Aplicaciones

Transporte; como material estructural en aviones, automóviles, tanques, superestructuras de buques y bicicletas Buses, Furgones, Estacas.Refrigeración. Radiadores, intercambiadores de calor. Estructuras portantes de aluminio en edificios ,Cubiertas y Tapasoles.Agro-Industria. Tuberías para riego, Silos para granos, Tolvas .Bienes de uso doméstico; utensilios de cocina, herramientas, Embalaje de alimentos; papel de aluminio, latas, tetrabrik,Transmisión eléctrica. Aunque su conductividad eléctrica es tan sólo el 60% de la del cobre, su mayor ligereza disminuye el peso de los conductores y permite una mayor separación de las torres de alta tensión, disminuyendo los costos de la infraestructura. Aplicación industrial Debido a su gran reactividad química, el aluminio se usa finamente pulverizado como combustible sólido de cohetes espaciales y para aumentar la potencia de los explosivos.

¿Qué características tiene el Aluminio que lo hace tan versátil en el uso industrial?

• El aluminio es un elemento muy abundante en la naturaleza (8%), sólo aventajado por el silicio y el oxígeno.

Es buen conductor eléctrico (0,00000263 ohmios x cm3).

• Una conductividad térmica de 0.53 calorías x segundos x cm2. y por cm. de espesor x grado centígrado.

• Tiene un coeficiente de expansión de 0.0000238mm. x grado centígrado entre los 20 y 100 grados centígrados.

• El módulo de elasticidad de Young es de 7.030kg./mm2

•

La pieza adjunta tiene un diámetro de 25 mm y una longitud inicial de 250 mm; si una fuerza de 16500 Kg es aplicada. Calcular la deformación total de la pieza. 1. Si es de acero2. Si es de aluminio

• Uno de los aspectos más importantes del uso del aluminio es su reciclaje total.• Posee una alta resistencia a la corrosión y magníficas propiedades estructurales. • Es un metal ligero, alta proporción resistencia-peso; un volumen de aluminio pesa

menos que 1/3 del mismo volumen de acero y ¼ del cobre,

• Alta resistencia a la baja temperatura, facilidad de moldeado y compatibilidad con los alimentos

• Al contacto con el aire se cubre rápidamente con una capa dura y trasparente de óxido de aluminio, resistente a la corrosión al agua del mar

• Elevada reflexión (90%) para la luz visible y el calor radiante, ondas de radio y radiación infrarroja.

• No produce chispa.• Es antimagnético

• Aleaciones de Aluminio

•El Aluminio puro es un metal con propiedades metálica reducidas, por lo que para su utilización se une con otros metales como el magnesio, silicio, cobre, manganeso, entre otros que le proporcionan propiedades físicas y mecánicas , dependiendo del uso final del producto.•Se divide las aleaciones de aluminio en 9 grupos.Para cada grupo se asigna un numero de 4 dígitos precedidos por las letras AA, de la siguiente manera :

AA1XXXX

El primer dígito establece el grupo a que pertenece la aleaciónEl segundo dígito, nos indica modificaciones que se han efectuado a las aleaciones establecidas.Los dos últimos dígitos numeran el lugar o puesto de las aleaciones dentro del grupo.

Aleaciones del Aluminio

• Aleaciones 1xxx. Son aleaciones de aluminio técnicamente puro, al 99,9% siendo sus principales impurezas el hierro y el silicio como elemento aleante.Se les aporta un 0.1% de cobre para aumentar su resistencia. Tienen una resistencia aproximada de 90 Mpa. Se utilizan principalmente para trabajos de laminados en frío.

• Aleaciones 2xxx: El principal aleante de este grupo de aleaciones es el cobre (Cu), aunque también contienen magnesio Mg. Estas aleaciones con un tratamiento T6 tiene una resistencia a la tracción aproximada de 64ksi (442 MPa)Se utiliza en la fabricación de estructuras de aviones.

• Aleaciones 3xxx. El elemento aleante principal de este grupo de aleaciones es el manganeso (Mn) que está presente en un 1,2% y tiene como objetivo reforzar al aluminio. Tienen una resistencia aproximada de 16 ksi (110MPa) en condiciones de recocido. Se utilizan en componentes que exijan buena maquinabilidad.

• Aleaciones 5xxx. En este grupo de aleaciones es el magnesio es el principal componente aleante su aporte varía del 2 al 5%. Esta aleación se utiliza para conseguir reforzamiento en solución sólida. Tiene una resistencia aproximada de 28 ksi (193MPa) en condiciones de recocido.

• Aleaciones 6xxx. Los principales elementos aleantes de este grupo son magnesio y silicio. Con unas condiciones de tratamiento térmico T6 alcanza una resistencia a la tracción de 42 ksi (290MPa)

Se utilizada para perfiles y estructuras en general. • Aleaciones 7xxx. Los principales aleantes de este grupo de

aleaciones son zinc, magnesio y cobre. Con un tratamiento T6 tiene una resistencia a la tracción aproximada de 73ksi(504MPa) Se utiliza para fabricar estructuras de aviones.

• Procesos• La transformación del aluminio• Una vez producido, el aluminio pasa por un proceso de

transformación metalúrgica que le da las características necesarias a cada una de sus aplicaciones.

• Por tipo de proceso, la transformación de este metal puede dividirse entre:

• extrusión• laminación• fundición y forja• confección de cables e hilos• producción de polvo de aluminio y aluminio para fines destructivos.

