1. Introdução

A liga alsi10mg representa uma referência na família Al -Si -MG, combinando castabilidade excepcional com uma alta taxa de resistência ao peso.

Amplamente adotado em todo o aeroespacial, automotivo, e indústrias eletrônicas, Esta liga utiliza seu conteúdo de ~ 10% em silício para obter fluidez e capacidade de parede fina, Enquanto sua adição de magnésio permite o endurecimento da precipitação para o desempenho mecânico aprimorado.

Em ambas as rotas de fundição tradicionais, como fundição de dado de alta pressão e fundição de gravidade,

e processos avançados de fabricação aditiva, como sinterização de laser de metal direto (DMLS) e derretimento seletivo a laser (Slm), Alsi10mg continua a definir o padrão para alto desempenho, Componentes leves.

2. O que é alsi10mg liga?

Alsi10mg é um hipoeutético liga de alumínio pertencente à família de elenco de Al -Si amplamente utilizada.

Sua composição química nominal é aproximadamente 89 WT% de alumínio, 9–11 WT% de silício, e 0,2-0,5% em peso de magnésio, com níveis de ferro de ferro, manganês, e titânio para controlar a formação intermetálica e refinar a estrutura de grãos.

Por causa de seu conteúdo equilibrado de silício e magnésio, Alsi10mg combina a fluidez e a baixa faixa de fusão típica das ligas AL -Si com a capacidade de desenvolvimento de idade dotada por Mg₂si precipitando.

Isso o torna excepcionalmente versátil nas técnicas de fabricação convencionais e baseadas em pó.

Classificação e equivalentes

• E AC-43000 (Seu único 1706): Designação européia para areia, morrer, e peças fundidas por gravidade.
• ASTM A360/A360M: North American Standard, cobrindo peças fundidas de moldes permanentes para engenharia geral.
• ISO 945-2: Governa as tolerâncias de composição química para alsi10mg em formas forjadas e fundidas.

3. Composição química de ligas de fundição de alumínio alsi10mg

O desempenho do ALSI10MG decorre diretamente de sua química cuidadosamente equilibrada. Abaixo está um resumo das faixas de composição típica e os papéis metalúrgicos que cada elemento desempenha.

4. Propriedades mecânicas de ligas de fundição de alumínio alsi10mg

ALSI10MG exibe um perfil mecânico versátil que pode ser adaptado através da escolha do processo de fundição e do regime de tratamento térmico.

Em seu estado como - cast ou como um estado construído, A liga oferece um equilíbrio de força e ductilidade adequado para muitas aplicações.

5. Propriedades físicas de ligas alsi10mg

Alsi10mg combina o desempenho leve e térmico do alumínio com estabilidade aprimorada pelo silício, tornando -a uma excelente escolha em que o gerenciamento térmico e o controle dimensional são críticos.

Suas constantes físicas são amplamente invariantes nos processos de elenco e AM, Embora pequenas variações possam surgir dos níveis de porosidade e diferenças microestruturais.

6. Técnicas de castabilidade e processamento da liga alsi10mg

A castabilidade da ALSI10MG está entre as melhores da família de ligas de alumínio, em grande parte devido ao seu teor de silício (9.0–11,0% em peso) que reduz a faixa de fusão para 570-610 ° C e aumenta a fluidez do metal fundido.

Isso permite replicação precisa de geometrias complexas em vários métodos de fabricação de fundição e aditivos.

Traços de castabilidade -chave

• Fluidez: A alta concentração de silício reduz a viscosidade da fusão, permitindo o preenchimento de cavidades complexas com transições nítidas e paredes finas.
  Alsi10mg pode atingir a espessura da parede tão baixa quanto 0.5–1 mm em condições controladas, superando o A356 e ligas semelhantes.
• Comportamento de encolhimento: Exibe previsível Solidificação volumétrica encolhimento de 5 a 7%, gerenciável através de design de bloqueio/riser adequado e controle térmico. Sua estrutura eutética al -si ajuda a reduzir a suscetibilidade ao rasgo a quente.
• Resistência à porosidade: Em processos de fundição e AM otimizados, A porosidade de gás e retração pode ser limitada a <1–2%, preservando a integridade mecânica.
  Atmosferas controladas ou processamento assistido por vácuo reduz ainda mais o risco de porosidade.

