Como uma norma nacional chinesa (GB/T 1173) naLigas eutécticas de alumínio-silício-cobre-magnésio-níquel para pist?eso representante por excelência daZL109 (ZAlSi12CuMgNi) por meio deExcelente resistência a altas temperaturas, boa resistência ao desgaste, baixo coeficiente de expans?o térmica e excelente estabilidade de volumeé conhecida. A liga é fabricada porO elevado teor de silício (Si) garante uma baixa expans?o e resistência ao desgaste, complementado por um refor?o composto múltiplo de cobre (Cu), magnésio (Mg) e níquel (Ni).Após tratamento térmico T1 (envelhecimento natural) ou T5 (envelhecimento artificial), podem ser obtidas excelentes propriedades mecanicas a alta temperatura e estabilidade dimensional, sendo a melhor escolha para o fabrico dePist?es de motores de combust?o interna e outras pe?as resistentes ao calor e ao desgaste sujeitas a cargas térmicas e mecanicas alternadas.é um material especializado para ligas de pist?o e é considerado como o “membro central da família de ligas de pist?o”.

A classe nacional para ZL109 é ZAlSi12CuMgNi.

• Grau nacional padr?oDe acordo com GB/T 1173, o seu grau éZAlSi12CuMgNi. O nome reflecte diretamente o seu sistema de ligas principais: silício (Si), cobre (Cu), magnésio (Mg) e níquel (Ni).
• Código do sector/empresa::ZL109?é a designa??o do material amplamente utilizado no domínio do fabrico de pist?es e da conce??o de motores de combust?o interna.
• Caraterísticas principais::Teor de silício eutéctico/quase-eutéctico (11-13%)?Proporciona um baixo coeficiente de expans?o e uma boa resistência à abras?o;Multi-composto de cobre, magnésio e níquelProporciona uma excelente resistência a altas temperaturas;Controlo rigoroso das impurezasA fiabilidade do servi?o a longo prazo é garantida.

Tabela de composi??o da liga de alumínio ZL109 (com base nos requisitos típicos GB/T 1173)

elementar	Gama de conteúdos (wt%)	papel funcional
Silício (Si)	11.0-13.0	elemento central. Proporciona um baixo coeficiente de expans?o térmica, boa resistência à abras?o e garante a fluidez da fundi??o.
Cobre (Cu)	0.5-1.5	Elementos melhorados para altas temperaturas.. Forma??o de fase Al?Cu resistente ao calor para aumentar a resistência e a dureza a altas temperaturas.
Magnésio (Mg)	0.8-1.3	Elementos-chave de melhoria. Forma a fase Mg?Si com Si, proporcionando um refor?o significativo da precipita??o.
Níquel (Ni)	0.8-1.3	Elementos importantes de resistência ao calor. A forma??o de fases estáveis resistentes ao calor contendo níquel (por exemplo, Al?Ni, Al?CuNi) melhora significativamente a resistência à fluência a alta temperatura.
Ferro (Fe)	≤ 0.6	Elementos de impureza. Necessita de controlo, mas é ligeiramente mais permissivo do que o ZL108.
Manganês (Mn)	≤ 0.3	impurezas, ou vestígios de adi??es para melhorar a organiza??o.
Titanio (Ti)	≤ 0.2	Refinaria de cereais.
Zinco (Zn)	≤ 0.3	Impurezas.
Alumínio (Al)	tolerancia (ou seja, erro permitido)	Material do substrato.

ZL109 Propriedades físicas e mecanicas Tabela de parametros (valores típicos para fundi??o em molde metálico, estado T5)

Indicadores de desempenho	Gama numérica	Posicionamento e vantagens do desempenho
densidade	2,68-2,70 g/cm3	--
Resistência à tra??o à temperatura ambiente (Rm)	240-280 MPa	Elevado nível de resistência para satisfazer os requisitos de carga estrutural do pist?o.
Resistência à tra??o a alta temperatura (250°C)	≥ 130 MPa	Principais pontos fortesO pist?o de alta resistência é resistente a altas temperaturas para evitar fissuras ou deforma??es na parte superior do pist?o.
Resistência ao escoamento (Rp0.2)	180-220 MPa	O rácio de elasticidade é elevado e a deforma??o elástica é pequena.
Alongamento (A)	≤ 1.0%	Fraca plasticidadeé inerente às ligas altamente refor?adas e com elevado teor de silício.
Dureza Brinell (HB)	90-110	elevada rigidezA vers?o mais recente deste produto é uma nova vers?o do original, que garante uma excelente resistência à abras?o.
Coeficiente de expans?o linear (20-200°C)	19.0-20.5 × 10-?/°C	Principais pontos fortesé inferior à liga de alumínio-silício comum e combina bem com a camisa do cilindro.
estabilidade volumétrica	talentoso	Após o tratamento T5, a altera??o dimensional em caso de utiliza??o prolongada é extremamente reduzida.
condutividade térmica	Aprox. 140-150 W/(m-K)	Bom para a dissipa??o de calor do pist?o.

