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ALUMINIO

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Aluminio

Es un material blando, no magnético se caracteriza por ser muy ligero, de bajo punto de fusión, de alta conductividad térmica y eléctrica. Resistencia: Depende de su composición y de los tratamientos térmicos y mecánicos que se le hayan aplicado . Resistencia a la corrosión: El aluminio se combina fácilmente con el oxigeno y se vuelve resistente a la corrosión por la película transparente de oxido de aluminio que se forma rápidamente y que es relativamente inerte a toda acción química posterior . Tipos y Usos El aluminio se utiliza como componente de:

Latón: Aumenta la fluidez, la resistencia mecánica y la dureza, le da color brillante.

Bronce: Aumenta la resistencia a la tensión y a la corrosión; le da color oro pálido.

Oro: Cambio de color

Acero: Desoxidante, aumenta la resistencia mecánica y la resistencia al Calor: recubrimientos protectores.

El aluminio es el metal de mayor abundancia en la superficie terrestre

Propiedades:

Liviano

No se oxida

No es magnético

No toxico

100% reciclable

Excelente propiedades mecánicas

Versátil

Alta conductividad térmica y eléctrica. Se adecua para muchas aplicaciones dentro de la industria eléctrica, su baja temperatura de fusión unido a su elevada temperatura de ebullición hacen

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al aluminio un material perfecto para la fundición debido a su alta plasticidad, aunque las propiedades mecánicas varían enormemente.

El aluminio es un metal que reúne una serie de propiedades mecánicas excelentes dentro del grupo de los metales no férreos, de ahí su elevado uso en la industria.

Dentro del ciclo vital del aluminio, éste se encuentra actualmente en la etapa de madurez, es decir su producción está estabilizada desde hace un par de décadas, aunque en la industria de la automoción su uso es cada vez mayor. Esta aparente contradicción se debe a que está siendo sustituido por nuevos materiales, como los polímeros o los materiales compuestos, en aplicaciones en las que hasta ahora se había utilizado el aluminio. Esto mismo ocurre en mayor medida con los metales ferrosos, donde su producción sí ha disminuido, al verse sustituidos por los nuevos materiales o por el propio aluminio, es el caso de los automóviles o motocicletas, donde cada día aparecen más motos con bastidores de aluminio y coches con suspensiones, partes del chasis y carrocería fabricados con aluminio.

El aluminio, cuando se habla de aluminio se tiene en cuenta todas sus aleaciones, satisface como ningún otro metal las actuales demandas que se piden a un material estructural como son:

La ligereza, la densidad del aluminio (2,70 g/cm) es realmente baja comparada con la del hierro (7,90 g/cm).

La buena resistencia mecánica de algunas de sus aleaciones, incluso a altas temperaturas, lo que hace que esté legando a sustituir a aleaciones de titanio en el mundo aeronáutico, donde la ligereza unido a la resistencia mecánica son factores importantísimos.

Muy buena resistencia a la corrosión gracias a la película de alúmina, que se forma en su superficie de forma espontánea y lo protege de la corrosión.

Una propiedad cada vez más en alza como es la reciclabilidad donde el aluminio destaca especialmente, ya que si bien el aluminio es el metal más abundante en la corteza terrestre, el proceso de obtención del aluminio requiere una alta cantidad de energía en comparación con otros metales como puede ser el acero, pero esta cantidad de energía se reduce enormemente en el proceso de producción secundaria ( reciclaje) para el caso del aluminio, provocando que la industria lo tenga muy en cuenta a la hora de ahorrar dinero en forma de energía.

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Como propiedades físicas del aluminio caben resaltar, su alta conductividad térmica y eléctrica, esta última le hace adecuado para muchas aplicaciones dentro de la industria eléctrica, su baja temperatura de fusión unido a su elevada temperatura de ebullición hacen al aluminio muy apto para la fundición.

Aleantes y clasificación de las aleaciones del Aluminio

Las propiedades del aluminio dependen de un conjunto de factores, de estos, el más importante es la existencia de aleantes. Con la excepción del aluminio purísimo (99,99 % de pureza), técnicamente se utilizan sólo materiales de aluminio que contienen otros elementos. Aún en el aluminio purísimo, las impurezas (Fe y Si) determinan, en gran medida, sus propiedades mecánicas.

Los elementos aleantes principales del aluminio son: cobre (Cu), silicio (si), magnesio (Mg), zinc (Zn) y manganeso (Mn):

En menores cantidades existen, frecuentemente, como impurezas o aditivos: hierro (Fe), cromo (Cr) y titanio (Ti). Para aleaciones especiales se adiciona: níquel (Ni), cobalto (Co), plata (Ag), litio (Li), vanadio (V), circonio (Zr), estaño (Sn), plomo (Pb), cadmio (Cd) y bismuto (Bi).

La clasificación del aluminio y sus aleaciones se divide en dos grandes grupos bien diferenciados, estos dos grupos son: forja y fundición. Esta división se debe a los diferentes procesos de conformado que puede sufrir el aluminio y sus aleaciones.

