ALEACIONES DEL ALUMINIO

MARZO 2013

Una aleación es una mezcla sólida homogénea de dos o más metales, o de uno o más metales con algunos elementos no metálicos.

TIPOS DE ALUMINIO

ALUMINIO DE FUNDICION: Se presenta en forma de piezas moldeadas de diferente conformación y que son propiamente aleaciones de aluminio.

ALUMINIO LAMINADO: Se presenta en forma de planchas, láminas, tubos , perfiles diversos y ángulos

Para forjado

Para colado

Termotratables

No Termotratables

Termotratables

No Termotratables

Envejecimiento natural

Envejecimiento artificial

Envejecimiento natural

Envejecimiento artificial

Aleaciones de Aluminio

Clasificación de las aleaciones de Aluminio

Nomenclatura de las aleaciones de AluminioEstados Unidos : Normas AA (Aluminium Association)

Nomenclatura de aleaciones

Primer dígito. Elemento dominante1 x x x Aluminio99%2 x x x Cobre3 x x x Manganeso4 x x x Silicio5 x x x Magnesio6 x x x Magnesio y silicio7 x x x Zinc8 x x x Otros elementos9 x x x Serie poco usual

Segundo dígito: Control de Impurezas

En la serie 1 x x x : 1 0 x x No hay control Los demás Control especial

En las series 2 x x x a 9 x x x x 0 x x Aleación originalx 1 x x Modificacioneshasta Controladasx 9 x x

Se usa la nomenclatura AA más cuatro dígitos convencionales, así :

A A x x x x

Nomenclatura de aleaciones

Tercer y cuarto dígitos: Anotaciones especiales.En la serie 1 x x x , indica el porcentaje mínimo de Aluminio, sobre 99%

Ejemplo: AA 1 4 45 indica una aleación con el 99.45% de pureza de aluminio, con control especial de una impureza.

En las demás series, los dígitos nó tienen un significado especial, usándose para identificar aleaciones diferentes (de marca) dentro de un mismo grupo Ejemplos: AA 5 0 56 Aleación original, predomina el magnesio AA 5 3 56 La anterior, modificada para controlar el manganeso AA 5 4 56 La AA 5056 modificada para controlar el Silicio

Clasificación de las aleaciones.

Se clasifican según el proceso seguido para obtener el producto final y obtener su dureza o temple.

Trabajadas en frío , suaves o nó tratables térmicamente Son los grupos 1 x x x , 3 x x x , 4 x x x y 5 x x x. Durante el trabajo el metal se enduree (templa) El proceso requiere tratamiento térmico intermedio (recocido) y uno

final ( estabilizacion) Trabajadas en caliente, duras o tratables térmicamente

Son los grupos 2 x x x , 6 x x x y 7 x x x. Durante el trabajo el metal mejora sus características metalurgicas y

mecanicas. El proceso requiere tratamiento de extrusión y después un temple

térmico

Nomenclatura de los temples Aleaciones trabajadas en frío

Primer dígito. Tipo de trabajo H 1 x x En frío, solamente H 2 x x En frío y parcialmente

recocido

H 3 x x En frío y estabilizado

Segundo dígito: Grado de durezaH x 1 x Un octavo de durezaH x 2 x Un cuarto de durezaH x 3 x Tres octavos de durezaH x 4 x Media durezaH x 5 x Cinco octavos de durezaH x 6 x Tres Cuartos de durezaH x 7 x Siete octavos de durezaH x 8 x Dureza total o duroH x 9 x Muy duro

Se usa la nomenclatura H (Hardened )más tres dígitos convencionales, que identifican los procesos seguidos para

obtener el producto final así :

H - x x x

Tercer dígito : Variaciones del temple.•H x x 1 Endurecido por debajo del temple exigido•H x x 2 Endurecido naturalmente, pero sin control de temple•H x x 3 Resistencia aceptable a corrosión por ranura•H x x 4 Producto grabado en la superficie, con un patrón.

Nomenclatura de los temples Aleaciones trabajadas en caliente

T Tratado termicamente para producir temples más estables

T 1 Enfriado y envejecido naturalmente.T 2 Recocido ( solo productos fundidos)T 3 Tratamiento en solucion y luego trabajado en fríoT 4 Tratamiento en solucion y envejecido naturalmenteT 5 Envejecimiento artificialT 6 Tratamiento en solucion y envejecido artificialmenteT 7 Tratamiento en solucion y estabilizadoT 8 Tratamiento en solucion, trabajado en frío y envejecido

artificialmenteT 9 Tratamiento en solucion , envejecido artificialmente y

trabajado en fríoT 1 0 Enfriado, envejecido artificialmente y trabajado en frío.

