aluminio completo

Instituto Politcnico NacionalEscuela Superior de Ingeniera Qumica e Industrias Extractivas

Departamento de Ingeniera en Metalurgia y Materiales

Desgasificado en fundicin de Aluminiopor medio de pastillas de

Hexacloroetano

T E S I S

Que para obtener el titulo deIngeniero en Metalurgia y Materiales

P r e s e n t a n:Bautista Lujano Joel Alonso

Pasalagua Chvez Anglica Lilin

Director de Tesis:M. en C. Marcelo Hernndez Velzquez.

Mxico, D.F. Septiembre de 2008

DESGASIFICADO EN FUNDICIN DE ALUMINIOPOR MEDIO DE PASTILLAS DE HEXACLOROETANO

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AGRADECIMIENTOS.

Quiero iniciar agradeciendo a todas aquellas personas que hicieron posible queterminara este sueo, uno mas de los que me he propuesto realizar, con este trabajome ciento satisfecho, y espero que tu que lo estas leyendo tambin, dejo plasmadotiempo esfuerzo y dedicacin en este escrito.Gracias a ti que me apoyaste, gracias por ensearme lo que tena que aprender perono es suficiente, y si la vida me lo permite deseo seguir aprendiendo ms.Agradezco a las tres cosas que mas amo y las describir como se me fueronotorgando.La primera es mi familia la cual me apoyo en las buenas y en las malas, me enseo loque ahora soy.La segunda es mi carrera ya que para mi es un orgullo ser INGENIRO y mas serMETALURGICO, y esta me llevo a conocer a mi nueva familiaLa tercera es ESMERALDA ya que me apoyaste cuando lo necesitaba y me ensaastemuchas cosas ms de m.Estoy muy agradecido con todos los amigos que me apoyaron en los momentosnecesario, en las aventuras y en las tristezas.

Como agradecimiento especial al profesor M. en C. Timoteo Pastrana Aponte que nosdio esta oportunidad de trabajar a su lado desarrollando la investigacin y practicas deesta tesis.

Al igual al profesor M. en C. Marcelo Hernndez Velsquez que nos dio su apoyopara finalizar con esta Tesis y todos aquellos profesores que nos apoyaron.

Y en general a todas las personas que nos apoyaron para lograr esto, mil graciasa todos.

El secreto del xito radica en saber qu debemos mantener cerca de nosotros y de qudebemos alejarnos. Nunca olvides que basta una persona o una idea para cambiar tu vidapara siempre (ya sea para bien o para mal). JACKSON BROWN

Joel Alonso Bautista Lujano.


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AGRADECIMIENTOS.

Papa, gracias por todo. Mamita, ya sabes que eres lo mejor y lo mas importante enmi vida, hay muchas cosas que no habra hecho sin ti. Son los mejores paps, graciasa ustedes entend que las cosas mas importantes de la vida no las ensean en laescuela ni en los libros, se aprenden con las experiencias, con los aciertos y loserrores.

Para Mis Hermanos, porque han sido los mejores hermanos y espero que tambinsean los mejores padres, hagan algo bueno con sus hijos.

Para Mis Sobrinos, porque fueron gran apoyo, y me hicieron entender laresponsabilidad de tenerlos junto a mi, pero sobre todo que la mejor forma deaprender es enseando.

Para Joel y el Prof. Timoteo, porque nos aventuramos a desarrollar un gran tema detesis que seguramente disfrutaron tanto como yo, y que espero tambin tengan lamisma satisfaccin que yo al concluirla.

Para Javier e Hiliana, que se convirtieron en grandes amigos, que tambin meayudaron a seguir adelante con mi carrera.

Para Miguel, Arturo, Edgardo y Julio, que a pesar de la distancia, siempre hanseguido a mi lado, que me apoyan en lo que hago, aunque a veces ni lo sepan y a losque me une un lazo ms grande que una simple amistad.

Para el Dr. Francisco Esparza Herrada, que me ense lo magnifico que es sermetalrgico, vivir orgulloso de serlo y mas aun, encontrar en cada cosa de la vida loimportante de la metalurgia que solo gente como nosotros puede reconocer.

Anglica Lilian Pasalagua Chvez.


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CONTENIDORESUMEN

INTRODUCCIN

CLASIFICACION DE ALEACIONESAleaciones para ForjaAleaciones para Fundicin

I. HIPOTESIS

II. FUNDAMENTOS TEORICOS

2.1 EL ALUMINIO

2.2 PROPIEDADES DEL ALUMINIO

2.3 CLASIFICACIN Y ELEMENTOS ALEANTES PARA ALEACIONES DEALUMINIO

2.3.1 Cobre2.3.2 Silicio2.3.3 Magnesio2.3.4 Zinc2.3.5 Manganeso2.3.6 Hierro2.3.7 Nquel2.3.8 Bismuto, Cadmio, Plomo, Estao

2.4 PROPIEDADES MECNICAS2.4.1 Dureza2.4.2 Resistencia al ensayo de traccin2.4.3 Resistencia a la compresin, flexin, corte y torsin.

2.5 PROPIEDADES DE RESISTENCIA A TEMPERATURAS ELEVADAS2.5.1 Cambios de estado2.5.2 Proceso de fluencia

2.6 TECNOLOGA DE REFINACION.

2.6.1 Proceso Sderburg2.6.2 Proceso Precocido


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2.7 IMPUREZAS QUE AFECTAN A LAS ALEACIONES DE ALUMINIO

2.7.1 Impurezas metlicas

2.7.2 Impurezas no metlicas2.7.2.1 El corundum

2.7.3 Intermetlicos precipitados.

2.8 ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LA ALEACIN 3802.8.1 Composicin Qumica2.8.2 Caractersticas de la aleacin.

2.8.2.1 Especificaciones2.8.2.2 Aplicaciones

2.8.3 Propiedades Mecnicas de aleacin 380.2.8.4 Propiedades Elctricas2.8.5 Caractersticas de Fabricacin

III. ESTADO DEL CAMPO

3.1 ELIMINACIN DE IMPUREZAS DEL ALUMINIO Y SU PURIFICACIN CONCLORO GASEOSO.

3. 2 PROCESOS INDUSTRIALES.

3.3 DESGASIFICADO3.3.1 Nitrgeno3.3.2 Argn

3.4 AVANCES EN EL DESGASIFICADO Y EQUIPOS ESPECIALES

3.5 INYECCIN DE FUNDENTES

IV. METODOS PARA INYECTAR GAS Y LIMPIEZA DEL METAL LIQUIDO

4.1 LANZAS TUBULARES DE GRAFITO

4.2 TAPONES POROSOS

V. COMPORTAMIENTO DEL HIDROGENO DURANTE LA FUSION

5.1 CONTROL DEL CONTENIDO DE HIDRGENO


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VI. EVALUACION DE HIDROGENO

6.1 TCNICAS DE MUESTRAS SLIDAS

6.2 TCNICAS DE MUESTRAS LQUIDAS6.2.1 Mtodo de presin reducida (Straube-Pfeiffer Test)6.2.2 Prueba de la primera burbuja (Hycon Test)

6.2.3 Prueba de recirculacin de gas (Telegas, Alscan)

6.3 MTODOS DE LECTURA DIRECTA

6.4 CONTROL DE INCLUSIONES

VII. INVESTIGACION EXPERIMENTAL

7.1 PREPARACIN DEL MATERIAL A FUNDIR.7.1.1 Clasificacin de la Chatarra.

7.2 PREPARACIN DE LA ALEACIN.7.2.1 Composicin del material a cargar7.2.2 Fusin del material o chatarra determinados7.2.3 Heterogeneidad en el bao metlico.

7.3 CONDICIONES DE LA FUSIN DE ALUMINIO7.3.1 Temperatura7.3.2 Herramienta a Utilizar7.3.3 Fundente y Escorificante7.3.4 Aleantes

7.4 LIMPIEZA DEL MATERIAL7.4.1 Fundentes7.4.2 Desgasificado7.4.3 Escoriador

7.5 FILTROS Y AFINADOR DE GRANO.7.5.1 Filtros7.5.2 Afinador de Grano

7.6 VACIADO DE ALUMINIO7.7. TOMA DE MUESTRA


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VIII. INVESTIGACION EXPERIMENTAL

8.1 CALCULO DE CARGA

8.2 DATOS EN GENERALES DEL PROCESO.

8.3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.8.3.1 PRACTICA 018.3.2 PRACTICA 028.3.3 PRACTICA 038.3.4 PRACTICA 048.3.5 PRACTICA 05

8.4 COMPARACION DE RESULTADOS

8.5 REFERENCIAS SOBRE PRCTICAS

IX. ANALISIS DE RESULTADOS

9.1 COMPOSICION QUIMICA CUANTITATIVA OBTENIDA EN LAS PRCTICAS

9.2 COMPOSICION QUIMICA CUALITATIVA OBTENIDA EN LAS PRCTICAS9.2.1 Imgenes de Elementos que componen la aleacin por EDS.

9.3 MTODOS DE DIFRACCIN DE RAYOS X

CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS


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RESUMEN

Presentamos algunas de las propiedades ms importantes que tiene el aluminio, lascuales nos indica el tipo de pieza que tendremos en la solidificacin, siendo una piezalibre de inclusin y porosidades o lo contrario.

Concluimos en hacer una investigacin relacionada con uno de los problemasprincipales que tiene el aluminio que es la acumulacin de porosidades en lasolidificacin de la aleacin, que influye en la calidad de una pieza.

La aleacin que se opt para realizar la prueba es la designada A380, lascaractersticas y propiedades de esta se mencionan ampliamente, aunque de manerageneral el Aluminio se comporta idnticamente en la mayora de las aleaciones, siendoposible aplicar esta investigacin a cualquier fundicin que tenga como metal base elaluminio. Encontramos ventajas y pudimos comprobar el comportamiento de otro tipode aleaciones como la A356 entre otras de alto silicio y verificar que tienen uncomportamiento parecido.

Describimos el procedimiento de realizacin para la fundicin de una aleacin deAluminio, desde que la materia prima es seleccionada, continuando con la fusin,desgasificado, refinacin y por ultimo el vaciado para la obtencin de una pieza defundicin, demostrando que tan eficiente es nuestro proceso de desgasificado.