Dentro del grupo de aleaciones de aluminio forjado encontramos otra división clara, que es la del grupo de las tratables térmicamente y las no tratables térmicamente. Las no tratables térmicamente solo pueden ser trabajadas en frío con el fin de aumentar su resistencia.

A continuación aparecen dos cuadros con los grupos básicos para las aleaciones de forja y fundición, además hay unas designaciones para especificar el grado de endurecimiento que no serán comentadas por ser demasiado específicas y no venir al caso en el tema de este trabajo.

Conviene señalar que, dentro de las aleaciones para forja, los grupos principales de las no tratables térmicamente son: 1xxx, 3xxx y 5xxx. Dentro de las tratables térmicamente los grupos principales son: 2xxx, 6xxx y 7xxx. En esta ultima división, se encuentran las aleaciones de aluminio con

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mayores resistencias mecánicas, los grupos 2xxx y 7xxx, por lo que son las aleaciones más indicadas para este trabajo. Al final de este, se hará una mención especial a estos dos grupos y sus características mecánicas.

A continuación se encuentran las aleaciones de aluminio para forja y fundición con sus composiciones químicas y propiedades mecánicas más típicas. Especial mención, como se comentaba antes, a las aleaciones 2024 y 7075 que son muy utilizadas en situaciones que requieren máxima resistencia mecánica junto con ligereza.

Propiedades mecánicas:

Las propiedades mecánicas o propiedades de resistencia mecánica sirven en la mayoría de los casos como base para dictaminar sobre un material metálico, con vistas a un fin de aplicación concreto. A continuación se da un resumen de las propiedades mecánicas más importantes del aluminio no sólo sometido a esfuerzo continuo sino también, oscilante y por golpe.

Dureza: la mayoría de las veces se da en los materiales de aluminio la dureza Brinell(la medición de la dureza de un material mediante el método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar, El indentador usado es una bola de acero templado de diferentes diámetros. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele utilizar una bola de acero de 10 a 12 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3.000 kilopondios), a causa de la sencillez de su determinación. Los valores de la dureza Brinell se extienden desde HB=15 para aluminio purísimo blando hasta casi HB=110 para AlZnMgCu 1,5 endurecido térmicamente, es decir, aleación 7075. Los valores de la dureza determinados por otros métodos, como el Vickers(El ensayo de dureza Vickers, llamado el ensayo universal, es un método para medir la dureza de los materiales. Sus cargas van de 5 a 125 kilopondios (de cinco en cinco). Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136º.

Se emplea para láminas delgadas hasta 0,15 mm (0.006 pulgadas) y no se lee directamente en la máquina)

o el de Knoop(Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con la profundidad de señales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que se le ejerce una fuerza standard.), apenas tienen significado práctico en este metal. De vez en

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cuando se utiliza la microdureza, una variante del método Vickers, para determinar la dureza de capas anodizadas.

Resistencia en el ensayo de tracción: los importantísimos valores característicos que se obtienen en el ensayo de tracción para juzgar las propiedades resistentes de los materiales metálicos en general, son aplicables a los materiales de aluminio. Generalmente estos valores son el límite elástico 0,2%, la resistencia máxima a la tracción, el alargamiento a la rotura, así como la estricción de ruptura.

En general, la resistencia aumenta con el aumento en elementos de aleación. Los dominios de la resistencia en cada aleación surgen, ante todo, como consecuencia de los aumentos de resistencia que se consiguen por deformación en frío o endurecimiento por tratamiento térmico. Los distintos elementos de aleación actúan de modo muy diferente en cuanto al aumento de resistencia. A continuación se muestran dos gráficos que resumen la resistencia a la tracción de las aleaciones de aluminio, tanto para forja como para fundición.

Al aumentar la resistencia, aumenta el límite 0,2% más deprisa que la resistencia a la tracción, independientemente del mecanismo que motive el aumento de la resistencia. Este aumento se nota especialmente cuando el aumento de resistencia tiene lugar por deformación en frío. En general no se desean altas relaciones entre los límites elásticos (límite 0,2% y resistencia máxima) ya que expresan un comportamiento relativamente quebradizo del material, razón fundamental por la que no se puede aumentar de forma arbitraria la resistencia de un material metálico. A continuación se muestra un gráfico con un ejemplo de esta relación para diferentes aleaciones de aluminio para forja:

Resistencia a la compresión, a la flexión, al corte y a la torsión: en los materiales alumínicos se puede admitir que el valor del límite de aplastamiento 0,2% (parámetro de la resistencia a la compresión) es igual al valor del límite elástico 0,2% de tracción. La resistencia a la compresión o el límite de aplastamiento 0,2% tienen importancia principalmente en las piezas sometidas a compresión tales como cojinetes de fricción.

