Materiales de ingeniería el aluminio, propiedades y

aplicaciones

Historia del aluminio•Aislamiento del aluminio 1827.

•Invención de procesos.-Hall-heroult.-Bayer.

•Etapas de obtención.

•Productores mundiales.

•Aplicaciones ingenieriles.-características físicas.

Características físicasMaterial metálico

no ferroso de color blanco plateado.

Posee una baja densidad, 2.7 g/cm

3 en estado puro.

Buenas propiedades eléctricas y de conducción de calor.

Es un material muy dúctil, y en aleación presenta buenas propiedades mecánicas.

Propiedades químicasPROPIEDAD VALOR

Número atómico 13

Estado de oxidación 3

Electronegatividad 1.5

Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras

Radio atómico 1.43 Armstrong

Masa atómica 26.98 g/mol

Punto de fusión 660°C

Punto de ebullición 2450°C

Descubridor Hans Cristian Oersted en 1825

Proceso de obtención del aluminioEl aluminio se obtiene de un mineral

llamado bauxita (compuesto de óxidos hidratados de aluminio).

Mediante el proceso Bayer se hace reaccionar la bauxita con hidróxido sódico caliente y posteriormente se le precipita y calcina para obtener alúmina (Al2O3).

Aleaciones de aluminioSi el aluminio es

aleado con otros elementos y se le realiza un conformado o tratamiento térmico, su resistencia aumenta considerablemente para tener aplicación útil en elementos de ingeniería.

Elementos aleantesELEMENTO PROPIEDAD

Cromo (Cr)En aleación con aluminio y otros elementos incrementa la

resistencia mecánica.

Cobre (Cu)Incrementa las propiedades mecánicas pero reduce la

resistencia a la corrosión.

Hierro (Fe)En cantidades controladas aumenta las propiedades

mecánicas.

Magnesio (Mg) Aumenta la resistencia tras el conformado en frío.

Manganeso (Mn) Incrementa las propiedades mecánicas.

Silicio (Si)Combinándolo con magnesio incrementa las propiedades

mecánicas.

Titanio (Ti) Incrementa propiedades mecánicas.

Zinc (Zn) Reduce la resistencia a la corrosión.

Clasificación de aleaciones de aluminio.Las aleaciones de aluminio pueden tener dos fines

distintos: para forja o conformado y para fundición.La norma UNE clasifica las aleaciones como de

moldeo o forja (L – 200), de fundición (L – 300) y de alta fusión (L – 400), mientras que la Asociación del Aluminio las clasifica de acuerdo al elemento aleante; fundición con la forma XXX.X y forja como XXXX, donde cada cifra designa un tipo de aleación y las dos últimas cifras designan la cantidad de elemento aleante principal.

Aleaciones de conformado (forja)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 de fundiciónSERIE 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 magnesio.

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).

Tratamientos térmicos de las aleaciones de aluminio.Las aleaciones de

aluminio deben ser tratadas térmicamente y forjadas para aumentar sus propiedades mecánicas.

Pueden ser tratadas térmicamente las aleaciones para forja de la serie 2000, 6000 y 7000.

El tipo de tratamiento térmico y acabado dados a la aleación se especifican en una nomenclatura adicional que consta de una letra y uno o dos números, que significan el tratamiento, el endurecimiento dado y el nivel de endurecimiento.

T6 - 2014

TIPOS DE TRATAMIENTO TERMICO

NOMENCLATURA TRATAMIENTO

F La aleación se encuentra tal y como se obtuvo.

OLa aleación se ha recocido y recristalizado para

máxima ductilidad.

H La aleación se ha endurecido por deformación.

TLa aleación se ha tratado térmicamente para producir

endurecimientos estables.

TIPOS DE TRATAMIENTO TERMICO DE ENDURECIMIENTO

NOMENCLATURA TRATAMIENTO

H1 Sólo endurecimiento por deformación.

H2 Endurecimiento por deformación y recocido parcial.

H3Endurecimiento por deformación y estabilizado

térmico.