Técnicas de processamento para ALSI10MG

Fundição de dado de alta pressão (HPDC)

• Processo:
  Alsi10mg fundido é injetado em matrizes de aço endurecido a altas pressões normalmente variando de 10 para 150 MPA Usando um sistema de êmbolo.
  A injeção é rápida (tempo de preenchimento <0.5 segundos), permitindo alta eficiência de produção e repetibilidade dimensional.
  As temperaturas do mofo são mantidas entre 180–250 ° C. Para controlar as taxas de resfriamento e minimizar o choque térmico.
• Vantagens: Excelente para produção em massa (até 100,000+ unidades anualmente), com tolerâncias dimensionais precisas (± 0,1 mm) e bom acabamento superficial (RA 3.2-6,3 μm).
• Aplicações: Casos de transmissão, Motorings, e gabinetes eletrônicos de consumo.
• Limitações: Altas taxas de resfriamento e aprisionamento de gás podem causar porosidade, Limitando a adequação de peças críticas de alta integridade ou carga.

Gravity Die Casting (GDC)

• Processo:
  Alsi10mg fundido é derramado em um molde permanente pré -aquecido (normalmente em 200–350 ° C.) usando a gravidade sozinha. Derramamento é controlado para minimizar a turbulência e oxidação.
  O enchimento mais lento e o fluxo natural promovem menos inclusões de gás e melhor qualidade da superfície em comparação com o HPDC.
• Vantagens: Produz melhores propriedades mecânicas (2–5% de força maior) e é adequado para execuções no meio do volume (10,000–50.000 peças).
• Aplicações: Bandejas de bateria EV, montagens estruturais do motor, e componentes da bomba.
• Nota de força: O resfriamento mais lento promove microestruturas um pouco mais grossas, mas melhor ductilidade que o HPDC.

Fundição de baixa pressão (LPC)

• Processo:
  Alsi10mg é mantido em um forno de cadinho selado abaixo do molde. Uma pressão de 0.5–1.5 MPA é aplicado, empurrando metal fundido para cima através de um tubo riser para o molde.
  Este enchimento de baixo para cima minimiza a turbulência e permite controle preciso da temperatura.
• Vantagens: Produz denso, peças sem defeitos (≥99% densidade) com excelente integridade mecânica e turbulência mínima.
• Aplicações: Componentes aeroespaciais da turbina, peças automotivas estruturais, e coletores de distribuição de combustível.

Fundição de areia

• Processo:
  Padrões (Freqüentemente 3D impresso ou CNC usinado) são usados para formar moldes de areia (resina ou argila ligada). Alsi10mg fundido é derramado manual ou automaticamente na cavidade em 680–730 ° C..
  O resfriamento ocorre naturalmente em condições ambientais, produzindo microestruturas grossas, a menos que modificado.
• Vantagens: Alta flexibilidade de design e baixos custos de ferramentas ($500- US $ 5.000). Capaz de produzir componentes pesando até 100 kg.
• Superfície e tolerâncias: Acabamento mais áspero típico (RA 12,5-25 μm); tolerâncias em torno de ± 0,5 mm.
• Aplicações: Altas da bomba industrial, Grandes elementos estruturais, e peças automotivas pré-série.

Elenco de investimento (Fundição de cera perdida)

• Processo:
  Um modelo de cera é revestido com pasta de cerâmica e estuque em várias camadas para formar uma concha. Após o deswax e disparo (~ 900 ° C.), Alsi10mg derretido é derramado na concha.
  As peças fundidas são resfriadas, A concha é removida, e as peças são limpas.
• Vantagens: Detalhes extremamente finos (até 0.5 mm espessura da parede), Controle dimensional apertado (± 0,05 mm), e excelente acabamento superficial (RA 1.6-3,2 μm).
• Aplicações: Componentes de instrumentação aeroespacial, instrumentos cirúrgicos, e sistemas de engrenagem em miniatura.