Los resultados logrados son expresados en formas de tablas, graficas y fotografaspara tener respaldo en las prcticas realizadas.


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INTRODUCCIN

La Industria de Fundicin del Aluminio, se ha vuelto muy importante en nuestros dasya que es una aleacin reciclable, ligera y econmicamente atractiva para invertir enella; adems de estas propiedades, cuenta tambin con propiedades trmicas yelctricas de alta calidad, y a su vez cuando son combinadas con otros elementos dealeacin, dan como resultado un material con propiedades idneas, que satisfacen lasdemandas de las industrias que as lo requieran.

El aluminio no sufre cambios alotrpicos que puedan alterar su funcionamiento y quea su vez le confiere una alta plasticidad.

Durante la investigacin de este trabajo, en especfico durante la experimentacin,desarrollaremos un proceso de fundicin en el cual analizaremos las principalesdificultades que se presentan durante el mismo y que perjudican el desempeo delproducto al final de la fusin y su comportamiento para el que ha sido diseado.Problemas tales como la formacin de porosidades e inclusiones debidas a unareaccin con el gas Hidrgeno causante de estas imperfecciones.

En referencias bibliogrficas, encontramos que las aleaciones de aluminio se dividenprincipalmente en dos grupos segn las propiedades que estas tengan, esto es:

Aleaciones para deformacin plstica. Aleaciones para fundicin.

El objetivo de este trabajo esta orientado en las aleaciones para fundicin, y por lotanto es primordial conocer puntos importantes de esta clasificacin:

Estas aleaciones, si contienen silicio en altos porcentajes, proporcionanbuena fluidez y colabilidad.

Las propiedades se controlan mediante el endurecimiento por solucinslida, que a su vez controla el tamao y forma de grano primario.

El enfriamiento rpido que se obtiene en fundiciones a presin o en moldespermanentes incrementa la resistencia al refinar el tamao de grano ymicro constituyente eutctico.

Su comportamiento depende de conjuntos de variables como lo son los aleantes,excluyendo el aluminio puro, las impurezas de Fe y Si las cuales determinan laspropiedades mecnicas. Algunos de sus principales aleantes son: Cu, Si, Mg, Zn yMn (su efecto se analiza posteriormente).


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CLASIFICACION DE ALEACIONES

Las aleaciones de aluminio se clasifican dependiendo de los elementos de aleacin quecontengan, al igual que el tipo de endurecimiento que estos tiene. En las Tablas 1 y2 se muestra la designacin.

Tabla 1. Clasificacin de Aleaciones para Forja

1XXX Aluminio comercialmente puro No endurecible por envejecimiento

2XXX Al-Cu y AL-Cu-Li Endurecible por envejecimiento3XXX Al-Mn No endurecible por envejecimiento

4XXX Al-Si y Al-Mg-Si Endurecible por envejecimiento si estapresente el magnesio5XXX Al-Mg No endurecible por envejecimiento6XXX Al-Mg-Si Endurecible por envejecimiento7XXX AL-Mg-Zn Endurecible por envejecimiento8XXX Al-Li,Sn,Zr,B Endurecible por envejecimiento9XXX No utilizado actualmente

Tabla 2. Clasificacin de Aleaciones para Fundicin1XX.X Aluminio comercialmente puro No endurecible por envejecimiento2XX.X Al-Cu Endurecible por envejecimiento3XX.X Al-Si-Cu o AL-Mg-Si Algunos son endurecibles por envejecimiento

4XX.X Al-Si No endurecibles por envejecimiento5XX.X Al-Mg No endurecibles por envejecimiento7XX.X Al-Mg-Zn Endurecible por envejecimiento8XX.X AL-Sn Endurecible por envejecimiento9XX.X No utilizado actualmente


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JUSTIFICACIN

El Aluminio presenta propiedades que le permiten ser uno de los metales con mayorfacilidad de trabajo y mejores propiedades finales, despus de su procesamiento; sinembargo, es durante este mismo donde se presenta uno de los factores que conllevana imperfecciones internas y externas de la pieza final que a su vez le impiden un mejordesarrollo, aumentando los costos y los tiempos de proceso.

Este problema, es comn en la industria de la fundicin de las aleaciones metlicas,llevndonos al comienzo de una investigacin en donde propondremos unmejoramiento al proceso y al acabado de las piezas producidas; de este modo,analizamos los factores que afectan el proceso y las soluciones que se hanimplementado y que sugerimos para obtener mejores resultados.


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I. HIPTESIS.

Con las dificultades que se presentan en el proceso de fusin de aleaciones dealuminio, hemos encontrado que se pueden utilizar algunas alternativas que lo lleven aobtener mejores resultados.

Deseamos esquematizar e implementar por medio de un diagrama de bloques, unproceso eficiente de fusin de aluminio, lo que llevar a la reduccin de costos, no senecesitarn instalaciones especiales, lo cual se logra mediante la organizacin en eldesarrollo del proceso, se mejorara la eficiencia, y por supuesto la mejora interna yexterna de las piezas fundidas de aluminio.

De los principales cambios que tenemos planeados, ser la fabricacin y preparacincorrecta de moldes y la desgasificacin con pastilla de hexacloroetano al final delproceso de fusin, como se muestra en el diagrama de la Figura. 1

Figura 1. Diagrama de proceso de fusin de Aluminio


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II. FUNDAMENTOS TEORICOS

2.1 EL ALUMINIOEl qumico Hans Christian Oersted lo aisl por medio de un proceso qumico utilizandopotasio y cloruro de aluminio, posteriormente el qumico alemn Friedrich Whlermejor el proceso utilizando potasio metlico y cloruro de aluminio. Whler fue elprimero en medir la densidad del aluminio y demostrar su ligereza.

En 1854, Henri Saint-Claire Deville obtuvo el metal en Francia reduciendo el cloruro dealuminio con sodio.

Tiempo despus, el proceso para obtener el aluminio primario a partir de almina, fuedesarrollado a la par por dos investigadores: Paul Louis Toussaint Heroult (Normanda,Francia) y Charles Martn Hall (Ohio- Estados Unidos), ste ltimo es el mtodo conmayor relevancia y prevalescencia.Es ste proceso (Hall-Heroult), el que permite mediante la reduccin electroltica,que sea el aluminio uno de los metales mas utilizados.

2.2 PROPIEDADES DEL ALUMINIO Densidad de 2.70 g/cm3 Comportamiento no magntico Resistencia a la oxidacin y corrosin Las aleaciones de aluminio pueden llegar a ser 30 veces ms resistentes

que el aluminio puro Excelente relacin peso / resistencia Reciclable

2.3 CLASIFICACIN Y ELEMENTOS ALEANTES PARA ALEACIONES DEALUMINIO

Los elementos principales de las aleaciones de aluminio, son:

En menores cantidades se encuentra frecuentemente como impurezas o aditivos:

Hierro

Para el caso de aleaciones especiales, se adiciona:

Zinc Manganeso Magnesio

Silicio Cobre

Nquel Estao Plomo

Cadmio Bismuto


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A continuacin se presentan los diferentes elementos de aleacin, al igual elementosque ocasionan las impurezas que han sido mencionados previamente y su efecto enlas aleaciones de Aluminio.

2.3.1 CobreEn las aleaciones Cobre-Aluminio, el silicio se presenta en cantidades menoresdisminuyendo la solubilidad de las fases Cu-Al; son susceptibles al tratamientotrmico, generando un precipitado en solucin, por medio de temple y envejecimiento.Ofrecen excelentes propiedades como resistencia mecnica, alta dureza y excelenteresistencia a la abrasin y corrosin. La Figura 2 muestra el diagrama binario Al()-Cu.

2.3.2 SilicioEs el principal elemento de aleacin en la fundicin de aluminio, debido a suspropiedades metalrgicas, tales como variabilidad, aumentando la fluidez en elvaciado, reduccin de la deformacin en caliente y la contraccin durante lasolidificacin. El silicio aumenta su resistencia mecnica, dureza, aunque con unaligera disminucin en su ductilidad y maquinabilidad; el comportamiento de lasaleaciones Aluminio-Silicio se puede mostrar en un diagrama binario tal como el de laFigura 3, y se clasifican en hipereutcticas (con contenido >11.8% de Si), ohipoeutcticas (con


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2.3.3 Magnesio Durante la temperatura de solubilidad, disminuye bruscamente la temperatura delentorno. A ese efecto se le da el nombre de envejecimiento de la aleacin, que esforzar la precipitacin de un compuesto de magnesio de la solucin slidasupersaturada presentndose de una forma muy dispersa en la segunda faseresultando un fortalecimiento en la traccin, dureza y una disminucin en su ductilidad;mejora propiedades a temperaturas altas y caractersticas de terminado superficial aespejo. Son difciles de vaciar con tendencia a alta formacin de escorias y contraccindurante la solidificacin, el diagrama binario Al-Mg se muestra en la Figura 4.

2.3.4 ZincLa Figura 5 muestra el diagrama binario Al-Zn; cuando una aleacin tieneconcentraciones menores a 3% de Zn, tienen poco efecto en las propiedades. Se handesarrollado recientemente aleaciones Aluminio-Zinc-Manganeso, que desarrollan altaresistencia a temperatura ambiente, estas son susceptibles a altas contracciones ytendencia al agrietamiento en caliente.

La Figura 4. Diagrama Binario de Al(alfa) - Mg

La Figura 5. Diagrama Binario de Al(alfa) - Zn


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2.3.5 ManganesoEl manganeso no se considera un elemento de aleacin como tal, si no ms bien es unrecolector de Hierro, precipitndolo, pero en cantidades mayores a las requeridas,puede ser perjudicial. En la Figura 6 se muestra el diagrama binario Al-Mn.

2.3.6 HierroSe considera como impureza, aunque est presente de manera habitual en todas lascomposiciones de las aleaciones, siendo una principal fuente de compuestosintermetlicos complejos, que precipitan en conjuncin con los dems constituyentesde la aleacin, provocando fragilidad, reduccin de resistencia y ductilidad.La Figura 7 muestra el diagrama binario Al-Fe.

El hierro en altas concentraciones siempre es perjudicial en las aleaciones de Aluminiopara los procesos de moldeo en verde, molde permanente, siendo requerido uncontrol estricto del contenido de este elemento en las composiciones qumicas de lasaleaciones automotrices; en algunas condiciones es beneficioso mejorando la dureza yresistencia al agrietamiento en caliente.