Caminhos para a melhoria do desempenho e chaves tecnológicas

A concretiza??o do desempenho da ZL109 assenta numa sofisticada conce??o conjunta de múltiplos componentes:

1. Sistema de refor?o multi-composto::
   • Silício (Si)Coeficiente de expans?o baixo, resistência ao desgaste e capacidade de fundi??o.
   • Cobre (Cu)Forma??o de Al?Cu para aumentar a resistência à temperatura ambiente e alta temperatura.
   • Magnésio (Mg)Forma??o de Mg?Si para refor?ar a precipita??o.
   • Níquel (Ni)A forma??o de compostos intermetálicos estáveis contendo níquel (por exemplo, Al?Ni, Al?CuNi), que s?o fases que n?o s?o facilmente desbastadas a altas temperaturas, é um fator chave para a obten??o doExcelente resistência à fluência a altas temperaturasA chave.
2. Sistema de tratamento térmico::
   • T1 (limita??o natural): Fundido diretamente durante longos períodos de tempo, adequado para aplica??es menos exigentes.
   • T5 (envelhecimento artificial)::Processos mais utilizados. Manuten??o a 200-220°C durante 6-10 horas para obter propriedades óptimas a altas temperaturas e estabilidade de organiza??o. Ao contrário do ZL108, o ZL109 n?o é normalmente submetido a um tratamento de solu??o sólida (T6) para evitar o engrossamento do silício eutéctico ou a sobreaquecimento.
3. Processo de fundi??o: Utilizado principalmenteFundi??o por gravidade de tipo metálico或fundi??o a baixa press?oProduzido de forma a obter uma organiza??o densa e homogénea no estado fundido.

Graus internacionais correspondentes

Sendo uma liga eutéctica clássica de pist?o, tem vários equivalentes internacionais:

• Norma nacional chinesa::ZAlSi12CuMgNi?(GB/T 1173)
• Padr?o americano: Mais próximo?A332.0?(Al-Si12CuNiMg), com composi??es muito semelhantes; alguns dos dados correspondem também a?SAE 321.
• Norma da UE::PT AC-48000?(Al-Si12CuNiMg) (EN 1706)
• Padr?o japonês::AC8A?(JIS H 5202), cuja composi??o é muito próxima.
• Norma alem?::DIN 1725?G-AlSi12CuNiMg em qualidades semelhantes.

ZL109 na indústria de fundi??o

com base na suaExcelente resistência a altas temperaturas, baixo coeficiente de expans?o e boa resistência ao desgasteA aplica??o do ZL109 está muito concentrada no domínio dos motores de combust?o interna:

1. Pist?es (aplica??es de núcleo absoluto)
   • Pist?es para motores diesel: Pist?es para motores diesel médios e ligeiros, pequenos motores diesel agrícolas e grupos electrogéneos.
   • Pist?es de motores a gasolina: Pist?es de motores a gasolina de automóveis de passageiros, pist?es de motores de motociclos.
   • Pist?es universais para motores a gasolina: Cortadores de relva, pequenos geradores, pist?es de motores de popa.
2. Outras pe?as resistentes ao calor e ao desgaste
   • Pist?es do compressorCompressores de média e baixa press?o.
   • Pist?es de pin?as de trav?oParte do sistema de travagem dos automóveis de passageiros.
   • Pe?as de desgaste para sistemas hidráulicos: Buchas e corredi?as que requerem baixa expans?o e elevada resistência ao desgaste.

Perguntas frequentes sobre a liga de alumínio ZL109

Q1: Qual é a principal diferen?a entre ZL108 e ZL109? Como selecionar o tipo?

• Esta é a compara??o mais clássica em ligas de pist?o::
  • ZL108::Ligas eutécticas de alumínio-silício(Si 11-131 TP3T, mas geralmente no lado alto) e maior teor de cobre (1,0-2,01 TP3T).Menor coeficiente de expans?o térmica, melhor resistência à abras?o, maior resistência à temperaturaAplicável aCargas térmicas mais elevadas e condi??es mais exigentespist?es (por exemplo, motores diesel sobrealimentados, motores diesel para servi?os pesados).
  • ZL109::Ligas de alumínio-silício eutécticas/próximas da eutéctica(Si 11-131 TP3T), teor de cobre ligeiramente inferior (0,5-1,51 TP3T), com níquel.Bom desempenho geral, desempenho de fundi??o ligeiramente melhor, custo ligeiramente inferiorAplicável aPist?es para motores diesel e a gasolina médios e ligeiros.
  • sele??o::Cargas térmicas pesadas e elevadasSelecionar ZL108;Ligeiro-médio, utiliza??o geralSelecionar ZL109.

Q2: Porque é que a ZL109 adiciona níquel (Ni)? é possível n?o o adicionar?

• O níquel é o principal elemento resistente ao calor. O níquel forma-se com o alumínio e o cobreCompostos intermetálicos estáveis(Al?Ni, Al?CuNi), estas fases a altas temperaturasN?o se desgasta facilmente, n?o se dissolve facilmentePode efetivamente comprimir os limites de gr?o e as desloca??es, e melhorar significativamente o desempenho da liga.Resistência a altas temperaturas, resistência à deforma??o e estabilidade térmica. As ligas sem níquel ter?o uma queda significativa no desempenho a altas temperaturas e n?o s?o adequadas para pist?es que funcionem acima de 200°C durante longos períodos de tempo.

