Aluminio El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales .1 En estado natural se encuentra en muchossilicatos mucho ssilicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). micas). Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis. Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería mecánica, tales como su baja densidad(2.700 densidad( 2.700 kg/m 3) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica (hasta los 690 MPa). MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es relativamente barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX2 el metal que más se utiliza después del acero. Fue aislado por primera vez en 1825 por el físico danés H. C. Oersted. El principal inconveniente para su obtención reside en la elevada cantidad de energía eléctrica que requiere su producción. Este problema se compensa por su bajo coste de reciclado, su dilatada vida útil y la estabilidad de su precio. Fundición de aluminio HORNO DE REVERBERO El horno de reverbero es un tipo de horno generalmente rectangular, cubierto por una bóveda de ladrillo refractario, que refleja (o reverbera) el calor producido en un sitio independiente del hogar donde se hace la lumbre. Tiene siempre chimenea. El combustible no está en contacto directo con el contenido, sino que lo calienta por medio de una llama insuflada sobre él desde otra cámara siendo por tanto el calentamiento indirecto. Es utilizado para realizar la fusión del concentrado de cobre y separar la escoria, así como para la fundición de mineral y el refinado o la fusión de metales Tales hornos se usan en la producción de cobre, estaño y níquel, en la producción de ciertos hormigones y cementos y en el reciclado del aluminio. Los hornos de reverbero se utilizan para la fundición tanto de metales férreos como de metales no férreos, como cobre latón, bronce y aluminio. Durante el proceso, se remueve desde una ventana el mineral fundido para que el calor actúe lo más uniformemente posible sobre toda la masa. Constan esencialmente de un hogar, un laboratorio con solera inclinada que permite que “escurra” el metal fundido hacia una canal por la que sale al exterior donde se vierte en los moldes. Sobre esta solera se dispone el material a tratar, extendido y con poca altura. y bóveda y de una chimenea.
Las bajas temperaturas de fusión del aluminio y su facilidad para oxidarse hacen que el cambio a fusión con oxígeno en los Hornos de Reverbero requiera diseños de quemadores específicos para evitar sobrecalentamientos. Este problema no ocurre en los hornos rotativos debido por una parte al giro del horno, que hace que la temperatura en su interior se homogeneice con facilidad y por otra a la utilización de sales de protección que evitan sobrecalentamientos del material. La primera de las tecnologías consiste en la utilización de un quemador de baja temperatura de llama que evita sobrecalentamientos, bien de la bóveda bien del aluminio, y amplio desarrollo de la misma, con lo que se asegura una gran homogeneidad tanto en la transmisión del calor como en la temperatura. La tecnología de quemador JL está basada en la combustión por etapas, que como ventaja adicional reduce enormemente las emisiones de NOx. La segunda tecnología es el quemador Quadraflo® de Xothermic que, mediante un original sistema, permite el movimiento de la llama sobre el baño, cubriendo perfectamente toda la superficie sin sobrecalentar en ningún momento la misma. Esta tecnología permite reducir también la temperatura máxima de bóveda, con lo que se asegura que no queda afectada la duración del refractario. Las tecnologías de combustión con oxígeno en los hornos de reverbero para fusión de aluminio permiten, respecto a la utilización de quemadores de aire frío: » Incrementar la producción alrededor del 50% » Reducir el consumo energético entre un 40 y un 50% » Reducir el volumen de humos emitidos más del 70% » Reducir las oxidaciones del aluminio más de un 20%
Aleaciones El aluminio puro es un material blando y poco resistente a la tracción. Para mejorar estas propiedades mecánicas se alea con otros elementos, principalmente magnesio, manganeso, cobre zinc y silicio, a veces se añade también titanio y cromo. La primera aleación de aluminio, el popular duraluminio fue descubierta casualmente por el metalúrgico alemán Alfred Wilm y su principal aleante era el cobre. Actualmente las aleaciones de aluminio se clasifican en series, desde la 1000 a la 8000, según el siguiente cuadro.