La Figura 6. Diagrama Binario de Al(alfa) - Mn

La Figura 7. Diagrama Binario de Al(alfa) - Fe


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2.3.7 Nquel

El nquel es normalmente una impureza aceptable, hasta un nivel de 0.5% en lamayora de las aleaciones sin efecto perjudicial. Para cuando se requierenpropiedades mecnicas a altas temperaturas, el elemento incrementa la resistencia ala traccin, reduccin al efecto del agrietamiento. Se observa en la Figura 8 eldiagrama binario.

2.3.8 Bismuto, Cadmio, Plomo, EstaoEn fundicin, estos elementos, tienen una solubilidad muy baja. Son consideradoscomo impurezas inestables. En concentraciones ms altas que su limite de solubilidad,el precipitado intermetlico resultante provee propiedades de fragilidad, agrietamientoen caliente y reduccin de propiedades mecnicas en estado slido y formacinexcesiva de escorias durante la fusin. Se muestran los diagramas binarios en lasFiguras 9, 10,11 y 12.

La Figura 9. Diagrama Binario de Al(alfa) - Sn

La Figura 8. Diagrama Binario de Al(alfa) - Ni


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La Figura 10. Diagrama Binario de Al(alfa) Pb

La Figura 11. Diagrama Binario de Al(alfa) - Bi

La Figura 12. Diagrama Binario de Al(alfa) - Cd


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2.4 PROPIEDADES MECNICAS

Las propiedades mecnicas sirven en la mayora de los casos como base paradictaminar sobre un material metlico, con vistas a un fin de aplicacin concreto. Acontinuacin, se da un resumen de las propiedades mecnicas (Tabla 3) msimportantes del Aluminio no slo sometido a esfuerzo continuo, si no tambinoscilante y por impacto.

2.4.1 DurezaLa mayora de las veces se da en los materiales de Aluminio la dureza Brinell, estodebido a la naturaleza blanda de las aleaciones base Aluminio. Estos valores seextienden desde 15 HB para aluminio puro, hasta casi 110 HB para aleaciones Al-Zn-Mg-Cu1.5 endurecido trmicamente. Los valores de la dureza determinados por otrosmtodos, como el Vickers o el Knoop, apenas tienen significado prctico en estemetal. De vez en cuando, se utiliza la microdureza, una variante del mtodo Vickers,para determinar la dureza en capas anodizadas.

Tabla 3. Propiedades mecnicas del Aluminio

Material Resistencia A LaTensin (Kg./cm2)Resistencia A La

Cedencia (Kg./cm2) % De Elongacin

Al puro 457.40 175.92 60

Al purocomercial 914.81 351.85 45

Aleacin de Alendurecida porsolucin slida

1125.92 422.22 35

Al trabajado enfro

1688.88 1548.14 15

Aleacin de Alendurecida por

dispersin2955.54 1548.14 35

Aleacin de Alendurecida porenvejecimiento

5840.72 175.92 11


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2.4.2 Resistencia al ensayo de traccin

Las propiedades que se obtienen en el ensayo de traccin para sirven para juzgar laresistencia de los materiales metlicos en general, son aplicables a las aleaciones deAluminio. Generalmente estos valores son el limite elstico de 0.2%, la respuestamxima a la traccin, el alargamiento a la fractura, as como la estriccin de ruptura.

En general, la resistencia aumenta con el aumento en elementos de aleacin. Eldominio de la resistencia en cada aleacin surge, en todo, como consecuencia de losaumentos de resistencia que se consiguen por deformacin en fro o endurecimientopor tratamiento trmico. Los distintos elementos de aleacin actan de modo muydiferente en cuanto al aumento de resistencia.

Al aumentar la resistencia, aumenta el lmite 0.2% ms rpido que la resistencia a latraccin, independientemente del mecanismo que motive el aumento de la resistencia.Este aumento se nota especialmente cuando el aumento de resistencia tiene lugar pordeformacin en fro. En general, no se desean altas relaciones entre los lmiteselsticos (lmite 0.2% y resistencia mxima) ya que expresan un comportamientorelativamente quebradizo del material, razn fundamental por la que no se puedeaumentar de forma arbitraria la resistencia de un material metlico.

2.4.3 Resistencia a la compresin, flexin

En los materiales alumnicos se puede admitir que el valor del limite de flexin 0.2%(parmetro de la resistencia a la compresin), es igual al valor lmite elstico 0.2% detraccin. La resistencia a la compresin o el lmite de flexin 0.2% tienen importanciaprincipalmente en las piezas sometidas a compresin tales como cojinetes de friccin.

La resistencia a la flexin en las aleaciones de Aluminio, tenindose en cuenta laspertenecientes a la fundicin, en aquellos casos en que, al realizar el ensayo detraccin no es posible determinar el lmite elstico con suficiente exactitud a causa desu pequeo valor.

La resistencia al cizallamiento (corte), es importante para el clculo de la fuerzanecesaria para el corte y para determinadas construcciones. No existen valoresnormalizados, generalmente se encuentran entre el 55 y 80% de la resistencia a latraccin.

Casi nunca se determina la resistencia a la torsin, si se considera una distribucinlineal de tensiones, pueden considerrsele igual a la resistencia al cizallamiento.


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2.5 PROPIEDADES DE RESISTENCIA A TEMPERATURAS ELEVADASAl aumentar la temperatura, disminuyen la resistencia a la traccin, el lmite elstico yla dureza, en tanto que, en general, aumenta el alargamiento hasta el punto defractura y la estriccin de la misma. El factor tiempo juega un papel esencial en ladeterminacin de valores de resistencia para altas temperaturas. Esta influencia seexterioriza de dos maneras:

2.5.1 Cambios de estadoBajo la influencia de temperaturas elevadas, se pueden producir modificacionespermanentes en la estructura de los materiales que han experimentadoendurecimiento por deformacin en fro, estas traen consigo una disminucin de laresidencia mecnica.

2.5.2 Proceso de fluencia

A temperaturas elevadas, el material puede experimentar deformaciones lentasbajo la accin de cargas en reposo, aumentando la velocidad en el cambio deforma con el incremento de la temperatura y de la tensin. Al mismo tiempo,pueden surgir tensiones por debajo de la resistencia a la traccin o el lmiteelstico 0.2%

2.6 TECNOLOGA DE REFINACION.

Existen de manera particular dos procesos de fundicin de aluminio en estadoprimario, cuya diferencia radica elementalmente con el tipo de nodo que requierecada una. Estos procesos son:

2.6.1 Proceso SderburgLa tecnologa del Proceso Sderburg utiliza un nodo continuo que se pone en la celdaen forma de asta, y es calcinado en la misma celda. Este proceso se muestra en laFigura 14.

Figura 14. Proceso de refinacin de Aluminio tipo Sderburg


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2.6.2 Proceso PrecocidoLa tecnologa del precocido (mostrada en la Figura 15), utiliza nodos mltiplesprecocidos que se encuentran suspendidos en cada celda por medio de unas varillas.Los nodos son cambiados segn se desgasten y stos a su vez son reciclados para laformacin de nuevos nodos.

Figura 15. Proceso de refinacin de Aluminio tipo Precocido


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2.7 IMPUREZAS QUE AFECTAN A LAS ALEACIONES DE ALUMINIO

Las impurezas que afectan las aleaciones de aluminio en estado lquido se clasificancomo:

Impurezas Metlicas Inclusiones no Metlicas Compuestos Intermetlicos

2.7.1 Impurezas metlicas

Son simplemente elementos metlicos que estn fuera de los lmites de composicinde la aleacin, en algunas ocasiones, los metales pesados como estao, plomo, zinc,cadmio y nquel.

Una de las impurezas metlicas durante la fusin, es el magnesio, siendo un elementomuy fcil de eliminar, por medio de su combinacin con el cloro.

2.7.2 Impurezas no metlicasSe generan durante la fusin por oxidacin de los materiales, de carga deherramientas sucias, de erosin de refractarios y fundentes qumicos usados en elproceso de preparacin de aleaciones para el vaciado.

2.7.2.1 El corundumEs una inclusin que a menudo se encuentra en las piezas de aleacin de aluminiopara fundicin. Es particularmente encontrado en forma de macro inclusiones,siendo un oxido de aluminio tipo alfa; esta forma es sumamente densa y dura, elcual se encuentra en las paredes y piso del horno. La formacin es por una bajacalidad de los refractarios usados comnmente, con bajos contenidos de agentesno-mojables por el aluminio en la composicin del refractario, temperaturas altas,atmsferas de horno negativas, accin de la flama directa sobre el metal y unaineficiente practica de remocin de escoria en el interior.

2.7.3 Intermetlicos precipitados.

Hay varios compuestos intermetlicos que se forman naturalmente siendo el resultadode ciertos fenmenos de cristalizacin-solidificacin en estado slido.

Estos micro constituyentes son parte integral de la metalurgia de las aleaciones dealuminio para la fundicin y no se pueden evitar. Generalmente, estas fases no sonperjudiciales para las propiedades de la aleacin durante el procesamiento, ycomportamiento de la misma; existen dos excepciones notables en este hecho. En elprimer caso, la fase aluminio-silicio contiene cierta cantidad de hierro causando algnproblema como la fragilidad en las propiedades mecnicas, resistencia a la fatiga,ductibilidad, resistencia al impacto, cuando la fase tiene forma de aguja.


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La segunda excepcin ocurre principalmente en aleaciones de fundicin, se conocenormalmente como lodo. Es un compuesto intermetlico consistente de hierro, cromoy manganeso como constituyentes elementales y una matriz de aluminio-silicio; estoda lugar a una expresin llamada factor lodo:

Fe + 2 Mn + 3 Cr ---- 1.8

Al exceder 1.8, entonces la formacin del lodo, probablemente ocurra y esta misma,est en funcin de la temperatura y composicin.

Los lodos son muy perjudiciales ya que esta fase es sumamente dura, afectando a lavida til de la herramienta de maquinado, su fractura e inconsistencia de maquinadocuando se producen piezas de alta precisin.

2.8 ESPECIFICACIONES TECNICAS DE LA ALEACIN 380

Para la realizacin de las prcticas en este trabajo, decidimos fabricar probetas con laaleacin denominada A380, cuyos elementos aleantes y composicin se encuentran enla Tabla 5.