La resistencia a la flexión en las aleaciones de aluminio se tiene en cuenta para las de fundición, en aquellos casos en que, al realizar el ensayo de tracción no es posible determinar el límite elástico con suficiente exactitud a causa de su pequeño valor.

La resistencia al cizallamiento es importante para el cálculo de la fuerza necesaria para el corte y para determinadas construcciones. No existen

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valores normalizados. Generalmente está entre el 55 y 80 % de la resistencia a la tracción.

Casi nunca se determina la resistencia a la torsión, si se considera una distribución lineal de tensiones, puede considerársela igual a la resistencia al cizallamiento.

Propiedades resistentes a temperaturas elevadas: al aumentar la temperatura, disminuyen la resistencia a la tracción, el límite elástico y la dureza, en tanto que, en general, aumenta el alargamiento de rotura y la estricción de rotura. El factor tiempo juega un papel esencial en la determinación de valores de resistencia para altas temperaturas. Esta influencia se exterioriza de dos maneras:

Cambios de estado. Bajo la influencia de temperaturas elevadas se pueden producir modificaciones permanentes en la estructura de los materiales que han experimentado endurecimiento por deformación en frío, estas traen consigo una disminución de la resistencia mecánica.

Procesos de fluencia. A temperaturas elevadas el material puede experimentar deformaciones lentas bajo la acción de cargas en reposo, aumentando la velocidad en el cambio de forma con el incremento de la temperatura y de la tensión. Al mismo tiempo pueden surgir tensiones por debajo de la resistencia a la tracción o del límite elástico 0,2%.

En la figura hay ejemplos de los diversos valores obtenidos de la dependencia entre la temperatura y el tiempo.

Características de resistencia a bajas temperaturas: el comportamiento de los metales a bajas temperaturas depende fundamentalmente de la estructura de su red cristalina. El aluminio con su red FCC (ó CCC) tiene la misma estructura que el cobre, el níquel o los aceros auténticos, por eso no se presentan nunca en las aleaciones de aluminio a temperaturas bajas las complicaciones (rápido descenso de la resiliencia, entre otras) que tienen lugar en los metales BCC, sobretodo en los aceros ferríticos.

En las dos primeras figuras se representan la variación de la resistencia a la tracción, del límite 0,2% y del alargamiento de rotura del aluminio puro a bajas temperaturas. En las siguientes tres figuras se representa la influencia de la temperatura hasta -196 C, sobre las propiedades resistentes de algunas aleaciones AlMg y AlMgMn en estado blando.

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Resistencia a la fatiga: la fatiga depende de una serie de factores. Además de la composición, estado y procedimiento de obtención del material, hay que considerar la clase y frecuencia de las solicitaciones y, especialmente, la configuración de los elementos constructivos (distribución de fuerzas, tensiones máximas, superficie). La denominación "resistencia a la fatiga" se utiliza como concepto genérico para todos los casos de solicitud alternativas.

Para el aluminio el límite de ciclos de carga está fijado en 10. Los ensayos se hacen casi siempre con 5 10 ciclos. Los resultados de los ensayos de fatiga alternativa presentan siempre una dispersión que no se disminuye aunque se utilicen métodos más precisos de medición. Se deben, principalmente, a contingencias casuales que intervienen al originarse la primera fisura y prosiguen en las fases iniciales de su expansión.

Influencia del material. La resistencia a la fatiga se aumenta mediante la formación de soluciones cristalinas, la conformación en frío y el endurecimiento. En las aleaciones de aluminio para laminación y forja existe una clara diferencia entre las no endurecibles y las endurecibles. Esto se manifiesta en el siguiente gráfico, donde la aleación AlMg es la no endurecible térmicamente y la AlZnMgCu es la endurecible térmicamente.

Influencia de la solicitación. Al juzgar los valores de la resistencia a la fatiga se ha de tener en cuenta el tipo de solicitación (tracción, compresión, flexión alternativa o rotativa) y, ante todo, la posición de la tensión media o la relación de tensiones respectivamente. Además, se ha de observar atentamente si se da la amplitud de resistencia a la fatiga o a la máxima tensión superior.

Además de los anteriores factores, también influyen en la resistencia a la fatiga, los máximos de tensión o efectos de entalladura, el estado superficial y del ambiente, la soldadura y la temperatura.

Mecánica de la rotura. Tenacidad: el comportamiento en cuanto a la resistencia a la rotura de un material es importante. En los elementos de construcción se presupone que existen siempre fisuras de un determinado tamaño y que se dimensionan los elementos de tal modo que estas fisuras no sobrepasan una magnitud crítica, dentro de un período de vida previsto y sobre todo, que no aumenten de modo inestable. La carga puede ser monótona estática u oscilante. También se puede tener en cuenta la carga de fluencia (método más apropiado para los materiales de aluminio) o las grietas de corrosión bajo tensión.