Fabricação aditiva (Fusão de leito a laser, LPBF / DMLS)

• Processo:
  Alsi10mg em pó fino (tipicamente 20–60 μm) está espalhado em camadas finas. Um laser de fibra de alta potência (200–500 w) derrete seletivamente a camada de pó por camada em um argônio protetor ou ambiente de nitrogênio.
  A placa de construção é pré -aquecida (~ 100–200 ° C.) Para reduzir o estresse residual.
• Vantagens: Liberdade geométrica incomparável, ideal para estruturas de treliça, canais de refrigeração internos, e projetos otimizados para topologia. Tratamentos pós-construção, como alívio do estresse (200–300 ° C.) e o quadril pode aumentar a vida de fadiga até 30%.
• Aplicações: Suportes aeroespaciais leves (Por exemplo, 40% Redução de peso), Sistemas de suspensão de automobilismo, Chassi chassi, e implantes ortopédicos personalizados.

7. Tratamento térmico da liga alsi10mg

O tratamento térmico é essencial para otimizar as propriedades mecânicas das ligas de fundição de alumínio alsi10mg, refinando sua microestrutura e aprimorando a força, ductilidade, e estabilidade dimensional.

A liga responde bem a vários processos de temperamento, cada um adaptado a necessidades de desempenho específicas.

T6 Temper (Tratamento de solução + Envelhecimento artificial):

Este é o tratamento térmico mais comumente aplicado para ALSI10mg, projetado para maximizar a resistência à força e fadiga.

O processo envolve aquecer a liga para aproximadamente 505-540 ° C (tratamento de solução) para dissolver magnésio e silício em uma solução sólida, seguido de extinção rápida para manter este estado supersaturado.

A etapa final é o envelhecimento artificial de 160 a 180 ° C por 6 a 10 horas, Promover o MG₂SI fino precipita que aumente significativamente a resistência à tração.

• Propriedades mecânicas: Força de tração de 250-290 MPa, força de escoamento de 180-230 MPa, e alongamento de 2-5%.
• Aplicações: Ideal para o estresse alto, componentes de porte de carga, como suportes aeroespaciais, Peças de suspensão automotiva, e caixas de motor onde a alta resistência e resistência à fadiga são críticas.

T4 Temper (Tratamento de solução + Envelhecimento natural):

O tratamento T4 também começa com o recozimento da solução em temperaturas semelhantes, mas depende do envelhecimento natural à temperatura ambiente ao longo de vários dias.

Isso rende a ductilidade melhorada em comparação com T6, À custa de uma força um pouco menor.

• Propriedades mecânicas: Força de tração em torno de 200-230 MPA, força de escoamento de cerca de 130-160 MPa, e alongamento de 6 a 8%.
• Aplicações: Adequado para peças que requerem formação ou usinagem subsequente após a fundição, como caixas e componentes estruturais que precisam de maior tenacidade e flexibilidade.

T5 Temper (Somente envelhecimento artificial):

Em t5, A liga é envelhecida artificialmente após a fabricação de elenco ou aditiva sem tratamento prévio para solução, normalmente a 160-180 ° C por 6 a 8 horas.

• Propriedades mecânicas: Força de tração entre 230-260 MPa e alongamento de 3 a 6%.
• Aplicações: Usado para componentes de paredes finas ou dimensionalmente sensíveis, onde a distorção deve ser minimizada, Comum em caixas eletrônicas e peças fabricadas adicionais.

F temperos (Condição fundida ou como construída):

Este temperamento não envolve tratamento térmico, Representando a microestrutura fundida da liga ou como construída.

• Propriedades mecânicas: Força de tração variando de 150 a 200 MPa e alongamento de 1 a 4%.
• Aplicações: Peças não críticas ou decorativas, onde a eficiência de custos e a produção rápida são prioridades.

Alívio do estresse (Específico para fabricação aditiva):

Processos de fabricação aditivos, como fusão de leito a laser, gera tensões residuais devido a ciclos de aquecimento e resfriamento rápidos.

Um tratamento de alívio do estresse a 200 a 300 ° C por algumas horas reduz essas tensões, Melhorando a estabilidade da parte sem alterar significativamente a força.