Q3: Porque é que o ZL109 n?o é tratado com T6 (solu??o + envelhecimento)?

• A principal raz?o para isso é querisco de sobreaquecimentoresponder com canticosdeteriora??o da organiza??oO ZL109, com um teor de silício de até 11-131 TP3T, é uma composi??o eutéctica ou quase eutéctica com um baixo ponto de fus?o eutéctico. As temperaturas de solu??o sólida necessárias para o tratamento T6 (tipicamente >500°C) tendem a causar aEngrossamento do silício eutéctico, ou mesmo cozedura excessiva localizadaem vez de afetar as propriedades mecanicas. Por conseguinte, o ZL109 é normalmente utilizadoT5 (envelhecimento manual direto)Para obter o efeito desejado de refor?o da precipita??o e estabiliza??o do tecido.

Q4: A área do sulco do anel do pist?o ZL109 precisa de tratamento especial?

• Normalmente requer. Para melhorar ainda mais a resistência ao desgaste das ranhuras dos anéis, os pist?es ZL109 têm frequentemente umaPrimeira ranhura do anelir em frenteAnodizado duroEste tratamento cria uma camada de óxido de alumínio de elevada dureza, que aumenta significativamente a vida útil do pist?o. Alguns pist?es de alto desempenho também utilizamcinta(Ranhura do anel em ferro fundido resistente ao desgaste incrustado).

Q5: Quais s?o as propriedades de fundi??o da ZL109? Quais s?o as caraterísticas em compara??o com as ligas comuns de alumínio-silício?

• Bom desempenho da fundi??oO elevado teor de silício torna-o adequado para a fundi??o de pist?es de formas complexas. O elevado teor de silício confere-lhe uma excelente fluidez e torna-o adequado para a fundi??o de pist?es com formas complexas. No entanto, deve ser prestada aten??o à suaAmplo intervalo de solidifica??osuscetível deretra??oO sistema de fundi??o e o processo de arrefecimento s?o, por isso, mais exigentes. Normalmente utilizadomoldagem de metais或fundi??o a baixa press?oA conce??o dos tirantes e dos ferros frios foi concebida para obter pe?as fundidas densas.

Q6: Qual é o corte e a maquinabilidade do ZL109?

• Médio inferior. O elevado teor de silício (11-13%) faz com que contenha um grande número de partículas de silício duro, o que é bom para adesgaste abrasivomais grave. Ao processar o ZL109, recomenda-se a utiliza??o deFerramentas de corte PCD (diamante policristalino)ou de alta qualidadeFerramentas de metal duro revestidoAdo??oAltas velocidades de corte, pequenos avan?osOs parametros do processo. As pe?as de precis?o, como as ranhuras dos anéis, podem necessitar de retifica??o.

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Coluna Alargada: Análise comparativa ZL109 vs ZL108

dimens?o de compara??o	ZL109 (ZAlSi12CuMgNi)	ZL108 (ZAlSi12Cu2Mg1)	Interpreta??o das diferen?as
Tipo de liga	Ligas de alumínio-silício eutécticas/próximas da eutéctica	Ligas eutécticas de alumínio-silício	A fase de silício ZL108 tem silício primário
Teor de silício (Si)	11.0-13.0%	11,0-13,01 TP3T (controlo de polariza??o)	Semelhante, mas o ZL108 está na extremidade superior da escala.
Teor de cobre (Cu)	0.5-1.5%	1.0-2.0%	O cobre ZL108 é mais alto e mais forte
Teor de níquel (Ni)	0.8-1.3%	0.3-0.9%	ZL109 com maior teor de níquel
Teor de magnésio (Mg)	0.8-1.3%	0.4-1.0%	ZL109 teor de magnésio ligeiramente superior
Coeficiente de expans?o térmica	19,0-20,5 x 10-?/°C	18,5-20,0 x 10-?/°C	O ZL108 tem um coeficiente de expans?o inferior
Resistência a altas temperaturas	talentoso	melhor	O ZL108 é mais adequado para cargas térmicas elevadas
Desempenho da fundi??o	talentoso	favorável	ZL109 tem uma capacidade de fundi??o ligeiramente melhor
aplica??o típica	Pist?es para motores diesel e a gasolina médios e ligeiros	Pist?es para motores diesel pesados, sobrealimentados	A classifica??o da carga térmica determina a sele??o
posicionamento dos custos	moderado	Moderadamente elevado	ZL108 custa um pouco mais

Guia rápido de sele??o:

• Selecionar ZL109.Pist?es para motores diesel médios e ligeiros, motores a gasolina de uso geral e motores de motociclos, que exigem um bom equilíbrio entre desempenho global e economia.
• Selecionar ZL108Pist?es para motores diesel pesados, motores sobrealimentados e motores a gasolina de alto desempenho que requerem extrema resistência ao calor, menor coeficiente de expans?o e maior resistência ao desgaste.