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El valor característico utilizado con más frecuencia es el de la tenacidad a las fisuras K, definido para el estado de tensiones uniforme como la concentración de tensiones crítica en la punta de la fisura, que ocasiona la continuación del crecimiento de la misma. Los valores altos de K significan alta tenacidad, siendo favorables, cuando también son elevados los valores de resistencia a la tracción y el límite elástico.

Entre los valores de resistencia habituales obtenidos del ensayo de tracción y la tenacidad a las fisuras no existe, en general, ninguna dependencia. Desde el punto de vista cualitativo, la tenacidad alas fisuras desciende al aumentar la resistencia. El objetivo de la investigación de los materiales es desarrollar los que tengan más resistencia y al mismo tiempo mayor tenacidad a la rotura.

Resistencia al desgaste: la resistencia a la abrasión o al desgaste de los materiales de aluminio es particularmente baja en el rozamiento en seco. No existe relación entre dureza y resistencia mecánica por un lado y resistencia a la abrasión por el otro.

Los materiales de aluminio sometidos a rozamiento, en determinadas circunstancias de funcionamiento, muestran un comportamiento aceptable como prueban las numerosas aplicaciones que tienen en cojinetes de fricción y émbolos. Debe mencionarse también que el desgaste se puede reducir drásticamente por un tratamiento superficial apropiado.

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Influencia de los tratamientos térmicos y mecánicos en las propiedades mecánicas

Deformación en frío: la resistencia a la tracción, el límite elástico 0,2% y la dureza aumentan por deformación en frío, mientras que el alargamiento a la rotura y la estricción a la rotura, disminuyen. El curso típico, en función del grado de deformación, lo muestra la siguiente figura:

Se reconoce en ella que el límite elástico 0,2% sube con la deformación en frío más fuertemente que la resistencia a la tracción, aproximándose cada vez más a esta de modo que se llega casi a una rotura por fragilidad sin deformación, lo que supone que la deformación en frío tiene sus limitaciones. El comportamiento en cuanto al aumento de resistencia por deformación en frío depende de la composición. También juegan un papel importante el estado de la estructura antes de la deformación y el tipo de deformación, la velocidad y la temperatura de trabajo.

Mediante la deformación en frío se pueden modificar también otras características como la conductividad eléctrica, que disminuye muy poco. La influencia de una deformación en frío sobre la resistencia a la corrosión es escasa.

Ablandamiento: mediante recocido a elevadas temperaturas se elimina la acritud en los metales deformados en frío, lo que supone, que el aumento de la resistencia conseguida con la deformación en frío, se puede aminorar en mayor o menor medida. Una eliminación total de la acritud hasta conseguir el estado inicial se produce cuando el recocido se realiza a temperaturas por encima del umbral de la recristianización. A temperaturas por debajo de este umbral aparece solamente una eliminación parcial del ablandamiento (regeneración). La siguiente figura muestra una curva típica de ablandamiento basada en el curso de la curva de resistencia a la tracción, del límite elástico 0,2% y del alargamiento a la rotura para AlMg3 como función de la temperatura de recocido para una duración constante de recocido. Bajo estas circunstancias se supone que comienza la recristianización a unos 240 C. El curso exacto de la curva de ablandamiento depende, además del material, muy fuertemente del nivel de la deformación en frío sufrida. Otras magnitudes que influyen son: el tiempo de recocido, la velocidad de calentamiento y el estado de la estructura antes de la conformación, es decir, los tratamientos térmicos y mecánicos sufridos, a los que se le puede añadir el procedimiento de fundición que se haya seguido en el material de partida.

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Recocido de ablandamiento, estabilización: el recocido de ablandamiento sirve para transformar materiales a un estado de resistencia muy baja y alto alargamiento. Se realiza de ordinario para facilitar trabajos de conformación o para hacerlos posible. En los materiales endurecidos en frío, el recocido de ablandamiento consiste en un recocido de recristianización, habiendo de tenerse en cuenta el tamaño de grano, la duración del recocido, el nivel del grado de deformación en frío y los recocidos intermedios.

Normalizado: el normalizado sirve para la eliminación de tensiones propias, que pueden surgir debido a un rápido enfriamiento de las piezas al colarlas, por enfriamiento rápido después del proceso de endurecimiento o por trabajo mecánico. Debido a las tensiones propias, pueden producirse deformaciones en las piezas.

Las temperaturas a aplicar en el normalizado térmico son relativamente bajas, ya que de otro modo hay que contar con una merma de la resistencia mecánica no tolerable.

El tratamiento de normalizado es tanto más activo cuando más alta es la temperatura y más largo el tiempo de recocido, aunque deben tenerse en cuenta las posibles modificaciones permanentes de las propiedades del material. El normalizado debe realizarse siempre antes de mecanizar la pieza o al menos antes de la última operación, debido a que está ligada a una deformación permanente.