2.8.1 Composicin Qumica

Tabla 4. Elementos aleantes y composicin de la aleacin A380

2.8.2 Caractersticas de la aleacin.

2.8.2.1 EspecificacionesAMS A380.0: 4291, Former ASTM 380.0:SC84B, A380.0:SC84A, SAE.380.0: 308.a380.0: 306, UNS number 380.0: A03800. A380.0 A13800, Government. A380.0: QQ-A-591, Foreign. 380.0: Canad, CSA SC84

2.8.2.2 AplicacionesLimpiadores de vaco, pulidoras de pisos, partes para automviles e industriaselctricas, armazones y alojamientos para motores. Es la aleacin mas ampliamenteusada. Es poco soldable, y la resistencia aumenta a temperaturas altas cuando recibeun recubrimiento de cobre.

SAE ASTM Si Fe Cu Mn Mg Ni Zn Sn

A380 380 7.5-9.51.3

mx.3.0-4.0

0.50mx.

0.10mx.

0.50mx.

3.0mx.

0.35mx.


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2.8.3 Propiedades Mecnicas de aleacin 380.

Propiedades de Tensin Modulo Elstico: 71.0Gpa (10.3x106 psi) Esfuerzo de Fatiga: 138 Mpa (20 ksi)

Caractersticas en Masa: Densidad 2.71g/cm3 (0.098lb/in3) a 20 C

Caractersticas Trmicas: T Liquido: 595 C T Slido: 540 C

Coeficiente lineal de expansin trmica: De 20 a 200 C la 380.0 22.0Um/m * K

Conductividad Trmica: 96.2 W/m*K a 25C

2.8.4 Propiedades Elctricas

Conductividad Elctrica: Volumtrico 27% IACS a 20C

Resistencia Elctrica: 65n*m a 20C

2.8.5 Caractersticas de Fabricacin

Temperatura de Fusin: 650 a 760 C

Temperatura Fusin de Forja: 635 a 705C

Temperatura de Recocido: Para incrementar la ductilidad, 260 a 370C mantenido de

4 a 6 horas, enfriamiento en horno o enfriado atemperatura ambiente

Temperatura de relevado de esfuerzos: 175 a 260 C, Mantenido la temperatura de 4 a 6 horas,

enfriado en aire.


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III. ESTADO DEL CAMPO.

3.1 ELIMINACIN DE IMPUREZAS DEL ALUMINIO Y SU PURIFICACIN CONCLORO GASEOSO.

El aluminio que se extrae de los baos electrolticos, denominado bruto, contieneimpurezas metlicas (Fe, Cu, Si, Zn, etc.) y no metlicas (Al2O3 y otros xidos), ascomo otros gases (H2, O2, N2, CO, CO2)

Para eliminar estas impurezas, el aluminio en estado lquido es soplado con gas cloro.Al hacer pasar el gas cloro a travs del aluminio lquido se forma cloruro de aluminio:

La temperatura del proceso es superior a 700C, en estas condiciones, cuando el gascloro pasa por el metal lquido, absorbe las partculas de xidos, fluoruros, carburos, yas estas partculas se cubren en una envoltura gaseosa del cloruro de aluminio; assubirn a la superficie en forma de polvo gris que se evacua. El paso del clorocontribuye tambin al desprendimiento de los gases disueltos en el aluminio.

Al sedimentarse en el horno, el aluminio fundido se depura de modo que se eliminenlos gases e inclusiones no metlicas; con ellos mezclando el aluminio procedente dediversos baos, se puede obtener lotes con pureza deseable.

Con la ayuda de este procedimiento, la pureza del aluminio primario alcanza valoresde 99.5- 99.85 %.

Aun con eso, algunas reas de la tcnica moderna requieren de un aluminio conmayor pureza tal como 99.996% o ms.

Un aluminio con tal pureza se obtiene: Afinando de forma electroltica, Por fusin en zonas localizadas o Con destilacin a travs de subcompuestos.

El afino electroltico consiste en un electrolito fusible con una temperatura prxima a lade fusin del aluminio y en base a las propiedades electropositivas, este elemento sedeposita en el ctodo; Las impurezas ms electropositivas no se disuelvenanodicamente y se acumulan en la aleacin del nodo. De esta forma se obtiene unaluminio de 99.996% de pureza.

La llamada fusin por zonas, se fundamenta en la solubilidad de las impurezas en unmetal slido, incluyendo el aluminio, que es mas baja que en el fundido.

Barras procedentes de la purificacin electroltica, son colocadas en cajas hechas degrafito puro, estas a su vez se colocan en tubos de cuarzo en el cual esta creado unvaco que protege al aluminio de la oxidacin. En torno al cuarzo se coloca un inductor


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que fundir a la barra de aluminio en una zona especfica mientras que la parterestante de la barra queda slida; el inductor se desplaza a lo largo de la barra conuna velocidad determinada. Las impurezas se acumulan en la masa fundida hacia elextremo del lingote, que al final ser eliminada.

Por esta va, se puede obtener el aluminio cuya pureza alcanzar un valor de99.9999% pero la produccin de este tipo de aluminio es bastante costosa.

Finalmente, se ha ideado un procedimiento especial de destilacin que tiene augeltimamente en algunos campos de aplicacin. En este caso, la destilacin delaluminio se lleva a cabo a travs de los subcompuestos haciendo pasar el cloruro ofluoruro de aluminio, en estado gaseoso por encima del aluminio fundido a unatemperatura de 1000C y ms.

Se forma un compuesto gaseoso inestable, que una vez enfriado, se descompone enaluminio y cloruro o fluoruro de aluminio. Por este procedimiento, se logra una purezade 99.99997 a 99.99999% de Al, rebasando los costos de produccin de el anteriorproceso. Por lo tanto algunos de los procesos de produccin de aluminio son bastantecostosos pero existen varias alternativas para su produccin, esto depende del uso delmaterial y del tipo de investigacin que se realice con este.

3. 2 PROCESOS INDUSTRIALES.

Previamente, en este trabajo, ha quedado establecido uno de los problemas que conmayor frecuencia se presenta durante la fusin del Aluminio y la afinidad que surgecon el Hidrgeno durante la misma y en la colada, debido al aumento de lasolubilidad del gas en el metal con el aumento de la temperatura.

Una cantidad considerable de Hidrgeno es captado por el Aluminio durante la fusiny es expulsado durante la solidificacin formando burbujas, algunas de estas sedesplazan hacia la superficie, pero otra cantidad importante permanece en el metalsolidificado causando porosidades en la pieza slida.

Para la formacin de estas porosidades, tambin es un elemento que tiene graninfluencia, la presencia de inclusiones en el metal pues funcionan como nucleantesdurante la solidificacin.


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3.3 DESGASIFICADOEl objetivo primordial del desgasificado es en efecto reducir el nivel de Hidrgeno en elmetal lquido, como el de reducir el nmero de inclusiones. La desgasificacin esutilizada por lo tanto, para evitar la porosidad ocasionada por la presencia deHidrgeno durante la solidificacin.

Como se observa en la Figura 16, consiste bsicamente en la inyeccin de un flujo degas de arrastre (regularmente se emplean Argn o Nitrgeno) en el aluminio fundido;es importante aclarar que este procedimiento se realiza justo antes de realizar lacolada del metal fundido.El mecanismo de desgasificado, trabaja en el metal lquido realizando la difusin delHidrgeno a las burbujas del gas de arrastre gracias a la diferencia de presin parcialde Hidrgeno entre el gas de arrastre y el aluminio lquido.

Figura 16. Ejemplo de desgasificado con gas Argn

De los parmetros ms importantes de considerar en el procedimiento de ladesgasificacin del aluminio en este caso, y que determina la eficiencia del mismo esel tamao de las burbujas que provoca la inyeccin del gas de arrastre; si la burbujadel gas es demasiado grande, la desgasificacin es menos eficiente, mientras quecuando la burbuja es pequea, la eficiencia en el proceso es mayor.

Otros aspectos de consideracin, son: el suministro de burbujas (un numerosuficiente) y la proteccin de la superficie del metal lquido (que evite la reabsorcinde hidrgeno)

Existen desgasificantes tradicionales como el gas Cloro, Hexacloroetano yDiclorodifluorometano, que han sido sustituidos debido a la cantidad de contaminantesque emiten durante su inyeccin; es por eso que han sido sustituidos principalmentepor los gases inertes que aumentan la calidad del producto y la eliminacin de gasescontaminantes.


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Se presenta a continuacin los tipos de desgasificantes estudiados durante lainvestigacin:

3.3.1 NitrgenoEs un gas incoloro, no corrosivo y no flamable, inerte excepto cuando secalienta a temperaturas muy altas. Al ser un gas no corrosivo, no es necesarioun equipo especial para su almacenamiento y control.Ha sido utilizado en estos procesos obteniendo buenos resultados, aunque conligeras desventajas, pues su tiempo para desgasificar es prolongado, reduce losniveles de produccin y aumentan los costos en el consumo de energa.

3.3.2 ArgnEs un gas monoatmico, incoloro, inodoro, no corrosivo y no flamable. Noreacciona con ningn elemento o compuesto, por lo que no requiere tanquesde almacenamiento o equipos de flujo especiales. Su eficiencia comodesgasificante es muy alta y su emisin de contaminantes es nula, la remocinde hidrgeno es mayor y los tiempos de desgasificacin son menores que losdel Nitrgeno.

El desgasificado de aleaciones en fundicin, se logra en algunos casos agregandopequeas cantidades de gases halgenos (como el gas Cloro); en recientesaplicaciones industriales, se ha utilizado tambin Hexafluoruro de Azufre combinadocon gases inertes.

Usar gases halogenados, produce una mejor remocin pues colecta ademsinclusiones y da mayor fuerza a la remocin del Hidrgeno en el metal fundido.

Es una consideracin importante, definir el gas a utilizar en el desgasificado, pues deeste mismo, depender de manera directa la composicin de la escoria1.

3.4 AVANCES EN EL DESGASIFICADO Y EQUIPOS ESPECIALESPor ser este un proceso que ha logrado mejoras sustanciales en la produccin depiezas de aluminio, la investigacin ahora resulta importante para la aplicacin denuevos mtodos de desgasificacin.