8. Alsi10mg na fabricação aditiva (3D impressão)

Alsi10mg é a liga de alumínio mais amplamente usada em baseado em laser 3Impressão D:

• Processos: Fusão de leito a laser (LPBF) e sinterização direta a laser de metal (DMLS) Fusível de 20 a 60 µm de camadas de pó alsi10mg em formas complexas.
• Vantagens:

• • Design Liberdade para Latices leves, canais internos, e peças otimizadas para topologia (Por exemplo, Suportes aeroespaciais com 40% Redução de peso).
  • Produção em forma de net-net, reduzindo o desperdício de material para <5% (vs.. 50–70% para usinagem).

• Pós-processamento:

• • Alívio do estresse: 200–300 ° C por 2 a 4 horas para reduzir o estresse residual.
  • QUADRIL (Pressionamento isostático quente): 100–200 MPa a 500–550 ° C elimina a porosidade, Melhorando a força da fadiga em 20 a 30%.
  • Usinagem: Termina superfícies críticas (Por exemplo, interfaces de acasalamento) a ± 0,01 mm.

Principais aplicações: Peças de suspensão do automobilismo, quadros de drones, e próteses médicas personalizadas para a anatomia do paciente.

9. Resistência à corrosão e tratamentos de superfície

AlSi10Mg’s natural corrosion resistance is moderate but enhanceable:

• Camada passiva: Forma um fino óxido de alumínio (Al₂o₃) camada, Proteção contra ambientes leves (Por exemplo, ar interno, água doce).
• Tratamentos de superfície:

• • Anodizando: Cria uma camada de óxido poroso (10–50 µm de espessura) Para melhorar a resistência ao desgaste/corrosão; Tipo III (Anodizando difícil) alcança 500+ Dureza HV.
  • Revestimento em pó: Adiciona uma camada de polímero de 50 a 150 µm, Ideal para aplicações ao ar livre (Por exemplo, Aparelho automotivo).
  • Revestimento de conversão química: Os tratamentos de cromato ou zircônio melhoram a adesão da tinta e a resistência à corrosão em ambientes úmidos.

• Limitações: Suscetível a picar em ambientes ricos em marinho/cloreto (taxa de corrosão: 0.1–0,3 mm/ano) sem tratamento.

10. Aplicações de liga alsi10mg

A mistura única de castabilidade da ALSI10MG, força, e propriedades leves tornou -o um item básico em diversas indústrias, Onde sua capacidade de equilibrar o desempenho e a fabricação impulsiona a inovação.

Aeroespacial e Defesa

Alsi10mg é um cavalo de batalha no aeroespacial, onde redução de peso e integridade estrutural são críticas.

Sua compatibilidade com a fabricação tradicional de fundição e aditiva (SOU) Ativa o complexo, peças de alto desempenho:

• Suportes estruturais: Fusão de leito a laser (LPBF)-Suportes impressos para aeronaves e drones,
  Apresentando projetos otimizados para topologia que reduzem o peso em 30 a 40% em comparação com alternativas usinadas, mantendo 280-320 MPa resistência à tração (T6 Temper).
• Candros de motor: Gravity Die Cast Concasings for Auxiliar Power Units (Apus), Aproveitando a resistência ao calor da liga (até 150 ° C.) e resistência à corrosão em ambientes de alta umidade.
• Componentes UAV: Baías de rotor fundido de baixa pressão e compartimentos de carga útil, onde alsi10mg's 2.65 A densidade g/cm³ aumenta a resistência ao vôo.

Automotivo e transporte

O automotivo A indústria depende do ALSI10mg para sua fabricação de alto volume e capacidade de reduzir o peso do veículo-chave para melhorar a eficiência de combustível e o veículo elétrico (Ev) faixa:

• Blocos de motor e casos de transmissão: Matriz de alta pressão (HPDC) componentes, onde a fluidez da liga permite paredes finas (2–3 mm) e canais de resfriamento integrados.
  O tratamento térmico T6 fornece 280 MPA resistência à tração para suportar as vibrações do motor.
• Gabinetes de bateria EV: Grandes gabinetes fundidos ou fundidos de areia que protegem as baterias do impacto e corrosão.
  A condutividade térmica da ALSI10MG (160–180 com m · k) ajuda na dissipação de calor, Prevenção de fuga térmica.
• Peças de suspensão: Armas de controle e armas de controle fundamentais, Combinando a força de escoamento de 200 a 230 MPa da liga (T6) com resistência à fadiga (110–130 MPa em 10⁷ ciclos) Para lidar com o estresse da estrada.