• La transformación del aluminio• Cada uno de esos procesos está fuertemente

asociado a un sector de destino:• la extrusión para la construcción civil• laminación para el sector de embalajes y

transporte• fundidos y forjados para el sector de transporte• hilos y cables para la industria eléctrica• polvo de aluminio para la industria química y

aluminio para uso destructivo y para la industria siderúrgica

• ExtruidosLa extrusión se producen en una prensa de extrusión, donde el aluminio, después de haber sido previamente calentado y en forma de cilindros, se comprime contra una matriz que define el diseño y las características técnicas para cada aplicación. Entre las principales aplicaciones de los extruidos se encuentra la confección de perfiles para puertas, ventanas, cierres de baños, etc.

• LaminaciónLa laminación es el proceso de obtención de chapas, láminas y hojas que se da al pasar el metal entre cilindros regulables, proporcionando varios espesores.Los laminados se clasifican en tres grupos de acuerdo con el espesor:Plancha gruesa (mayor de 6.5 mm)Plancha delgada (entre 0.15 y 6.35 mm)Hojas (menos de 0.15 mm)

• Hilos y cables• Las varillas de aluminio se utilizan para la

confección de hilos y cables para transmisión de energía eléctrica, especialmente en líneas de larga distancia, siendo la industria de transmisión de electricidad su único consumidor.

• Fundidos y forjados• El proceso de fundición y forja es bastante similar al proceso de

fundición que se produce después de la confección del aluminio, siendo, sin embargo, realizado de acuerdo a su posterior aplicación.

• Los fundidos y forjados se destinan principalmente a la confección de cajas de cambio, carrocería de motores, ruedas para automóviles, etc.

• Polvo y uso destructivo• Los dos últimos tipos de procesos del aluminio son polvo y

aluminio para uso destructivo.• El primero se utiliza en la confección de tintas, productos

químicos y farmacéuticos.• El segundo como desoxidante en la industria siderúrgica.

Proceso de fundición

• 1. CARGUE DEL HORNOEs el paso de introducir el aluminio primario o los retales y chatarra de aluminio dentro del horno, esta labor se realiza con un montacarga, hasta completar la capacidad del horno, también se incluyen los aleantes necesarios para cumplir con las especificaciones del cliente.

• 2. FUSIÓN DEL ALUMINIOLlevar la carga de aluminio hasta su estado líquido, con las puertas del horno cerradas se llevan los quemadores hasta su máxima potencia, las termocuplas instaladas dentro del horno nos indicarán la temperatura del aluminio, este llega a su estado líquido entre 670°C y 710°C, la temperatura de las paredes del horno pueden estar unos 200°C por arriba de la temperatura del aluminio.

• 3. ESCORIADOLas impurezas suben a la superficie del aluminio líquido y en esta etapa se utilizan cucharas especiales para sacar del horno estas impurezas.

• 4. DESGASIFICADOPara realizar una mejor limpieza de la carga se adicionan, con unas lanzas de acero recubiertas con cerámica, un gas como el cloro, nitrógeno o argón que permite que las impurezas se agrupen y floten en la superficie del aluminio líquido, lo mismo que salgan algunos gases como el hidrógeno innecesarios para el producto.

• 5. FLOTACIÓNSe termina la limpieza de las impurezas que flotan en el aluminio líquido y se deja estabilizarse toda la temperatura en la carga.

• 6. VACIADOEste es el proceso de colado del aluminio, se abren unos tapones en la parte inferior del horno, llamadas piqueras y el aluminio sale por canales hasta llegar a los moldes de placas o lingotes. En este momento el sistema hidráulico permite que la mesa de colado donde se encuentran los moldes baje a una velocidad calibrada y se va formando la placa o lingote. Agua de enfriamiento sale por los orificios de los moldes, solidificando el aluminio.La mesa de colado para automáticamente o manualmente cuando el vaciado termina.

SOLIDIFICACIÓN

REFRIGERACIÓN

METAL

700°C L.

690°C L + S

655°C S

Macho con canal paraevitar torcedura

PLACA SOLIDIFICAD

A

FLAUTA

Para dos hornos

• Si estamos colando placas de 36” de ancho por 12” se espesor a una velocidad de la mesa de 50 mm/min y el aluminio del horno solo nos alcanza para colar o vaciar 30 minutos. Calcular el peso del total de placas coladas.

• ENERGÍA CONSUMIDA EN EL PROCESO DE FUNDICIÓN Y COLADO• Para saber el consumo de energía de un motor basta

con multiplicar la potencia por el numero de horas que esta en marcha. Por ejemplo Motor de 1 HP funcionando 8 Hs diarias:

• 746 Watts x 8 Horas = 5968 Wh = 5,968 kWh • Pero debes tener en cuenta que este es el consumo

nominal, generalmente los motores trabajan con una carga menor, por ejemplo de un 60 a un 90%; razón por la cual la potencia será menor y por ende el consumo de energía.

• Para conocer la cantidad de gas natural en pies cúbicos que consume un quemador de un horno:

• 1 pie cúbico de gas natural es igual a 1.03 Mbtu • 1 Mbtu es igual a 0.97 pies cúbicos de gas.

• Lo que nos indica que un quemador de 1 Mbtu de un horno a su máxima capacidad consume 0.97 pies cúbicos de gas natural.

• Dependiendo del proceso un quemador de un horno trabajará entre el 0% y 100%

HOMOGENIZADO

Es un tratamiento térmico a alta temperatura para modificar la estructura de la fundición igualando a nivel microscópico la composición química y estructural de la aleación por difusión y redisolución, de las fases segregadas durante la solidificación.

Durante el homogenizado suceden dos tipos de evolución:1. Difusión uniforme de los micro constituyentes en la solución sólida2. Precipitación fina del exceso de micro constituyentes; es mas fina y abundante cuanto mas baja es la temperatura del sistema en equilibrio.

Sin homogenizar

Homogenizado