Recocido total, homogeneización: con los recocidos totales se pretende conseguir una eliminación de las tensiones propias del producto fundido, un equilibrio de los granos segregados y una disolución de los constituyentes estructurales eutécticos en los bordes de los mismos. Además el recocido total sirve con frecuencia para conseguir una disgregación regular de elementos disueltos en estado de sobresaturación, especialmente Mn y Fe, que influyen sobre el comportamiento en la recristianización y en la confortabilidad en caliente. Finalmente en las aleaciones endurecibles se consigue disolver los elementos de aleación que provocan el endurecimiento. Estos se depositan de nuevo, en el siguiente enfriamiento, que no suele ser rápido. Además si se realiza correctamente el proceso, la distribución tiene lugar de tal forma que, mediante un temple posterior, la disolución tiene lugar de forma rápida y total.

El recocido total puede colaborar, por lo tanto, a la disminución de las fuerzas necesarias para la conformación en caliente, a una tendencia hacia el ablandamiento uniforme y recocido de ablandamiento y a un mejoramiento de la confortabilidad en frío.

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Endurecimiento por precipitación: es el tratamiento térmico más importante que se aplica a las aleaciones de aluminio. Este tratamiento eleva notablemente la resistencia mecánica de las aleaciones de aluminio endurecibles por tratamiento térmico.

El endurecimiento por precipitación tiene lugar, fundamentalmente en tres fases:

1. Por calentamiento a temperatura elevada se disuelven en la solución sólida de aluminio la mayor parte de los componentes de la aleación, que provocan el endurecimiento (recocido de disolución).

2. Por enfriamiento rápido, la solución sólida, enriquecida en estos componentes de la aleación se transforma, en primer lugar, en un estado sobresaturado (temple).

3. Por permanencia, a la temperatura ambiente o a una temperatura más elevada, se producen precipitaciones de la solución sólida sobresaturada, que provocan un aumento de la resistencia a la tracción, del límite elástico 0,2% y de la dureza (envejecimiento o maduración).

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Aplicaciones del Aluminio:

Arquitectura y construcción: Ventanas puertas marcos para puertas fachadas techos, cielorrasos divisiones

para cocinas y baños casas prefabricadas pasamanos, closet

amueblamiento urbano

Transportes:

Buses, trenes, botes, aviones, furgones contendedores remolque bicicletas

motocicletas

Industria automotriz:

Carrocería, bloques para motores, radiadores copas, biseles

Refrigeración y calefacción:

Condensadores, evaporadores, tubería, biseles, radiadores.

Envases y empaques:

Tapas, sellos inviolables, empaques tubos, latas

Industria electrónica:

Conductores eléctricos. Barras conductoras luminarias, lámparas,

bandejas porta cables, antenas transformadores cables y alambres,

equipos de sonido interruptores

Reciclaje de Aluminio Para la recolección y reciclaje de aluminio hay diferentes tipos de proveedores: la industria en general, fábricas, pequeños talleres, plantas de selección, minoristas o mayoristas, poniéndose de manifiesto una creciente internacionalización de este sector. Existen muchos tipos de aluminio distintos que se comercializa en el mercado de la recuperación, pero se pueden agrupar básicamente en cuatro: Los productos laminados (planchas de construcción, planchas de imprentas, papel de aluminio, partes de carrocerías de vehículos...), los extrusionado (perfiles para ventanas, piezas para vehículos...), los aluminios moldeados ya

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sean por gravedad o por inyección (piezas para motores, manubrios de las puertas, etc.), los trefilados para la fabricación de cables y otros usos. La industria también clasifica el aluminio en primario, cuando se extrae de su mineral bauxita, y de segunda fusión, cuando su materia prima básica son las chatarras y recortes de aluminio provenientes de aluminio ya usado y de recortes de fabricación El papel del recuperador Una vez llega el aluminio usado al recuperador, éste se encarga de darle la preparación óptima para su comercialización Es importante una buena clasificación del aluminio, para poder darle la mejor salida posible El aluminio " se destina a la fabricación de lingotes con destino a ser fundidos y moldeados, siendo el porcentaje más alto de los lingotes que se producen por las plantas de segunda fusión, aproximadamente un 70% del total de su producción. Las mismas salidas tienen las virutas de aluminio, procedentes del torneo de piezas fundidas. Comercializar con aluminio A la hora de comercializar con el aluminio, hay que tener en cuenta los factores que influyen en su precio. A priori, el más cotizado será siempre el material más puro, como es el caso del aluminio cable, que contiene un 99,7% de pureza, por lo que se puede destinar para cualquier otro uso. Es decir, cuanto más puro es el material, más salidas puede obtener. El precio está condicionado, además, por los diferentes materiales aleados que contiene la chatarra. El refinador Las refinerías de aluminio son el último eslabón de la cadena de reciclaje de este material. Normalmente sus compras exceden las 10 toneladas, por lo que sus suministradores son siempre recuperadores mayoristas. Cuando se ha llegado a un acuerdo de compra con ellos, se realizan análisis generales de la materia prima para verificar sus características.