TIPOS DE TRATAMIENTO DE ENDURECIMIENTO ESTABLE

NOMENCLATURA TRATAMIENTO

T1 Envejecimiento natural.

T3Tratamiento térmico en solución, trabajado en frío y

envejecido natural.

T4 Tratamiento térmico en solución y envejecido natural.

T5Envejecido desde el proceso de modelado en caliente y

envejecido.

T6 Tratamiento térmico en solución y envejecido artificial.

T7 Tratamiento térmico en solución y estabilizado.

T8Tratamiento térmico en solución, trabajo en frío y

envejecimiento artificial.

envejecimiento artificial, consiste en tratar el material a una temperatura critica, para luego en una rápida disminución de la temperatura conseguir el temple del material, para posteriormente aumentar su temperatura en 180 ºC.

Temple y envejecimiento

NIVELES DE ENDURECIMIENTO

NOMENCLATURA NIVEL DE ENDURECIMIENTO

2 Un cuarto

4 Medio

6 Tres cuartos

8 Endurecimiento total

Materiales de aporte

AWS COMPOSICION APLICACION

ER - 1100

Cu: 0.05 – 0.2%Mn: 0.05%

Si – Fe: 0.8%Zn: 0.1%Al: 99%

Usos generales en industria de alimentos, lácteos, refrigeración, unión, relleno y reparación de

planchas y piezas. Aleaciones 1060, 1350, 3003, 1100, entre otras

ER – 4043

Cu: 0.05%Mn: 0.05%Fe: 0.8%Ti: 0.2%

Mg: 0.05%Si: 4.5 – 6%

Zn: 0.1%Otros: 0.15%

Aluminio: Resto

Culatas y cárter de aluminio, envases y coladores químicos. Este material de aporte se adecúa a las aleaciones en las que no se conoce con certeza la

composición química de la misma. Aleaciones 2014, 3003, 6061, 4042, 4043, entre otras

AWS COMPOSICION APLICACIONES

ER – 5356

Cu: 0.1%Mg: 4.5 – 5%

Mn: 0.05 – 0.02%Cr: 0.05 – 0.02%

Si – Fe: 0.5%Zn: 0.1%

Ti: 0.06 – 0.2%Otros: 0.15%

Aluminio: Resto

Este material de aporte es el de mayor adaptación a la aplicación con mezcla de argón

y helio. Su resistencia la hace apta para ser aplicada en la reparación de estanques.

Aleaciones 5083, 5086, 5486, 5454, 5356, entre otras.

Aplicaciones del aluminioEl aluminio tiene un

gran campo de acción gracias a sus propiedades mecánicas, de resistencia a la corrosión, eléctricas, térmicas, de toxicidad y estéticas.

El aluminio es usado en la industria alimenticia, láctea, aeronáutica, automotriz, ingeniería civil, naval, militar, construcción de maquinaria, industria química, transmisión de electricidad, reflexión de luz, electrónica, etc. Es posible verlo en envases, máquinas, barcos, aviones, automóviles y muchos productos más.

USO DE ALEACIONES DE ALUMINIO

ELEMENTO ALEACIONES USO

Puro 1199, 1188, 1100Conexiones eléctricas, tanques para

químicos, metalización.

Cobre (Cu) 2014, 2219, 2024Tanques, transbordadores espaciales,

aviones.

Manganeso (Mn) 3004, 3003 Calderería, muebles, equipo médico.

Magnesio (Mg) 5056, 5356, 5183Estructural, hidráulica, carrocerías,

tanques contenedores.

Zinc (Zn) 7039, 7046, 7005Partes automotrices, artículos deportivos,

parachoques.

Silicio (Si) 4047, 4043, 4653 Electrodos, brazing, fundición.

Magnesio (Mg)Silicio (Si)

6013, 6061, 6063Extrusiones, chasis, intercambiadores de

calor, calderas

Perfiles de aluminio

Tubería de aluminio

Papel de aluminio

Envase de aluminio

Gracias