Se usa la nomenclatura T (Tempered )más un dígito convencional , que define los procesos calóricos seguidos para

obtener el producto final así :

T- x

Composición química de las aleaciones

Ejemplo: La aleación del 99,5 % de Al es igual a L- 3051

ALEACIONES DE ALUMINIO DE MOLDEOLas cualidades que se esperan de los aluminios de moldeo son una buena colabilidad(aptitud para llenar correctamente la cavidad de un molde), una contracción relativamente pequeña y la no formación de fisuras (causa de la fragilidad) en la contracción. Las temperaturas de fusión relativamente bajas de las aleaciones de aluminio permiten utilizar, además de moldes de arena, moldes metálicos (coquillas), donde el material se introduce o bien por gravedad o bien bajo presión (moldeo por inyección). Este último proceso, que exige un molde específico para cada pieza y una máquina de inyectar muy caros.

Sin embargo, permite obtener piezas de una elevada precisión dimensional y excelentes acabados superficiales que requieren poca o nula mecanización posterior, por lo cual es muy utilizado en la fabricación de piezas complejas de grandes series (bombas de gasolina, carburadores, planchas domésticas).

La única designación universalmente aceptada es la simbólica de ISO. También se emplean habitualmente las denominaciones según UNE, AA, y números de material DIN.

GRUPO ALEl aluminio sin alear es menos empleado en piezas moldeadas que en productos forjados. La aleación Al99,5, de ductilidad y resistencia a la corrosión excelentes y resistividad eléctrica muy baja, se emplea en piezas moldeadas en arena y en coquilla y, más raramente, de inyección. Tiene aplicaciones en la industria química y eléctrica, en elementos sin compromiso mecánico. Los rotores de motores asíncronos de baja resistencia se fabrican en Al99.5, mientras que los rotores de alta resistencia lo hacen con aleaciones de otros grupos, como el AlSi5Mg o el AlSi8Cu3.

GRUPO AL-SI12La adición de Si al aluminio (punto eutéctico a 12 % Si) da lugar a un incremento de lafluidez del material fundido, a una disminución de la fisuración y de la contracción en elenfriamiento, hechos que permiten diseñar piezas de formas complejas con cambiosimportantes de sección, con paredes desde muy delgadas a muy gruesas. Estas aleacionestienen también una soldabilidad, una ductilidad y una estanqueidad buenas.

La aleación base es la AlSi12, no bonificable, que se utiliza siempre que se busquen unas cualidades de moldeo y una resistencia a la corrosión excelentes, sacrificando la resistencia mecánica y la maquinabilidad. Las aleaciones restantes intentan paliar a base de pequeños contenidos de otros elementos, la falta de resistencia mecánica y de maquinabilidad de la aleación básica. La aleación AlSi12 Cu mejora la resistencia a la fatiga, a costa de empeorar la resistencia a la corrosión mientras que La aleación AlSi12Ni2 mejora la resistencia mecánica en caliente y la resistencia al desgaste, teniendo asimismo un bajo coeficiente de dilatación, características adecuadas para pistones de automóviles. En la fabricación de piezas de motores alternativos (bloque motor, culatas, pistones) a menudo se emplean estas aleaciones con composiciones especiales no normalizadas de alto contenido en Si o hipereutécticas.

GRUPO AL-SI-MGCon la adición de pequeños porcentajes de Mg, las aleaciones Al-Si se convierten enbonificables, y consiguen valores de resistencia y dureza considerablemente mayores y mejoran la maquinabilidad. El tratamiento térmico tiene lugar en la fundición sobre la pieza moldeada antes de ser mecanizada. Una de las representantes principales de esta familia es la AlSi10Mg, utilizada en motores y máquinas. La aleación AlSi7Mg es más resistente y de mejor maquinabilidad a costa de una menor facilidad de moldeo.

GRUPO AL-SI-CU

Las aleaciones de esta familia tienen multiplicidad de aplicaciones cuando las característicasmecánicas exigidas son más altas que las de los anteriores grupos, incluso a temperaturasmoderadamente altas. Se funden fácilmente (posibilidad de formas complicadas), se trabajan bien (buena maquinabilidad), pero no presentan la misma resistencia a la corrosión y a los agentes químicos que los grupos anteriores (presencia de Cu). Contenidos más altos de Si aumenta la colabilidad del molde, mientras que contenidos más elevados de Cu mejoran lamaquinabilidad y las posibilidades de pulimento. Las aleaciones más empleadas son AlSi5Cu3 de resistencia más elevada y apta para moldear en arena o coquilla, y AlSi8Cu3 que prácticamente se ha convertido en un estándar del moldeo por inyección.