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Además, cuando el material entra en la refinería, también se analizan muestras de cada camión para evitar introducir en el horno sustancias no indicadas para el proceso de producción de la refinería. En estas instalaciones, si funden botes de aluminio, por ejemplo, o cualquier otra chatarra con revestimiento, se produce la combustión de los mismos, siendo captados los productos de la combustión mediante unos filtros especiales por los que pasan los humos y así evitar la contaminación atmosférica. Para fundir este tipo de material se necesitan hornos especiales provistos de instalaciones de filtraje, que normalmente son más costosas que el propio horno. El producto final de las refinerías son los lingotes de aluminio, de medidas y aleación según la demanda del cliente. Temple del aluminio Algunas aleaciones pueden aumentar o disminuir sus propiedades mecánicas, en algunos casos es tratable térmicamente, otras aleaciones no lo permiten. Extrusión del aluminio Elementos principales: 1. Un dado extrusor permite obtener la forma deseada. 2. Aluminio como material para obtener un tramo de sección uniforme 3. Prensa hidráulica sirve para empujar el aluminio a través del dado. Mediante este proceso es posible obtener una alta precisión. El proceso de extrusión se evita pasos reduciendo los costos de la fabricación.

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Adonizado del aluminio Este proceso crea una película protectora y decorativa a los perfiles y artículos hechos de aluminio por medio de una película de oxido de aluminio (llamada capa anódica). Se forma en la superficie del aluminio que está sumergida en una solución acida electrolítica por la cual se hace pasar una corriente eléctrica. Pasos:

Limpieza/desengrase Solución de jabón para quitar el polvo y acondicionar el poro

Matizado / Mordentado Se sumergen los perfiles en una soda cáustica que pule químicamente la superficie de defectos menores y se quitan o se disminuyen, toma un acabado mate.

Desoxidado/neutralización Neutraliza el excedente de soda cáustica.

Anodizado Sumergen los perfiles en una solución de acido sulfúrico a una temperatura de veinte grados centígrados, entonces hacen pasar una corriente eléctrica. De esta forma se crea una capa de oxido de aluminio.

Coloreado El electro color es un proceso de coloreado orgánico hecho a base de compuestos orgánicos. (Rojos, azules, jades oro, cobre). Son menos resistentes a la intemperie; las tonalidades dependen del tiempo que el perfil permanezca sumergido en la solución del estaño.

Sellado Sellan los poros del aluminio para garantizar la durabilidad se sumergen los perfiles en una solución base de níquel. Tipos de anodizado •Clase1: Capa anódica de 0.7mil (18micras) •Clase 2: Capa anódica de0.4mil (10 micras).

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Pintura el polvo Recubrimiento de carácter electroestático en el cual la superficie de los perfiles de aluminio, bajo la acción de agentes químicos, se carga electro negativamente; la pintura en polvo se carga positivamente y es atraída por los perfiles de aluminio en las cámaras de contacto. Los perfiles son sometidos a altas temperaturas, la pintura se polimeriza crea una capa resistente a ambientes salinos, industriales, fuertemente irradiados por la luz solar y demás agentes atmosféricos. Precaución Manipulación Aluminio Agua condensada: La cual produce manchas. Se debe evitar el rozamiento con otros materiales. Contacto con el yeso y el cemento: El polvo de yeso o cemento dejan manchas blancas, no tiene prácticamente influencia sobre la resistencia del producto pero afecta su aspecto superficial. Contacto con la madera: Maderas como el roble y el castaño sufren reacción acida en presencia de la humedad. Es conveniente pintar o barnizar las maderas antes de que estén en contacto con el aluminio. Limpieza de perfiles de aluminio: Debe limpiarse con una solución de 50% vinagre y una toalla limpia. Tipos de perfiles:

Ángulos

Tubos: Cuadrados Rectangulares Circulares Platinas Canales

Barras: Redondas Cuadradas Hexagonales

Ventanas:

Corrediza: 100 400 5020 Apolo

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Celosía: L M-100 M-200 M-300 M-400 M-500 M-600 M-700 M-800 M-900 M-1000 M-1100 A A-A M-1200

Barras operadoras

Proyectante: Estándar 338 Snap

Puertas:

Corrediza: 8025 9000 10000

Portón Corredizo

Puerta de baño: Lisa Estándar Misceláneos Panamá

Puerta de lujo: Puertas de lujo Honduras

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Vidrio Fijo:

Vidrio fijo

20.1x50.8x-12

25.4x50.8x-11: Pesada / Liviana

44.5x25.4mm

25.4x76.2mm: Pesada / Liviana

25.4x101.6

44.45x76.2

44.5x101.6

Series: M-525 M525-3 M525-4 M-525-4 autorroscante.