Durante la investigacin, hemos encontrado que investigaciones de carcter industrial,han arrojado resultados tales como el uso de equipos de desgasificacin rotatorios queaumentan la eficiencia para reducir el contenido de Hidrgeno en el aluminio fundido.

Bajo condiciones normales de operacin, este equipo remueve tambin pequeascantidades de sodio y estroncio, provenientes de tratamientos y/o modificaciones

1 En investigaciones consultadas, se encuentra que el gas Argn crea una escoria con menos metal atrapado,mientras que la mezcla entre Nitrgeno y Hexafluoruro produce una escoria con alto contenido de metalatrapado.


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anteriores que permiten de igual manera una mejora con respecto a los resultadosobtenidos en la utilizacin de lanzas de inyeccin de gas.

Este equipo, realiza la remocin de Hidrgeno tambin con la inyeccin de un gasinerte, pero no es nicamente un medio para inyeccin, sino que adems creaburbujas finas y permite que el aluminio sea bombeado a travs de las entradas delrotor.

A diferencia del uso solamente de una lanza de inyeccin de gas, este proceso obtieneuna remocin de Hidrogeno de una cantidad cercana a poco ms de 50 % delcontenido inicial de Hidrgeno en un tiempo de 5 minutos, en comparacin con laremocin de menos del 50 % en 20 minutos obtenido del mismo proceso empleandouna lanza.

La lanza produce tamaos de burbuja con tamaos considerables y poco uniformes,que producen una turbulencia en la superficie con riesgo de formacin de xidosperjudiciales para la pieza final.

3.5 INYECCIN DE FUNDENTES

Se ha acoplado por la tcnica de Flecha / Rotor (Figura17), ganando aceptacin en losprocesos de Aluminio por fundicin en las tcnicas de tratamiento de metal.

La inyeccin de fundentes mejora la accin de limpieza ms que la simple adicinmanual de los mismos en el proceso de fusin.

Figura 17. Ejemplo de equipo de desgasificado con rotor.


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Esta, es una tcnica que consiste en la dispersin de gases e inyeccin de fundentes,dando como resultado tratamientos mas cortos, reduccin de formaciones de escoria,una mejora global al proceso, mejora en la limpieza del metal y un tratamiento in-situde la escoria que se genera en el proceso, reduciendo de esta forma el volumengenerado y obteniendo as, escorias mas secas, con menor contenido de metal.

Es importante mencionar que el proceso de inyeccin de fundentes se utiliza tambincomo un sistema de adicin de elementos de aleacin, modificadores de estructura desilicio o refinadores de grano.

La aplicacin de inyecciones de fundente proporciona una mayor eficiencia en laresuperacin de los elementos inyectados.


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IV. METODOS PARA INYECTAR GAS Y LIMPIEZA DEL METALLQUIDO

4.1 LANZAS TUBULARES DE GRAFITO.Es el mtodo ms simple, con la desventaja de tener una menor eficiencia. Lasburbujas que se obtienen por este mtodo son grandes y cuentan con muy pocotiempo de residencia en el metal lquido. El procedimiento se realiza en hornos y paramejores resultados es necesario utilizar varias lanzas o moverlas durante el proceso demodo que puedan abarcar todo el volumen de material.

4.2 TAPONES POROSOSSuele ser una solucin intermedia para tratamiento de metal tanto en hornos como encanales de transferencia. Segn se observa en la Figura18, el sistema es de instalacinfija y tambin requiere un nmero necesario de tapones para alcanzar todo el volumena tratar.

Figura 18. Funcin de tapones porosos para fusin de Aluminio


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V. COMPORTAMIENTO DEL HIDRGENO DURANTE LA FUSIN

A pesar de ser el Hidrgeno un elemento no deseable por las consecuencias queocasiona, puede ser controlado beneficiando a la pieza final.

El ptimo contenido de Hidrgeno que pueda ser tolerado en el bao metlico,depende de factores diversos como:

Composicin de la aleacin Proceso y formacin del molde utilizado Modificacin por silicio Filtracin de metal Temperatura del metal

El contenido de Hidrgeno permitido en el metal lquido, debe ser establecido demanera inicial, considerando dos aspectos importantes:

Cmo controlar el contenido de Hidrgeno dentro de los parmetros delproceso (eliminacin o adicin de Hidrgeno)

Cmo medir el contenido de Hidrgeno de la aleacin.

Para obtener el contenido deseable de Hidrgeno en el metal lquido, ste puede serdesgasificado o ligeramente desgasificado. De igual forma, el metal ya en su formaslida puede clasificarse como:

Desgasificado, Parcialmente desgasificado, Sin desgasificar e Intencionalmente gasificado.

5.1 CONTROL DEL CONTENIDO DE HIDRGENOEl contenido de hidrgeno para el proceso de fusin, se determina en base a unacantidad mnima y mxima para contrarrestar defectos de fundicin como lacontraccin, las grietas superficiales, los rechupes y para evitar defectos deporosidades.

Existen por tanto, mtodos intencionales de introduccin de Hidrgeno en el metallquido utilizando madera, fundentes, vapor o amoniaco; todos estos elementos, con lacapacidad de adicionarse durante la fusin continua.


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VI. EVALUACIN DE HIDRGENOExisten tcnicas para determinar el contenido de hidrgeno en aleaciones de aluminio,que se clasifican en tres grupos:

Tcnicas en muestras slidas Tcnicas en muestras lquidas Mtodos de lectura directa

6.1 Tcnicas de muestras slidasLas tcnicas de muestras slidas son esencialmente en laboratorios de investigacin ydesarrollo, pero no son comunes en prcticas de piso, se mencionan a continuacin,pero se suprimirn para un anlisis o referencias posteriores:

Inspeccin visual Inspeccin radiogrfica Inspeccin bajo rayos ultravioleta Inspeccin de la microestructura Prueba de tensin Prueba de fugas Ausencia de porosidad despus del maquinado

6.2 Tcnicas de muestras lquidasLas tcnicas de muestras lquidas incluyen entre otras:

6.2.1 Mtodo de presin reducida (Straube-Pfeiffer Test)

Una muestra es tomada y se deja solidificar bajo presin reducida de un crisolpintado. A medida que la presin se reduce, los poros gaseosos se expanden yproducen poros mayores comparados con los que se forman por solidificacinbajo presin atmosfrica. La porosidad de la probeta se evala por observacinvisual en un corte central, o midiendo cuantitativamente la densidad de lamisma. El contenido de inclusiones puede modificar la distribucin de laporosidad interna.

6.2.2 Prueba de la primera burbuja (Hycon Test)

Se toma una muestra de aproximadamente 200g de metal liquido en una cmarade vaco. Se observa desde afuera la superficie del lquido, y a medida que lapresin se reduce, hasta unos 0.05-0.10 bar., aparecen burbujas de Hidrgenoen la superficie. Al parecer la primera burbuja, se anota la presin ytemperatura, a partir de la cual puede calcularse aproximadamente el contenidode hidrgeno mediante una curva de calibracin.


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6.2.3 Prueba de recirculacin de gas (Telegas, Alscan)

Se mide el hidrgeno de forma directa. Consiste en hacer recircular una ciertacantidad de nitrgeno a travs de una probeta porosa sumergida en el aluminiolquido, de esta manera el gas portador se va enriqueciendo en 1-1 hastaalcanzar en algunos minutos, el equilibrio de presiones parciales, el contenido dehidrgeno se determina midiendo la conductividad trmica de la mezcla N-H.

Esta prueba ha dado origen a todos los mtodos de medicin directa delcontenido de hidrgeno.

6.3 MTODOS DE LECTURA DIRECTALos mtodos de lectura directa, consisten en un examen visual de la superficie de lamuestra. Si la muestra da indicios en una superficie abombada o convexa indica queel bao lquido tiene un contenido relativamente alto de gas.

Por otra parte, si el espcimen muestra una superficie hundida o cncava, indica queel bao lquido tiene bajo contenido de hidrgeno.

Estas condiciones se observan en la Figura 19

Figura 19. Ejemplos de piezas obtenidas de colada.

Otra evaluacin visual consiste en cortar la muestra a la mitad y examinar ambasmitades para ver si existe porosidad interna y luego compararlas con muestras patrncomo las que se incluyen en la Figura20.

Esta comparacin puede llevarse a cabo despus de pulir ambas secciones de lamuestra, con mtodos de preparacin metalogrfica.


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Figura 20. Patrn comparativo de porosidades para mtodo visual.

Igualmente, existen mtodos de evaluacin semicuantitativa que se obtienencalculando la densidad relativa de las muestras enteras de los especimenessolidificados bajo la prueba de presin reducida.

La densidad relativa es un mtodo rpido, eficaz, simple y de gran aplicacin; consisteen pesar la muestra en aire y luego en agua. La densidad relativa se determinadividiendo el peso del espcimen en aire entre el peso del espcimen en aire menos elpeso en el agua.


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La densidad relativa en un buen indicador del contenido de gas en el bao. Cuantams alta la densidad relativa del espcimen, menor el contenido de gas presente en el

bao. La mayora de las fundiciones utilizan el mtodo de densidad relativa paraestablecer la mxima y mnima cantidad de hidrgeno que el proceso pueda tolerar.

Es importante considerar que las operaciones que requieren el uso de los hornos decrisol para la fusin u ollas de transferencia para el metal lquido, generalmentedetermina la densidad relativa antes de liberar el metal. Las fundiciones que usanhornos de reverbero para fusin continua evalan la densidad relativa con variosintervalos de tiempo, generalmente cada una, dos o tres horas, dependiendo de lavariabilidad del proceso establecido.

Existen, de igual forma, aparatos de medicin directa basados en el mtodo de gasrecirculado y que proporcionan el contenido real de Hidrgeno presente en el metalfundido.

Tomando en cuenta la cantidad de Hidrgeno medida con cualquier mtodo y latemperatura a la cual se realizan estas mediciones, es posible construir una grfica enla que se ejemplifica el comportamiento del Hidrgeno durante el proceso, como laque se muestra a continuacin en la grafica 1.

Grafica 1. Concentracin de hidrogeno vs. Temperatura de proceso


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Considerando estos datos, se puede observar que la lnea que representa el contenidode hidrgeno en funcin del tiempo puede evaluarse en tres secciones diferentes quese clasifican como:

Estabilizador del sensor

Operacin de desgasificacin

Mantenimiento de temperatura del bao lquido despus de ladesgasificacin.