Serie
Designación
Aleante principal
Principales compuestos en la aleación
Serie 1000 1XXX
99% al menos de aluminio -
Serie 2000 2XXX
Cobre (Cu)
Al2Cu - Al2CuMg
Serie 3000 3XXX
Manganeso (Mn)
Al6Mn
Serie 4000 4XXX
Silicio (Si)
-
Serie 5000 5XXX
Magnesio (Mg)
Al3Mg2
Serie 6000 6XXX
Magnesio (Mg) y Silicio (Si) Mg2Si
Serie 7000 7XXX
Zinc (Zn)
MgZn2
Serie 8000 8XXX
Otros elementos
-
Laminación
Materia prima (lingotes): La recepción del material impuro, aquí se encuentran los “desperdicios” de aluminio donde se llevaran al primer proceso. Fundición: Por medio de montacargas o grúas se transporta todo el material al área de fundición donde se calienta a temperaturas altas para que el aluminio pueda ser vertido a unos moldes, para que, al momento de enfriarse tomen forma de placas y sea más fácil su transportación. Eliminación de impurezas y moldeo: Una vez fundido el aluminio puede ser vertido a unos moldes, para que, al momento de enfriarse tomen forma de placas y sea más fácil su transportación. Proceso de laminado en caliente: Por medio de un tren de rodillos, se conduce la placa obtenida por fundición, hacia en tren de laminado en el que se realizan varias pasadas, disminuyendo el espacio entre los rodillos entre cada pasada y usando una gran cantidad de lubricante, para evitar que la placa se una a los rodillos en caliente; al final del proceso se obtenga un aprovechamiento máximo del material.
Enrollado: Ya de la placa, que se convirtió en un tramo de considerable longitud, se procede a enrollarlo mediante un tren de rodillos, para obtener rollos (este procedimiento se realiza para optimizar la transportación y manejo del material). Cortes de tiras y residuos: Después, se desenrolla para pasarlo por una trefiladora, en el cual se desechan excedentes e impurezas en el rollo Segundo proceso de laminado (en frío): Por medio de un tren de rodillos, se conduce hacia el tren de laminado en frío en el que se realiza un procedimiento similar al laminado en caliente
Troquelado Los elementos de transformación en un troquel, son llamados punzón (macho) y matriz (hembra), ambos deben tener un tratamiento previo de endurecimiento (llamado «templado») que debe superar la dureza de los materiales a procesar. La parte superior de la herramienta (parte superior del porta troquel) se sujeta firmemente al ariete o carnero de la prensa mientras que la parte inferior (porta matrices) se fija a la mesa de la máquina, el centramiento entre ambos (incluida la holgura) se mantiene gracias a los postes fijos en el porta troquel y los bujes embalados que se deslizan en las tazas, aunque hay troqueles que solamente tienen postes y tazas con ajuste deslizante entre ellos y algunos otros (esto ya es poco común) que no cuentan con postes y para centrar se emplea un método un poco rudimentario que se describe en “procedimiento de montaje de troqueles”.
Entendiendo que la operación de troquelado se realiza a los 180°del viaje (carrera) del ariete, una vez realizada está, el punzón comienza a subir pero existe un problema: la elasticidad del material (véase Resistencia de materiales ), que al contraerse “abraza” al punzón y, por lo tanto, tiende a subir junto con él; esto lógicamente debe evitarse, para ello entran en juego los extractores de la cinta metálica (planchador o expulsores o puentes) que separan el material del punzón al mismo tiempo que lo sujetan contra la matriz en el momento en que se realiza la operación de troquelado. Por otro lado, el material cortado tiene cierta tendencia a adherirse a la matriz, ya que éste se expande. En algunos casos esta expansión no es suficiente y entonces también trata de subir pegada al punzón; para evitarlo, se utilizan los botadores que son simplemente pernos, que mediante la acción de un resorte, impiden que la pieza sea extraída de la matriz “empujando” literalmente hacia abajo el material cortado.