26.14x48.60mm

Snap

Vidrio fijo M338 Sistemas en aluminio:

Oficinas: 30x30

Melina

Urnas

Rótulos

Alfombras

Carrocería

Refrigeración

Simulador

Acople

Pasamanos

Rejillas

Cedazo

Cielo suspendido: Pesado / Liviano

Escaleras

Fachada flotante

Vertical oculto

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Aluminio

Proveedor: Extralum Vidrio y Aluminio

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1 Cuadros dimensiones y perfiles www.extralum.com

Artículos a la venta: Los artículos a la venta se dividen en diferentes categorías las veremos a continuación. Los perfiles de aluminio se venden por metro lineal 6.4. No todos los perfiles los tienen en stock. Hay unos que tienen que mandar a producir. Para la producción hay que consumir un mínimo en material. También se vende por separado pero el precio aumenta. En Extralum no venden al detalle son distribuidores e intermediarios que ponen en contacto con los vendedores, en la mayoría de los casos los vendedores están ligados al igual a la venta de los vidrios. Las medidas están dadas en mm y en pulgadas.

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Acabados El aluminio tiene distintos acabados son los siguientes:

Acabado Código

Natural 10

Bronce Claro 35

Bronce Medio 37

Bronce Oscuro 40

Negro 90

Blanco 51

Bronce 56

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Industrial: Ángulos lados iguales

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Ángulos lados desiguales

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Tubos:

Cuadrados

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Rectangulares

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Circulares

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Platinas:

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Canales:

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Barras: Redondas

Cuadradas

Hexagonales

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Ventanas: Existen varios tipos de ventanas, usualmente se componen de diferentes tipos de perfiles en un mismo tipo de ventana. Ejemplo: Cargador: Piezas pegadas al concreto. Umbral: Por donde corre la ventana, al igual va pegada en el concreto. Jamba: Recibe la ventana. Hoja inferior y la superior: Arman la ventana. Vertical: va la cerradura

Corrediza 100

31

32

Corrediza 400

33

34

35

Corrediza 5020

36

37

38

Apolo

39

40

41

42

M-100

43

M-200

44

M-300

45

M-400

46

M-500

47

M-600

48

M-700

49

M-800

50

51

M-900

52

M-1000

53

M-1100

54

A

55

56

A-A

57

M-1200

58

Barras operadoras:

59

Proyectante:

Estándar

60

338

61

62

Snap

63

Puertas:

8025

64

65

66

67

9000

68

69

70

10000

71

72

73

74

75

76

Portón Corredizo

77

78

Puerta de baño: Lisa

79

80

Estándar

81

82

Misceláneos

83

Panamá

84

85

Puerta de lujo:

86

87

88

89

90

Puertas de lujo Honduras

91

92

Vidrio Fijo:

Vidrio fijo

93

94

95

20.1x50.8x-12

96

25.4x50.8x-11: Pesada

97

98

Liviana

99

44.5x25.4mm

100

25.4x76.2mm: Pesada

101

Liviana

102

25.4x101.6

103

104

44.45x76.2 Liviano

105

106

Pesado

107

44.5x101.6 Liviano

108

109

Pesado

110

111

Series: M-525

112

113

M525-3

114

115

M525-4

116

117

M-525-4 Autorroscante

118

26.14x48.60mm Snap

119

Vidrio fijo M338

120

Sistemas en aluminio: Oficinas 30x30

121

Melina

122

123

Urnas

124

Rótulos

125

Alfombras

126

Carrocería

127

128

129

130

131

132

133

134

135

Simulador

136

Acople

Pasamanos

137

Rejillas

138

Cedazo

139

Cielo suspendido Pesado

140

Liviano

141

Escaleras

142

143

Fachada flotante

144

Vertical oculto

145

Más información: Vidrio y Aluminio Extralum. Tel.: 2398429 E-mail: www.extralum.com Proveedor: Alumicentro S.A

Figura 3. Logo Alumicentro

El precio en Alumicentro es por Metro lineal las piezas son de 6.10

Ángulos: Ángulos especiales, con lados iguales o desiguales

Tubos: Tubos especiales, rectangulares o redondos

Canales: Canales especiales con esquinas redondas o cuadradas.

Platinas: Platinas decorativas con esquinas cuadradas o redondas.

Barras: Barras redondas sólidas, huecas, hexagonales.

Paneleria: Molduras de rótulos de 3”,4”, 6”.

Escaleras: Laterales, peldaños, respaldo.

Tuberías de riego: Tuberías especiales de riego desde 2” hasta 6”

146

Aplicaciones variadas Rieles de closet, molduras para terrazo, mesas, muebles, vitrinas, luminarias, maletas, dispensadores. Uniones, conectores, bisagras.

Suspensión de cielo: Perfiles para cielos suspendidos 2”,4” y 12

Carrocería: Pisa alfombras

Decoración: Cortineros, marcos.