As principais montadoras relatam uma redução de peso de 15 a 20% nos componentes do trem de força ao mudar de ferro fundido para ALSI10mg.

Eletrônica e gerenciamento térmico

AlSi10Mg’s thermal conductivity and machinability make it ideal for eletrônica, Onde a dissipação de calor e o design compacto são prioridades:

• Aqueta de calor e placas de resfriamento: Peças de moldura ou usinados para servidores, Matrizes de LED, e carregadores de EV,
  Usando a condutividade térmica de 160 a 180 com condutividade térmica da liga para transferir o calor dos componentes sensíveis.
• Caixas de dispositivo: Gabinetes impressos em LPBF para eletrônicos acidentados (Por exemplo, Sensores industriais), com costelas e portas integradas que eliminam as etapas de montagem.
  A resistência à corrosão da liga garante a durabilidade em ambientes externos.
• 5G Suportes de antena: Leve, Peças fundidas de alta precisão que mantêm a estabilidade dimensional entre as flutuações de temperatura (Graças à expansão térmica controlada).

Médico e saúde

Em aplicações médicas, A biocompatibilidade da ALSI10MG (quando terminado corretamente) e AMA ADAPABIDADE Habilitar soluções específicas do paciente:

• Próteses e ortopedia: 3Soquetes protéticos impressos em D e aparelhos ortopédicos, personalizado para dados de tomografia computadorizada.
  A baixa densidade da liga (2.65 g/cm³) reduz a fadiga do usuário, enquanto estruturas de superfície porosas (alcançado via LPBF) promover a integração de tecidos.
• Caixas de instrumentos cirúrgicos: Alças de investimento e carcaças, terminado com eletropolismo para atender aos padrões de higiene da FDA (21 Cfr 177.1520).
  A classificação de maquinabilidade de 70 a 80% da liga permite ajuste preciso de componentes internos.
• Equipamento de diagnóstico: Quadros fundidos para ressonância magnética e máquinas de raios-X, onde propriedades não magnéticas (Sem elementos ferromagnéticos) e o amortecimento da vibração aumenta a precisão da imagem.

Industrial e ferramentas

A versatilidade da ALSI10MG se estende a máquinas industriais, Onde sua relação custo-benefício e durabilidade em ambientes moderados brilham:

• Componentes de bomba e válvula: Impeladores e caixas fundamentais para tratamento de água e processamento químico, Aproveitando a resistência à corrosão da liga em água doce e produtos químicos leves.
  O temperamento T6 garante 280 MPA Força para suportar a pressão até 10 bar.
• Moldes de injeção: Inserções de molde impressas em LPBF com canais de resfriamento conforme, Reduzindo os tempos de ciclo em 20 a 30% em comparação com os moldes de aço.
  A condutividade térmica da ALSI10MG garante resfriamento uniforme de peças plásticas.
• Sistemas transportadores: Rolos e suportes fundidos, Onde a liga resistência ao desgaste (aprimorado via anodização dura) E as baixas necessidades de manutenção reduzem o tempo de inatividade nas instalações de fabricação.

Bens de consumo e eletrônicos

Em produtos de consumo, Alsi10mg equilibra a estética, funcionalidade, e custo:

• Acoções da ferramenta elétrica: Invólucros fundidos de alta pressão para exercícios e serras, Apresentando designs resistentes ao impacto (2–5% de alongamento no temperamento T6) e um acabamento superficial liso (RA 3.2-6,3 μm) Adequado para pintura ou marca.
• Laptop e quadros de smartphones: 3Chassi impressa em D ou fundido, onde paredes finas (1–2 mm) e construção leve melhorar a portabilidade.
  As propriedades de blindagem EMI da liga protegem os eletrônicos internos.
• Equipamento esportivo: Componentes fundidos para bicicletas (manivelas, guidão) e tacos de golfe, onde proporção de força / peso (105–120 mpa/g/cm³ no temperamento T6) aprimora o desempenho.