En la grfica observamos que el hidrgeno contina bajando su nivel incluso despusde terminada la desgasificacin debido probablemente a los residuos de nitrgenopresentes en el bao; de igual forma, existe un ligero crecimiento despus del puntoms bajo de contenido de Hidrgeno como un comportamiento normal del gas encontacto con la atmsfera del metal lquido.Estas tcnicas de medicin pueden utilizarse para la medicin del metal fuera del crisoldurante el proceso de vaciado, aunque como lo muestra la grfica siguiente, elcontenido de Hidrgeno, tendr una variacin considerable con respecto al mismomtodo de lectura en el metal dentro del crisol.

Si se utiliza equipo de medicin directa de Hidrgeno, se puede llevar a cabo unacorrelacin entre el contenido de Hidrgeno en la aleacin y la densidad relativa de lasmuestras solidificadas en la prueba de presin de vaco. Para establecer dichacorrelacin, se requiere evaluar las muestras solidificadas bajo la prueba de presinreducida a intervalos determinados durante la edicin del contenido de Hidrgeno, asise construye la grafica 2.

Grafica 2. Relacin entre el contenido de Hidrgeno en bao lquido y la densidadrelativa de una aleacin de Aluminio A357.0 fundida en un horno de crisol.


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Es evidente observar en la figura que la densidad relativa disminuye a medida que elcontenido de Hidrgeno aumenta.

Con estos datos, se realiza el clculo de una lnea que represente la pendiente de larelacin entre estos datos, que predecir el contenido de Hidrgeno en el bao,aunque esto ser posible solo si los datos de la densidad relativa se deben a lacantidad de Hidrgeno en el bao. Estos datos se presentan en la grafica 3, que sepresenta a continuacin.

Grafica 3. Relacin entre densidad relativa y contenido de hidrogeno.

En la Tabla 4, se tienen datos de las densidades relativas y sus correspondientesconcentraciones de Hidrgeno las cuales son comnmente utilizadas en diferentesfundiciones de Aluminio

Tabla 4. Densidades relativas y nivel de H en aleaciones de AluminioALEACION DENSIDAD RELATIVA NIVEL DE H ml/ 100g Al

C355.2 2.63-2.69 0.090-0.076

A356.2 2.61-2.66 0.100-0.072

A357.2 2.63-2.66 0.094-0.074

319 2.69-2.74 0.075-0.055

319 2.30-2.50 0.215-0.165

319 2.10-2.30 0.265-0.215

380 2.71 0.098-0.074


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6.4 CONTROL DE INCLUSIONESLas inclusiones y partculas no metlicas mas comunes que se encuentran en elaluminio lquido son xidos diversos, carburos, nitruros, boruros. Tambin son deconsideracin las partculas que se pueden desprender de los materiales refractariosde los hornos y pintura que recubren canales y herramientas.

La evaluacin del contenido de inclusiones se realiza de manera comn por anlisismetalogrficos, sin embargo, la concentracin de inclusiones en el metal es tan bajaque para obtener informacin estadsticamente significativa es necesario pulir reasexcesivamente grandes y resulta difcil llevar a cabo en prctica.

Es por esto, que se han desarrollado mtodos de concentracin de inclusiones queconsisten en hacer pasar una cierta cantidad de metal por filtro de 10 mm deporosidad muy fina, y analizar posteriormente el residuo retenido en el filtro.


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VII. INVESTIGACIN EXPERIMENTAL

7.1 PREPARACIN DEL MATERIAL A FUNDIR.

7.1.1 Clasificacin de la Chatarra.Como la mayora de la materia prima es reciclada, podemos tener variascomposiciones qumicas para el fundidor, este es un problema que se presentacomnmente, por lo tanto se debe separar el material.

En esta experimentacin, el material es un lingote de Aluminio con una composicinqumica de:

De 99.5% de Aluminio y el resto de Si, Mg entre otros por lo tanto se puede decir quese trabajara con materia prima optima.

Pero es necesario, aclarar que cuando la materia prima procede de material de re-uso(chatarra), deben utilizarse procedimientos de separacin que permitan conocer losmateriales que se tienen disponibles. Pueden realizarse de las siguientes formas:

Procedimiento fsico: apariencia, color, ensayos de plegado, por peso si lamagnitud del material lo permite.

Procedimiento magntico: el aluminio no es atrado por imanes.

Anlisis de composicin: tomar muestras de la materia prima y enviarlas aanlisis de laboratorio.

7.2 PREPARACIN DE LA ALEACIN.

Cuando se prepara una aleacin, es necesario efectuar un balance de los elementospresentes en los materiales que formarn la carga fundir, y al fundir el material, sedeben de considerar variantes tales como:

7.2.1 Composicin del material a cargar

De manera regular, las cargas estn constituidas por cierto porcentaje de chatarra yde algunos lingotes de composicin determinada; esto permite obtener unaaleacin con los lmites especificados si la fusin ocurre en buenas condiciones.

7.2.2 Fusin del material o chatarra determinados

La composicin qumica del metal lquido puede sufrir alteraciones, comoempobrecimiento o enriquecimiento de algunos de sus elementos de aleacin,como Magnesio o Hierro. Durante el proceso deben ser analizadas muestras y deser necesario, ajustar la aleacin. Es importante mencionar que los elementosaleantes no deben agregarse en un mismo tiempo y en un solo sitio.


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7.2.3 Heterogeneidad en el bao metlico.

La heterogeneidad puede deberse a una mala agitacin en el bao del metalliquido, especialmente cuando lleva elementos como el cobre, nquel, manganeso,titanio y magnesio, por lo que se deber homogeneizar el bao hasta obtener unacomposicin definida.

7.3 CONDICIONES DE LA FUSIN DE ALUMINIO

7.3.1 TemperaturaEs preciso tomar en cuenta que la fusin se debe llevar a cabo en un tiempo mnimo,evitando que el metal permanezca a temperaturas elevadas, esto es, temperaturasmayores a 750C. De ser necesario, para evitar estas condiciones, es recomendableutilizar un ventilador de horno para enfriar el metal, pero es preciso evitar elsobrecalentamiento, por lo cual se deben controlar las temperaturas por medio determopares.

7.3.2 Herramienta a UtilizarEs recomendable utilizar herramientas de hierro fundido, cuidadosamente revestidasde carbonato y precalentadas, esto debido a que las aleaciones de aluminio quecontienen silicio atacan rpidamente al hierro y al acero y mas lentamente al hierrofundido.

7.3.3 Fundente y EscorificanteUtilizar fundente totalmente seco. Para utilizar el fundente se debe considerar:

La temperatura de la carga (entre 680 y 710C)

La cantidad de chatarra a fundir (3 Kg.)

El tiempo de reaccin o reposo (que va de 1.30 a 2.20 minutos)

7.3.4 AleantesSe cargarn en un rea libre de escoria, distribuyndoles por todo el horno. No seagregarn todos los lingotes al mismo tiempo y en un solo sitio.


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7.4 LIMPIEZA DEL MATERIAL

7.4.1 FundentesLa produccin de piezas de aluminio de alta calidad, est determinada por el grado depureza del metal empleado. La presencia de gas, xidos y otras impurezas causanpiezas defectuosas.

Los fundentes, se emplean para formar una capa protectora sobre el metal durante lafusin. As prev la oxidacin y minimiza la absorcin de Hidrgeno y algunos otrosgases que perjudican el metal, igualmente, evitan las prdidas de calor por radiacin yayudan a la fusin por su reaccin exotrmica. Las propiedades de un fundente, seenlistan en la Tabla 5.

TABLA 5. CARACTERISTICAS DEL FUNDENTE UTILIZADO (FLUX 431-A)

PARAMETRO DESCRIPCION

APARIENCIA POLVOCOLOR ROSA CLARO

HUMEDAD (%) 1DENSIDAD APARENTE (gr/cc) 1.17-1.28SLIDOS INSOLUBLES (%) 25-29

P.H. 4-5TEMPERATURA DE TRATAMIENTO

(C) 650-730

CLORUROS TOTALES (%) 62-67

CARACTERISTICAS FUNDENTE DE COBERTURA CONEXOTERMICIDAD MODERADAMALLA %

50 18 +/- 2

80 10 +/- 1GRANULOMETRIA

100 8 +/- 1


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7.4.2 DesgasificadoAnteriormente en este trabajo, se estableci el objetivo principal del desgasificado, porlo que este es considerado como parte de la limpieza del material durante el procesode fusin.

Es importante igualmente, mencionar en este apartado, que la desgasificacincontribuye durante el proceso de fusin a deshacerse de xidos finos y algunaspartculas que ascienden a la parte superior del bao metlico y que el uso de tabletasdesgasificadoras tiene mayor eficiencia cuando la temperatura es menor, se aadencon la ayuda de herramientas libres de productos xidos (como una campana) y elrango de temperatura optimo va de los 700 a 720C. las propiedades de las pastillasdesgasificadoras se enlistan en la Tabla 6.

TABLA 6. CARACTERISTICAS DE PASTILLAS DESGASIFICADORAS (EXA-C)

PARAMETRO DESCRIPCION

APARIENCIA PASTILLACOLOR BLANCOPUREZA 99.8

PUNTO DE SUBLIMACION (C) 183- 187H2O (%) 0.005 MAX.HCl (%) 0.04 MAX

NH4Cl (%) 0.005PESO (gr) 52 +/- 2

ESPESOR (mm) 1.5DIAMETRO (mm) 5.0

7.4.3 EscoriadorLas cenizas del fundente junto con los xidos y basuras, se dejan reposar de 5 a 10minutos y se procede a sacar la escoria del horno con un rastrillo, este proceso debeser antes del vaciado del metal lquido.


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7.5 FILTROS Y AFINADOR DE GRANO.

7.5.1 FiltrosLos filtros tienen como objetivo primordial, retener las inclusiones, escoria y xidosque se forman en al aluminio fundido al fluir desde los hornos, por los canalones,hacia los moldes. Este trabajo es realizado por la cama de aluminio que cubre elfondo del filtro. Otra funcin importante del filtro es la desgasificacin del aluminio loque ocurre como ya se ha mencionado anteriormente con el burbujeo de gasesinertes.

