilità (per lavorazioni pesanti) sono importanti e la duttilità a trazione è meno critica. - In caso di dubbio, valutare i compromessi a livello di sistema: una parte in ferro più pesante può essere più economica al kg ma aumenta i costi a valle (Consumo di carburante, gestione, installazione);
al contrario, l'alluminio può ridurre la massa del sistema ma potrebbe richiedere sezioni o inserti più grandi per raggiungere gli obiettivi di rigidità/durata dell'usura: utilizzare una massa a livello parziale, rigidità e confronto dei costi.
10. Conclusione
La fusione di alluminio e ghisa sono materiali complementari, ognuno di essi eccelle in scenari in cui le loro proprietà uniche si allineano ai requisiti applicativi.
Le fusioni di alluminio dominano la leggerezza, settori ad alta efficienza (veicoli elettrici automobilistici, aerospaziale, Elettronica di consumo) grazie al suo rapporto resistenza/peso, conducibilità termica, e colabilità complessa. </arco>
La ghisa rimane insostituibile nei lavori pesanti, applicazioni sensibili ai costi (macchine utensili, tubi da costruzione, motori tradizionali) grazie alla sua resistenza all'usura, smorzamento delle vibrazioni, e basso costo.</arco>
FAQ
Quanto è più leggera una parte in alluminio pressofuso rispetto ad una parte in ghisa dello stesso volume?
Densità tipiche: alluminio ~2,7 g/cm³ contro ghisa ~7,2 g/cm³. A parità di volume dei componenti, L'alluminio è Di 62.5% più leggero (i.e., massa di alluminio dello stesso volume = 37.5% di massa di ghisa).
L’alluminio può sostituire la ghisa nei blocchi motore??
L'alluminio è ampiamente utilizzato per i moderni blocchi motore e le testate dei cilindri per risparmiare peso.
La sostituzione del ferro richiede un'attenta progettazione della rigidità, Espansione termica, strategie per le canne dei cilindri (PER ESEMPIO., rivestimenti gettati in opera, maniche in ferro) e attenzione alla fatica e all'usura.
Per applicazioni a carico elevato o ad alta temperatura, si possono preferire ghisa o leghe/design speciali di alluminio.
Che è più economico: fusione di alluminio o ghisa?
Su un per chilogrammo base, il ferro tende ad essere più economico; su a per parte base la risposta dipende dal volume, utensili (gli stampi per pressofusione sono costosi), machining time, and the weight-driven system costs (PER ESEMPIO., fuel consumption in vehicles).
Per volumi elevati, die-cast aluminum may be economical despite higher material cost.
Quale materiale resiste meglio all'usura?
Ghisa (particularly pearlitic or white iron) generally exhibits superior wear resistance compared with as-cast aluminum.
Aluminum can be surface-treated or coated for wear applications but rarely matches hardened iron without added processes.
L'alluminio fuso arrugginisce?
Aluminum does not rust like iron; it forms an oxide layer that protects it from further corrosion. In alcune condizioni (esposizione al cloruro, Accoppiamento galvanico) aluminum can corrode and may require coatings or cathodic protection.
