FUSION DE ALUMINIO


OBJETIVOS

Obtener algunas piezas de aluminio fundido en el horno de reverbero y analizar los defectos de las piezas fundidas.

GENERALIDADES

El alumino contiene generalmente impurezas de hierro, silicio y magnesio, estas impurezas aumentan su dureza y resistencia, si bien disminuyen el alargamiento.

Debido a la facilidad con que el aluminio se alea a otros metales y a que sus aleaciones pueden moldearse en frío y en caliente, soldarse, extruirse, forjarse, laminarse, etc., se emplean aleaciones de las composiciones más diversas. Por regla general, éstas se dividen en aleaciones para forja y aleaciones para moldeo. Ambos tipos se pueden someter a tratamientos térmicos para obtener propiedades especiales.

El aluminio y sus aleaciones se funden en hornos con crisol de grafito o de reverbero añadiéndose fundentes y desoxidantes especiales.

Durante la fusión estas aleaciones tienen tendencia a absorber hidrógeno y monóxido de carbono procedentes de la combustión del fuel-oil o del carbón utilizado en el calentamiento del horno resultando piezas porosas. Por esta razón es conveniente mantener alejado el metal fundido de los gases de la combustión prefiriéndose cuando no es posible utilizar el horno eléctrico, en que, queda eliminado totalmente este riesgo, hornos alimentados con gas u hornos de crisol donde la llama no entra en contacto con el metal.


Los hornos de fundición de aluminio donde el metal está en contacto con la llama del quemador si bien presenta grandes ventajas como su gran rapidez de fusión y gran producción horaria por kilogramo de combustible, resultan muy poco adecuados para la obtención de piezas sin porosidades y precisan una acción desgasificante enérgica y continua.

La desgasificación del aluminio fundido se realiza por una cloruración enérgica dentro de la masa fundida. En los grandes hornos de fundición se utiliza el sistema de cloruración introduciendo cloro a presión a través de unas toberas de forma parecida al proceso de oxidación en los convertidores. Este proceso de cloruración se complementa con un tratamiento a base de nitrógeno para eliminar los residuos del cloro.

En pequeñas instalaciones la desgasificación se realiza mediante la introducción de cloro en la masa fundida por medio de un tubo de grafito o más corrientemente por medio de pastillas de exacloretano, con lo cual se obtienen muy buenos resultados.

Siempre debe operarse manteniendo la superficie libre del aluminio fundido cubierta por una capa de fundentes protectores para evitar la oxidación, siendo el exacto control de temperatura un factor de gran importancia, especialmente en la fusión de aleaciones con metales que se oxidan fácilmente y los sobrecalentamientos pueden producir pérdidas considerables de metal con la consiguiente variación en la composición final y propiedades de las piezas obtenidas.

El aluminio y sus aleaciones presentan con frecuencia inclusiones metálicas y gaseosas que pueden alterar sus propiedades y resultar muy perjudiciales para la fundición. Estas impurezas metálicas como el calcio y el sodio, son a veces benéficas como sucede con el sodio en el afino de las aleaciones de aluminio y silicio o por el contrario, perjudiciales como ocurre cuando existe sodio en las aleaciones que contienen magnesio.

Las impurezas gaseosas, principalmente el Hidrógeno producen porosidades en las piezas fundidas. Otras impurezas no metálicas como el óxido en aleaciones que no son de primera fusión, reducen la fluidez del metal y producen discontinuidad en la estructura de la aleación debilitando las propiedades mecánicas de las piezas.
Existen una serie de productos denominados fundentes cuya misión es eliminar todas las impurezas efectuando un lavado y desgasificado o formar una capa protectora en la superficie del metal fundido protegiéndolo contra la oxidación, volatilización de algunos de sus componentes y de la absorción de gases.

Los fundentes de desescoriado, producen una capa de escorias fácilmente fusibles que arrastran consigo los óxidos metálicos y demás impurezas, separando efectivamente estos elementos perjudiciales del metal fundido.

Las aleaciones del Aluminio que contienen magnesio, deben llevar en la preparación de los moldes, una arena de revestimiento especial que contenga un inhibidor por que son muy propensas a reaccionar con el molde. El magnesio puede oxidarse muy fácilmente durante la fusión, por lo cual es necesario usar fundentes que no sólo protejan el baño, si no que limpien la aleación de óxidos.

Para evitar las reacciones con el molde deben emplearse arenas de revestimiento que contengan de 2% a 3% de ácido bórico o 2% de bifloruro amónico. Estas reacciones se pueden diagnosticar por las zonas manchadas que se extienden hacia el centro de la pieza a partir de la superficie y que se descubren en las piezas rotas.


Trabajo a realizar:

- Elaborar moldes para colar piezas en aluminio.
- Fundir aluminio suficiente en el horno de reverbero.
- Tomar la temperatura en el caldero de colada.
- Vaciar el aluminio a los moldes.
- Desmoldear las piezas y analizar los defectos de fundición.
- Calcular el rendimiento térmico del horno de reverbero y la eficiencia de la colada.


CUESTIONARIO

1. Analice detenidamente la presencia de los defectos observados en las diferentes piezas fundidas (mínimo 10 piezas) y diga cuáles son sus causas y la forma de evitarlos: llenado incompleto de los moldes, sopladuras, porosidades, inclusiones de arena, defectos superficiales debido a la erosión del molde, fractura de grano grueso, rechupes, gotas frías y contracciones.

2. Qué aleaciones de aluminio son apropiadas para la colada?. Identifique dichas aleaciones en los diagramas de equilibrio con sus temperaturas óptimas de colada y las características de las fases y constituyentes a la temperatura ambiente.

3. Con qué nombres se encuentran los diferentes desoxidantes, desgasificantes, y fundentes del Alumino en el comercio?.

4. Describa brevemente el proceso de obtención de alumino a partir de la Bauxita

5. Haga una descripción del horno utilizado en la fusión del aluminio.

PRESENTACION.PPT