7.5.2 Afinador de GranoSe da este nombre al alambrn de titanio-boro que se agrega en los filtros durante elvaciado. Su propsito es mejorar la estructura granular del lingote, y as poderaumentar la velocidad de extrusin, cuando el producto es un lingote que serempleado para conformado mecnico. En la Figura 21 se observan micrografas deuna estructura con grano refinado

Figura 21. Estructura con grano refinado.


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7.6 VACIADO DE ALUMINIOEs necesario, tener en control los parmetros de operacin del vaciado del Aluminio deforma contina, revisarlos de manera peridica para en caso de ser necesario, realizara tiempo los ajustes correspondientes. Son consideraciones:

Asegurarse de contar con todas las herramientas necesarias (flotadores,tubos gua, etc.)

Revisar los moldes

Asegurarse de que esta utilizado convenientemente el refinador de grano

Verificar la temperatura del metal en hornos filtros y canales

Revisar la velocidad de extraccin de las barras, cantidad de agua deenfriamiento y lubricacin.

7.7 TOMA DE MUESTRAUna vez conocida la composicin destinada para una aleacin y adems del anlisis dela chatarra o del material fundido, se debe revisar y verificar la composicin que tieneel metal para ajustar la aleacin aadiendo los aleantes necesarios antes de variar.

El tomar una muestra antes de vaciar en muchos casos depende del material fundido,y esta prctica la debe de poner en funcionamiento el supervisor de fundicin, cadavez que lo crea conveniente.

Al momento del vaciado, deben tomarse dos muestras para certificacin del material.

Es de vital importancia recalcar que todas las muestras que se enven al laboratorio decontrol de calidad para su anlisis, deben estar libres de escoria.


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VIII. INVESTIGACION EXPERIMENTAL

8.1 Calculo de Carga

Realizando el clculo de carga (Tabla 7) con una base de 3 Kg., considerando que loselementos agregados son puros y nuestra materia prima (aluminio) es de 99.5% depureza obteniendo los siguientes resultados:

Tabla 7.- Se muestra el calculo de carga realizado para la obtencin de la aleacin deAluminio, Siendo como base de calculo 3Kg

Si Fe Cu Mn Mg Ni Zn SnMnimo 7.5 1.3 3 0.5 0.1 0.5 3 0.35

Mximo 9.5 1.3 4 0.5 0.1 0.5 3 0.35

Promedio 8.5 1.3 3.5 0.5 0.1 0.5 3 0.35

Base 3000g

Si Mnimo 225 Mn Mnimo 15 Zn Mnimo 90

Mximo 285 Mximo 15 Mximo 90

Promedio 255 Promedio 15 Promedio 90

Fe Mnimo 39 Mg Mnimo 3 Sn Mnimo 10.5

Mximo 39 Mximo 3 Mximo 10.5

Promedio 39 Promedio 3 Promedio 10.5

Cu Mnimo 90 Ni Mnimo 15 Al Resto

Mximo 120 Mximo 15

Promedio 105 Promedio 15


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8.2 DATOS EN GENERALES DEL PROCESO.

Se realiza la aleacin tomando el promedio para evitar problemas de exceso deelementos.En el proceso se cuido que el material ocupado como cuchara, pinzas entre otrasllevara un precalentamiento para evitar introducir humedad en el bao, al igual seevitara que pudiese haber un choque trmico.El crisol ocupado es de carburo de silicio, el cual fue nuevo para evitar contaminar laaleacin con una capacidad de 5 kg.Para el proceso de desgasificado se usaron las pastillas de hexacloretano, nombradascon anterioridad en esta tesis. Las cuales fueron ocupadas en diferente forma para lasdistintas prcticas, obteniendo resultados diferentes.En el proceso de vaciado se preparo un molde en verde para la obtencin de probetasmetalograficas, en el cual se aplicaron los conocimientos obtenidos en las visitasrealizadas dndonos buenos resultados.

A continuacin se lleva acabo una descripcin ms detallada a los hechos, en la cualmostramos como variables, el tiempo de la fusin, temperatura, retiro de escoria,cantidad de desgasificante, estado del metal lquido y tiempo de vaciado las cuales sonbastante importantes para la experimentacin.

8.3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

El primer paso es elaborar el molde para el vaciado en arena en verde, que tomaaproximadamente 40 minutos desde la mezcla con agua y bentonita, hasta lacolocacin en adobera cerca de la zona de vaciado.

10 minutos antes de terminar por completo la elaboracin del molde, el horno esencendido y se coloca el crisol dentro. Cerca del horno, son colocados los elementosaleantes con mayor punto de fusin (en este caso, Hierro, Cobre y Nquel), comoprecalentamiento para acelerar la fusin de todo el bao metlico.

Cuando el crisol se encuentra al rojo vivo, se agrega el fundente y entre 2 y 3 minutosdespus se agrega Aluminio y los elementos que se encontraban enprecalentamiento. Una vez que comienza a observarse la formacin del baometlico, se cuentan nuevamente entre 2 y 3 minutos para comenzar a agregar lossiguientes elementos, espaciados entre si por un minuto de diferencia.

Es importante que los elementos finales en agregar sean Silicio y Magnesio, por sualta afinidad a formar xidos y por lo tanto una cantidad grande de escoria, se deja untiempo no mayor a los 3 minutos para que reaccionen todos los elementos de laaleacin y se le retira la primera escoria formada.


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Considerando que la temperatura no debe sobrepasar los 750 C, al acercarse a los700 grados se debe agregar los elementos finales y pasado el tiempo mnimo despusde agregar Magnesio (que ser el ltimo elemento en agregarse), se agrega la pastilladesgasificadora con las precauciones necesarias para evitar la intoxicacin.

Una vez agregada la pastilla desgasificadora, se deja reaccionar un tiempo no mayorde 2 minutos con los extractores de aire prendidos, debido a que se desprende HCl, yse le da otra limpieza de escoria, la cual es la ultima ya que el siguiente paso es elvaciado directo en el molde siendo el tiempo mximo para realizar el vaciado de 2 a4 minutos, para evitar una nueva absorcin de hidrgeno y formacin de escoria.

Previendo la posibilidad al momento del vaciado, de tener un sobrante de materialliquido, debe calentarse una lingotera tambin de hierro fundido al tiempo en el quese agregan los dos ltimos elementos de aleacin.

Terminado el vaciado, se procede a limpiar el crisol de material pegado a las paredes yposteriormente, a su enfriamiento. Mientras, el tiempo de solidificacin de la pieza enel molde ser aproximadamente de 10 a 15 minutos.La pieza solidificada debe limpiarse de arena que haya quedado adherida y se procedeal anlisis visual, comparativo y metalogrfico de las piezas obtenidas.


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8.3.1 PRACTICA 1PROCESO DE DESGASIFICADO EN FUNDICION DE ALUMINIO POR MEDIO DE

PASTILLAS DE HEXACLOROETANO

Hora Operaciones Detalles y Observaciones

15:00 Inicio de practicaRevisin de materiales, equipos de

trabajo y de seguridad. Organizacin detiempos

Calentamiento de CrisolCalentamiento del Horno15:30-16:00

Calentamiento del Metal a Fundir

Durante el tiempo de espera, sepreparan los equipos a utilizar durante

la fusin y el vaciado, mantenerloscerca y listos a utilizar.

16:00 Inicio de Fusin(Agregar Aluminio)

Aluminio cortado que debe acomodarsedentro del crisol, considerando las

dimensiones de ste.

16:30-17:15 (separacinentre cada

elemento de130)

Intermedio de Fusin(Agregar los elementos aleantes)

Los elementos de mayor punto defusin se agregan al momento de

formarse el bao metlico de aluminio.As consecutivamente hasta el

magnesio, que ser el ultimo elementoen agregarse

17:15-17:25 Fusin de Aleacin Una vez agregados los elementos, elbao metlico debe homogeneizarse.

17:25 TemperaturaLa temperatura NO debe sobrepasar los720 pues el hidrgeno ser mas difcil

de eliminar

17:25-17:35 Introduccin de Pastillas Se introduce cuidadosamente unapastilla

17:35-17:38 Reposo

Cuando la mayor cantidad de gases sehayan evaporado, y en un tiempomenor a 3 minutos, para mejores

resultados

17:38-17:40 TemperaturaLa temperatura no debe alcanzar los

760, para evitar de nuevo la formacinde mas hidrgeno gaseoso

17:40-17:50 Vaciado Con una velocidad uniforme para evitarotro tipo de imperfecciones de la pieza

17:50-18:20 Solidificacin Observar la evaporacin de gases atravs del molde.

18:20-18:30 Revisin de piezaLa pieza presenta zonas de alta

porosidad y se observa que parte de laarena queda adherida.


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15:00 Inicio de prcticaAlgunos materiales son reutilizados, el

equipo es el mismo de la prcticaanterior.

Calentamiento de Crisol

Calentamiento del Horno15:30-16:00


Los elementos de aleacin sonseparados minuciosamente yordenados segn se agreguen

16:00 Inicio de Fusin(Agregar Aluminio)El lingote de aluminio cortado en piezas

ms pequeas.


elemento de130)


Hierro y cobre se agregan en el primermomento de la formacin de baometlico. Magnesio es agregado

minutos antes de la desgasificacin.

17:15-17:25 Fusin de Aleacin El bao metlico es homogeneizadocon una cuchara.

17:25 TemperaturaLa temperatura NO debe sobrepasarlos 720 pues el hidrgeno ser mas

difcil de eliminar

17:25-17:35 Introduccin de Pastillas Se introducen dos pastillas dehexacloroetano

17:35-17:38 Reposo


resultados





18:10-18:20 Revisin de pieza Se observa cantidad considerable deporosidad, arena adherida.


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15:00 Inicio de practicaPrevia medicin de material y elementos

aleantes. Mismo equipo. Cambio decrisol por contaminacin




Elementos aleantes organizados yordenados.

16:00 Inicio de Fusin(Agregar Aluminio)Piezas de lingote cortadas en trozos ms

pequeos.


elemento de130)




17:15-17:25 Fusin de Aleacin Bao metlico uniforme.