11. Vantagens de ligas de fundição alsi10mg

• Castabilidade excepcional: Flui em paredes finas (≥1 mm) e moldes complexos, Reduzindo as necessidades de usinagem em 30 a 50%.
• Tratabilidade térmica: T6 temperamento atinge 280-320 MPa resistência à tração - suficiente para a maioria das aplicações estruturais.
• Leve: 2.65 A densidade G/CM³ reduz o consumo de combustível em veículos e melhora a capacidade de carga útil no aeroespacial.
• Compatibilidade de fabricação aditiva: LPBF/DMLS permite geometrias impossíveis com fundição tradicional (Por exemplo, oco, estruturas de treliça).
• Custo-efetividade: Custos de matéria-prima mais baixos do que ligas de alta resistência (Por exemplo, 7075) e despesas de processamento reduzidas vs. alumínio forjado.

12. Limitações e desafios da liga de fundição alsi10mg

• Fraqueza de alta temperatura: Perde 30 a 40% de força acima de 150 ° C (Por exemplo, 200 MPA a 200 ° C vs. 280 MPA e 25 ° C.), Limitando o uso em zonas quentes do motor.
• Resistência ao desgaste: Ligas de ferro fundido ou al-si inferiores com silício superior (Por exemplo, ALSI12), exigindo anodização dura para peças de desgaste alto.
• Risco de fragilidade: Excesso de envelhecimento (T7 Temper) ou teor excessivo de ferro (>0.6%) reduz o alongamento para <1%, aumento do risco de fratura.
• Indatibilidade de expansão térmica: Cte (21–24 µm/m · k) é 2 × mais alto que o aço, causando estresse em conjuntos de materiais mistas (Por exemplo, Inserções de aço aparafusado).
• Questões específicas de AM: As peças LPBF podem exibir força anisotrópica (10–15% menor na direção da construção) sem tratamento pós-calor.

13. Comparação com outras ligas de alumínio

14. Conclusão

Alsi10mg é um versátil, liga de alto desempenho que preenche a fabricação tradicional de fundição e aditivo de ponta.

Sua combinação de castabilidade, robustez mecânica, e propriedades térmicas se adequam a uma vasta gama de aplicações - de peças automotivas produzidas em massa a componentes aeroespaciais sob medida.

Enquanto enfrenta limitações em ambientes de alta temperatura e desgaste, Os tratamentos térmicos e os revestimentos de superfície apropriados estendem ainda mais sua utilidade.

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Perguntas frequentes

Pode ser usado para peças aeroespaciais estruturais?

Sim. ALSI10MG (280–320 MPA de tração) atende aos padrões aeroespaciais para peças estruturais não críticas (Por exemplo, Suportes, caixas).

Para componentes de alta carga, É frequentemente emparelhado com costelas de reforço ou estruturas de treliça impressas em 3D.

Qual é a diferença entre alsi10mg e alsi12?

Alsi12 tem silício superior (11–13%), Melhorando a fluidez para paredes mais finas (0.5 mm) mas reduzindo a força (250 MPA T6 vs.. 280 MPA para ALSI10MG).

ALSI10MG oferece melhor máquinabilidade e ductilidade, tornando -o mais versátil.

É alsi10mg bom para usinagem?

Sim. Sua classificação de máquinabilidade (70–80%) é maior do que muitas ligas de alumínio, permitindo girar rapidamente, moagem, e perfuração com o mínimo de desgaste da ferramenta-crítico para acabar (Por exemplo, assentos da válvula).

ALSI10MG CORRODE?

Possui resistência a corrosão natural moderada em ambientes secos/de água doce, mas corroe em configurações ricas em marinho/cloreto (0.1–0,3 mm/ano).

Anodização ou revestimento em pó estende a vida útil em condições adversas.

É alsi10mg adequado para impressão 3D?

Sim - é a liga de alumínio mais comum em LPBF/DMLS. Sua baixa faixa de fusão e boa soldabilidade permitem uma forte fusão da camada, produzindo 99.9% peças densas com força equivalente a T6.

Pode ser soldado alsi10mg?

Sim, Mas com cautela. Solga bem usando métodos TIG ou MIG com 4043 haste, Embora a entrada de calor possa reduzir a força na zona afetada pelo calor.