GRUPO AL-MGLas aleaciones de este grupo se caracterizan por una gran resistencia a la corrosión, incluso en agua de mar y en atmósfera salina. Tienen una buena maquinabilidad, pueden pulirse bien y admiten la anodización con finalidades decorativas. Sus principales campos de aplicación se encuentran en la construcción naval, las industrias química y alimentaria, y también objetos decorativos. Debido a que mediante moldeo, no es necesaria la conformación por deformación en frío, se puede aumentar el porcentaje de Mg, que hace bonificables estas aleaciones.

No tienen, sin embargo, un moldeo fácil (especialmente en contenidos de >7% de Mg); pequeñas adiciones de Si facilitan la colabilidad, pero empeoran la apariencia en la anodización. La aleación AlMg10, bonificable, a su excelente resistencia a la corrosión une unas excelentes características mecánicas y una gran resistencia al choque; asimismo, como ya se ha dicho, su desmoldeo requiere cuidados especiales. LA aleación que ofrece más posibilidades de aplicación es AlMg3, de moldeo más fácil a pesar de que disminuyen las características mecánicas.

GRUPO AL-CUPor medio del tratamiento térmico (el Cu posibilita la bonificación), las aleaciones de estegrupo consiguen las características mecánicas más elevadas de entre los aluminios de moldo (resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento, tenacidad, resistencia al desgaste), especialmente a elevadas temperaturas. Asimismo, las características generales de moldeo (colabilidad, resquebrajamiento en la contracción y compacidad) son algo bajas (sobretodo para >5% de Cu) y además, oponen dificultades a ser conformados en coquilla a causa del gran intervalo de solidificación y de la elevada tendencia a formar grietas por defectos térmicos. Por todo ello hace falta un diseño muy cuidadoso de las piezas que tenga en cuenta las condiciones de moldeo.

Se emplean en piezas de vehículos y máquinas con altas solicitaciones mecánicas, sometidas a choques o a desgaste (poleas de correa trapezoidal) y se hacen ineludibles en piezas que trabajan en caliente. Las aleaciones más habituales de este grupo son el AlCu4MgTi, aleación de aluminio estándar de características mecánicas elevadas y resistente al choque, para una gran cantidad de piezas, carcasas y elementos estructurales moldeados en arena o en coquilla; y el AlCu4Ni2Mg utilizado para piezas moldeadas en molde de arena o en coquilla que requieran una elevada resistencia mecánica a temperaturas de hasta 300 °C, con coeficiente de dilatación bajo (culatas, émbolos).

GRUPO AL-ZN-MGLa característica más relevante de este grupo es su capacidad de auto templarse sinnecesidad de solubilización, seguido de una maduración natural (diversas semanas) o artificial (diversas horas), hecho que facilita la fabricación de piezas de grandes dimensiones con buenas características mecánicas, tenacidad, maquinabilidad, estabilidad dimensional, y resistencia a la corrosión. La aleación más frecuente es la AlZn5Mg, para piezas moldeadas en arena o en coquilla.

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 0,12% de cobre para aumentar su resistencia. Tienen una resistencia aproximada de 90 MPa. Se utilizan principalmente par trabajos de laminados en frío

ALEACIONES SIN TRATAMIENTO TERMICO

ALEACIONES PARA FORJA

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 kpsi (110 MPa) en condiciones de recocido. Se utilizan en componentes que exijan buena mecanibilidad.

Aleaciones 4xxx . La principal aplicación de las aleaciones aluminio-silicio son la fundición de piezas difíciles, pero buenas cualidades de moldeo, y la fabricación de piezas para la marina, por su resistencia a la corrosión. Pero no se emplean para piezas ornamentales porque ennegrecen con el tiempo.

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 kpsi (193 MPa) en condiciones de recocido.

ALEACIONES CON TRATAMIENTO TERMICO

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 64 kpsi (442 MPa) y se utiliza en la fabricación de estructuras de aviones. Algunas de estas aleaciones se denominan duraluminio.

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 kpsi (290 MPa) y es utilizada para perfiles y estructuras en general

Aleaciones 7xxx . Los principales aleantes de este grupo de aleaciones son cinc, magnesio y cobre. Con un tratamiento T6 tiene una resistencia a la tracción aproximada de 73 kpsi (504 MPa) y se utiliza para fabricar estructuras de aviones.

Conclusión:

El aluminio es un elemento importante en la fabricación de piezas de bajo peso, pero su resistencia mecánica es baja.El aluminio se puede alear con otros elementos para adquirir características deseables en las piezas producidas (Dureza, resistencia mecánica, resistencia a la oxidación, soldabilidad…)