17:25 TemperaturaLa temperatura NO debe sobrepasar los720 pues el hidrgeno ser ms difcil

de eliminar

17:25-17:35 Introduccin de Pastillas Se introduce una pastilla deHexacloroetano.

17:35-17:38 Reposo


resultados




17:45-18:00 SolidificacinDeben pasar al menos 15 minutos yobservar la evaporacin de gases a

travs del molde.

18:00-18:10 Revisin de pieza Pieza entera con menores porosidadesvisibles, poca arena adherida.


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pequeos.


elemento de130)






de eliminar

17:25-17:35 Introduccin de Pastillas Se introduce pastilla y media deHexacloroetano.

17:35-17:38 Reposo


resultados





18:00-18:10 Revisin de pieza Pieza entera con menores porosidadesvisibles, poca arena adherida.


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pequeos.


elemento de130)






de eliminar

17:25-17:35 Introduccin de Pastillas Se introduce una pastilla y media deHexacloroetano.

17:35-17:38 Reposo


resultados





18:15-18:45 Revisin de piezaDe manera superficial no se observan

porosidades considerables, en el centroson minimas.


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8.4 COMPARACION DE RESULTADOS:

Tabla 8 La comparacin de los resultados obtenidos en las practicas.

PRACTICA 1 2 3 4 5

CANTIDAD DEPASTILLA 1 2 1 1 1

TIEMPO DEVACIADO 10 MIN 10 MIN 5 MIN 5 MIN 4 MIN

POROSIDADES(SEGN TABLACOMPARATIVA)

#65.3

2.38

#65.3

2.38

#52.9

2.45

#52.9

2.45

#20.182.59

Como se observa en la Tabla 8, los mejores resultados se obtienen con un tiempomenor a cinco minutos y con una pastilla y media de Hexacloroetano.

Estos parmetros fueron las variaciones durante todas las prcticas de este trabajo deinvestigacin.

8.5 REFERENCIAS SOBRE PRCTICAS.

Es importante hacer mencin que los procesos de anlisis de porosidad, mtalograficoy qumico se realizan de manera separada, por lo que no se enlistan en la tablaanterior, y cuyos resultados se han reportado en pginas anteriores.

Los tiempos de trabajo han sido aproximados en cada prctica, esto es, que puedendiferir en tiempo alrededor de 2-4 minutos. (Ver reportes de prcticas 1-5)

Tambin es de consideracin el nmero de personas que realizan este proceso, eneste caso, solo dos; aunque en el rea industrial pueden ser hasta de 10 para unapieza tomando en cuenta tambin del tamao de la misma y la cantidad de materialpara fusin.

Durante el proceso de fundicin, es necesario utilizar equipo especial para evitardaos directos a la salud; el equipo bsico para esto es: mascarilla para vaporescidos, goggles y/o lentes de seguridad adems del equipo que siempre debeutilizarse durante todos los procesos de fundicin: guantes, traje de asbesto, caretas,polainas, delantal, etc.


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IX. ANLISIS DE RESULTADOS

9.1 COMPOSICION QUIMICA CUALITATIVA OBTENIDA EN LAS PRCTICAS

Los siguientes resultados (Tabla 9) muestran la composicin qumica de la muestra oprobetas que fueron tomadas del proceso de fusin.

Tabla 9.- Composicin qumica de alguna de las practicas realizadas para obtener laaleacin de aluminio

Elemento Fusin 1Peso %

Fusin 2Peso %

Fusin 3Peso %

Fusin 4Peso %

Fusin 6Peso %

Mg 0.08 0.06 0.02 0.01 0.08Al 72.74 74.75 77.85 83.05 86.20Si 20.5 18.27 14.6 11.15 8.89Mn 0.15 0.20 0.63 0.78 0.2Fe 1.08 0.85 1.05 0.71 0.93Ni 0.31 0.47 0.51 0.31 0.29Cu 2.12 2.29 1.44 1.4 2.43Zn 2.96 3.04 2.78 2.61 1.74Sn 0.06 0.07 0.13 0.02 0.2


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9.2 COMPOSICION QUIMICA CUANTITATIVA OBTENIDA EN LAS PRCTICAS

Imgenes de Elementos que componen la aleacin por EDS.

Las Figuras 22, 23 muestran los elementos presentes en la aleacin durante el anlisisqumico realizado por la tcnica de EDS, en ellas se observan los resultados de laspracticas en dos piezas diferentes. Estas figuras son referencias de la cantidad deelementos aleantes presentes, y son un complemento de los resultados obtenidos enla tabla anterior.

Figura 22. Se muestra los tipos de elemento que tiene la aleacin realizada en ellaboratorio, tomando como referencia las partculas segregadas en la fusin del

Aluminio

Figura 23. Se muestra los tipos de elemento que tiene la aleacin realizada en ellaboratorio, tomando como referencia toda la probeta


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9.3 POROSIDAD.

Se observo una disminucin conforme se realizaron las prcticas de fundicin, de lascuales se tomaron estas imgenes, y se muestra un comparativo con la Figura 8mencionada anteriormente.

Es importante agregar que de manera visual se observa en las piezas de manerasuperficial en el exterior un mejor acabado conforme se controlan la cantidad deporosidades en el interior de la pieza, esto debido en gran medida a la disminucin degases y a la salida de los mismos en la solidificacin.

1.- Pieza de Fusin N. 6 - Porciento 5.3 - Densidad 2.38





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Nota: Las imgenes han sido modificadas para su observacin en el presentetrabajo de investigacin.

En conjunto, estos resultados muestran el avance logrado a lo largo de las practicasrealizadas, esto es que, en un inicio obtenamos piezas con carentes cualidadessuperficiales y con una cantidad muy alta de porosidades que difcilmente podan serutilizadas de ser el caso, especialmente por la cantidad de procesos que de maneraadicional debiera drsele. Aunado a esto, como se observa en el anlisis qumico de laTabla 9, los elementos de aleacin no se encontraban homogneos en la pieza y estodaba lugar a resultados poco fiables.

La pieza tres tiene un avance considerable en el tiempo de vaciado que permite uncambio en la cantidad de porosidades y con la cual ya se obtienen mejores resultadosen el anlisis qumico. Aumento el control en todo el proceso de fusin y lacomparacin con las piezas de las dos fusiones anteriores se observa en las figuras decomparacin con la tabla de porosidades.

Finalmente, en la fusin 5 se obtienen los resultados esperados con la variacin entiempo de vaciado y la cantidad de pastilla introducida en el bao metlico, y con loscontroles puestos en practica previamente, incluso, el anlisis qumico cumple con lasreferencias y se concluye con las practicas experimentales.



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CONCLUSION

En el trmino de este trabajo de prctica e investigacin, encontramos que con laaplicacin de un proceso controlado mediante un diagrama de flujo, se producenpiezas con las cualidades necesarias y la calidad requerida para su funcionamiento, sinla necesidad de un equipo para procesos especiales.

Vindose esto reflejado en la reduccin de costos debido al ahorro en insumos, enpersonal y en materiales, manteniendo la calidad y la cantidad de aleacin producida,enfocado a industrias de competencia a nivel micro y medio que no requieranprocesos especiales o de gran complejidad.

El proceso de desgasificado con pastillas de hexacloroetano, es un proceso que sepuede aplicar a industrias de las denominadas medianas/pequeas, puesto que es unproceso que no requiere de equipo especial (salvo el utilizado en todos los procesos defundicin) para su correcto funcionamiento.

Segn las practicas que realizamos, comprobamos que las piezas obtenidas puedentener una calidad con las mejores condiciones para su funcionamiento siempre, inclusosin contar con una gran cantidad de personal para el proceso.

Desgasificar con pastillas de hexacloroetano no trajo variaciones en el anlisis de loselementos aleantes de la fundicin, pues como se observa en las tablas de anlisisqumicos finales, los elementos estn en los niveles que marcan las normas decomposicin qumica, por lo tanto el resultado en este campo para las practicas essatisfactorio.

El campo principal del desarrollo de este trabajo es la cantidad de porosidades de laspiezas finales obtenidas, y como se observa en las Figuras 25-29, este mtodo nospermiti tambin obtener una pieza final con el mnimo de porosidades que involucraun mejor funcionamiento y desempeo de las piezas que se obtienen al final de esteproceso.

Es por todo esto que al final de este proyecto de investigacin y practica concluimosque, el proceso de desgasificado con pastillas de Hexacloroetano es viable y seencuentra en condiciones de aplicarse a industrias con buenos resultados siguiendo lascondiciones de operacin correctamente como se menciona en el diagrama de flujo yen los reportes de practicas experimentales, aunado a todos los antecedentesprcticos que se tienen en las diversas reas de fundicin de aleaciones de Aluminio.


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Special Purpose Materials, ASM International 1990, pagina 168

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1993-2003 Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos.

http://es.wikipedia.org/

http://www.rincondelvago.com/

T E S I ST E S I ST E S I ST E S I ST E S I ST E S I SAGRADECIMIENTOS.AGRADECIMIENTOS.Anglica Lilian Pasalagua Chvez.CONTENIDORESUMENINTRODUCCIN2.1 EL ALUMINIO2.2 PROPIEDADES DEL ALUMINIO2.4 PROPIEDADES MECNICAS

3.3 DESGASIFICADO

3.3.1 Nitrgeno3.4 AVANCES EN EL DESGASIFICADO Y EQUIPOS ESPECIALES3.4 AVANCES EN EL DESGASIFICADO Y EQUIPOS ESPECIALES7.3 CONDICIONES DE LA FUSIN DE ALUMINIO7.4 LIMPIEZA DEL MATERIAL7.5 FILTROS Y AFINADOR DE GRANO.7.6 VACIADO DE ALUMINIO

INTRODUCCINFUNDAMENTOS TEORICOS2.1 EL ALUMINIO2.2 PROPIEDADES DEL ALUMINIO2.4 PROPIEDADES MECNICAS

3.3.1 NitrgenoFigura 17. Ejemplo de equipo de desgasificado con rotor.4.2 TAPONES POROSOS

5.1 CONTROL DEL CONTENIDO DE HIDRGENOVI. EVALUACIN DE HIDRGENO6.4 CONTROL DE INCLUSIONES6.4 CONTROL DE INCLUSIONES7.3 CONDICIONES DE LA FUSIN DE ALUMINIO7.6 VACIADO DE ALUMINIO

aluminio completo

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