1.1. Aleaciones de aluminio El aluminio es un material muy útil en la ingeniería debido a la suma de sus propiedades positivas. Tiene una densidad baja (2,70 g/cm 3), buena resistencia a la corrosión debido a la película de óxido tenaz que se forma en su superficie, no es tóxico, tiene buena conductividad eléctrica y precio relativamente bajo. El aluminio tiene relativamente baja resistencia, pero mediante sus aleaciones se puede llegar a una resistencia aproximada de 690MPa. Además tiene buenas propiedades de conducción de electricidad y del calor. Obtención del Aluminio Se obtiene obtiene del mineral llamado bautiza bautiza mediante mediante el proceso Bayer Al2O3 Proceso electrolítico Al2O3 Al en el fondo de la cuba
Aleaciones de Aluminio Las aleaciones de aluminio tienen como principal objetivo mejorar la dureza y la resistencia del aluminio, que en estado puro es un metal muy blando, pero disminuyen su resistencia a la corrosión. Estos son los principales elementos de aleación y sus efectos: ELEMENTO
Cromo (Cr) Cobre (Cu) Hierro (Fe) Magnesio (Mg) Manganeso (Mn) Silicio (Si) Titanio (Ti) Zinc (Zn)
PROPIEDAD
Incrementa la resistencia mecánica y a la corrosión Incrementa las propiedades propiedades mecánicas pero reduce la resistencia a la corrosión En cantidades controladas aumenta las propiedades mecánicas Aumenta la resistencia tras el conformado en frío Incrementa las propiedades mecánicas Combinándolo con magnesio incrementa las propiedades mecánicas Incrementa las propiedades mecánicas Reduce la resistencia a la corrosión
Las aleaciones de aluminio pueden tener dos fines distintos: Forja o Conformado Moldeo o Fundición
De esta manera las aleaciones para Forja-Conformado tienen una clasificación, y las aleaciones para Moldeo-Fundición tienen otra, las dos según la AA (Asociación del Aluminio).
Aleaciones de fundición o moldeo, según la AA (Centenas) SERIE
CLASE DE ALEACION
1XX.X
Aluminio al 99% de pureza mínimo.
2XX.X
Aluminio aleado con cobre.
3XX.X
Aluminio aleado con silicio y cobre o silicio y manganeso.
4XX.X
Aluminio aleado con silicio.
5XX.X
Aluminio aleado con magnesio.
6XX.X
Serie sin usar.
7XX.X
Aluminio aleado con zinc.
8XX.X
Aluminio aleado con estaño.
9XX.X
Aleaciones sin especificar (el fabricante debe hacerlo).
Por lo general las aleaciones de aluminio tienen una serie de propiedades que las hace muy interesantes, además de la baja densidad y la resistencia a la corrosión.
Buena colabilidad, es decir, son muy buneas para moldear porque su aptitud para llenar correctamente las cavidades del molde (se introducen por todos los huecos). Contracción relativamente pequeña: dimensiones ajustadas y escasa formación de fisuras por contracción. Tª de fusión relativamente bajas, lo que simplifica el proceso.
Por todo esto es muy utilizado en la elaboración de piezas complejas del sector de automoción, como bombas de gasolina, carburadores,… Aleaciones de conformado (Forja), según la AA (Unidades de mil lar) La gran ventaja de las piezas producidas por forja es que la forma final se obtiene por operaciones mecánicas, dando lugar a una estructura fibrosa con gran resistencia a la tracción. Los elementos de aleación de las aleaciones de forja son similares a los de fundición siendo las familias coincidentes en muchos de los casos como se ve en la siguiente tabla. Sin embargo, entre las familias de las aleaciones de aluminio para forja la gran diferencia está entre las que admiten endurecimiento por tratamiento térmico de precipitación (Series 2XXX, 7XXX, 8XXX) y las que no admiten endurecimiento por tratamiento térmico (1XXX, 3XXX, 5XXX).
SERIE
CLASE DE ALEACION
1XXX
Aluminio al 99% de pureza mínimo.
2XXX
Aluminio aleado con cobre principalmente.
3XXX
Aluminio aleado con manganeso principalmente.
4XXX
Aluminio aleado con silicio principalmente.
5XXX
Aluminio aleado con magnesio principalmente.
6XXX
Aluminio aleado con silicio o con silicio – magnesio.
7XXX
Aluminio aleado con zinc o con zinc – magnesio.
8XXX
Otro tipo de aleaciones, por ejemplo aluminio - litio.
Aleaciones NO tratables térmicamente: Solamente endurecidas por trabajo en frío; Hay tres grupos según AA. Serie AA 1000 Al – 99,9% puro
Tienen una resistencia de 90MPa. Se utilizan principalmente para trabajaos de laminados en frío.
Serie AA 3000 Al – 1.25% Mn
Mejor resistencia, 110MPa, a consta de disminuir su resistencia a la corrosión.
Serie AA 5000 Al – 2-7% Mg
Resistencia mayor 123 MPa, endurecimiento muy rápido, y fácilmente soldables: construcción de barcos, buques, barriles cerveza
Aleaciones tratables térmicamente: Se aumenta la resistencia mecánica y la dureza por tratamiento térmico. Serie AA 2000 Al - Cu - Mg
Buena resistencia 440MPa, incluso a altas temperaturas aunque la resistencia a la corrosión es baja. Material estructural en aeronáutica (resistencia fatiga).
Serie AA 4000 Al - Si - Mn
No se afecta la resistencia a la corrosión.
Serie AA 6000 Al - Mg - Si
Buena combinación de resistencia mecánica (290MPa), resistencia a la corrosión, soldabilidad y conformabilidad.
Serie AA 7000 Al – Zn - Mg
Son de autotemple y maduración natural. De las más resistentes (504 MPa). Apliaciones aeronáuticas y material deportivo.
Aluminio más de 99%. Estas aleaciones pueden tener como elementos de aleación el hierro o el silicio. Se les agrega 0,12% de cobre para mejorar sus resistencias, llegando hasta 90 MPa. Se usa principalmente en trabajos en frío de láminas de metal. Aleación Al-Mn. El manganeso aumenta la resistencia de esta aleación hasta 110 MPa. Se usa principalmente en aplicaciones generales donde se requiere material altamente trabajable en frío. Aleaciones Al-Mg. El magnesio es otro elemento importante en los aleaciones de aluminio, pudiendo aumentar su resistencia hasta 193 MPa. Su uso general consta en trabajos en frío de láminas de metal para aplicaciones marítimas, en autobuses y camiones. Aleaciones Al-Cu. El principal elemento en estas aleaciones es el cobre, pero pueden contener pequeñas cantidades de otros elementos también, como el magnesio o el manganeso. Se pueden utilizar como materiales estructurales en el aeronáutica. Aleaciones Al-Mg-Si. El magnesio y el silicio se combinan formando un compuesto intermetálico y en forma precipitado en el solución sólida endurece este tipo de aleación. Se usa generalmente para elementos estructurales de propósito general. Aleaciones Al-Zn. Los principales elementos de aleación para este tipo de aleación son el zinc, el magnesio y el cobre. El zinc y el magnesio forman un compuesto intermetálico y precipitado a la solución sólida aumenta su dureza. Se usa principalmente en elementos estructurales de aeronáutica.