Fachadas: Decoración de fachadas

Perfiles de refrigeración

Vidrios fijos

147

Ventanas proyectables:

Figura 3.1 Ventana proyectable

148

Ventanas corredizas:

Figura 3.2 Ventana corrediza

149

Ventanas guillotina:

Figura 3.3 Ventana guillotina

150

Puertas de correr:

Figura 3.4 Puertas de correr

151

Puerta de lujo:

Figura 3.5 Puerta de Lujo

152

Laminas: Lisas Lavradas Anti deslizantes

Tornillos Se escogen de acuerdo a la pieza que se requiere unir, depende del espesor del perfil; Los tornillos son de Acero.

Figura 3.6 Tornillo Acero 8x1-1/2 Ave PHI PUNTA DE BROCA

Figura 3.7 Tornillo Acero 10x1-1/2Ave PHI PUNTA DE BROCA

Figura 3.8 Tornillo de Acero 8x1-1/2 PAN PHI PUNTA DE BROCA

Articulo dimensiones

costos

Laminas1/6” 122x244 86.500

Laminas 1/8” 122x244 172.000

Laminas3/16”

122x244 261.000

Laminas ¼” 122x244 338.000

153

Figura 3.9 Tornillo de Acero 8x1-1/2 Ave PHI PUNTA DE BROCA

Guías: Es la pieza plástica evita el rozamiento de los perfiles de aluminio.

Figura 3.10 GUIA INFERIOR FIJA (577)

Figura 3.11 GUIAS SUPE.M-2000-8025(579)

Figura 3.12 GUIAS INF.M-2000-8025(578)

Figura 3.13 GUIA PLASTICA VC5020 15X39(580)

Figura 3.14 GUIAS PLASTICAS VC5020 (574)

154

Empaque de U: Es el que va colocado en el marco superior entre el perfil y el vidrio para evitar el contacto entre ellos.

Figura 3.15 Empaque U 6M

Figura 3.16 Empaque U 5M

Figura 3.17 Empaque U 5020

155

Figura 3.18 Empaque Vidrio de 6 mm.

Figura 3.19 Empaque cuña FF 115 m

Figura 3.20 Empaque Cuña FR 100 B

156

Figura 3.21 Empaque cuña Arqu.

Figura 3.22 Empaque Cuña AC 132

Figura 3.23 Empaque cuña celocia Mariposa

157

Figura 3.24 Empaque cuña celocia AV.

Figura 3.25 Empaque cuña zocalo

Figura 3.26 Empaque cuña puerta de lujo

158

Figura 3.27 Empaque cuña VC 526

Figura 3.28 Empaque cuña extradelgado

Figura 3.29 Empaque U vidrio de 6 mm

159

Figura 3.30 Empaque cuña puerta lujo

Figura 3.31 Empaque cuadrado de 1/2

Figura 3.32 Empaque cuña serie 304

160

Figura 3.33 Empaque cuña de 22 x 6 mm.

Figura 3.34 Empaque cuña

Figura 3.35 Empaque cordon estriado

161

Figura 3.36 Empaque cordon estriado

Figura 3.37 Empaque U Vidrio de 5/ 3/

162

Figura 3.38 Empaque U puerta

Figura 3.39 Empaque cuña celosía gris

Figura 3.40 Cordón estriado de 6.2 m.

163

Clasificación-tipos de aluminio

Con la excepción del aluminio purísimo (99,99 % de pureza), los objetos que nos rodean de aluminio contienen también otros elementos. Aún en el aluminio purísimo, las impurezas (Fe y Si) determinan, en gran medida, sus propiedades mecánicas. Los elementos aleantes principales del aluminio son: cobre (Cu), silicio (si), magnesio (Mg), zinc (Zn) y manganeso (Mn). En menores cantidades existen, frecuentemente, como impurezas o aditivos: hierro (Fe), cromo (Cr) y titanio (Ti). Para aleaciones especiales se adiciona: níquel (Ni), cobalto (Co), plata (Ag), litio (Li), vanadio (V), circonio (Zr), estaño (Sn), plomo (Pb), cadmio (Cd) y bismuto (Bi).

Cobre (Cu) Incrementa las propiedades mecánicas pero reduce la resistencia a la corrosión.

Silicio (Si) Combinado con magnesio (Mg), tiene mayor resistencia mecánica.

Magnesio (Mg) Tiene alta resistencia tras el conformado en frío. Zinc (Zn) Reduce la resistencia a la corrosión. Manganeso (Mn) Incrementa las propiedades mecánicas y reduce la

calidad de embutición. Hierro (Fe). Incrementa la resistencia mecánica. Titanio (Ti) Aumenta la resistencia mecánica. Cromo (Cr) Aumenta la resistencia mecánica cuando está combinado

con otros elementos Cu, Mn, Mg.

Existe cantidad innumerable de aleaciones de aluminio y no hay estándares mundiales que designan una clasificación objetiva de cada aleación, sino que existen distintas normas según distintas asociaciones alrededor del mundo. En Costa Rica y Centroamérica se utilizan las clasificaciones de la Aluminium Association (EEUU). Dentro de estas clasificaciones más generales se designan nombres específicos a distintas aleaciones según la compañía que los desarrolla y comercializa. Por ejemplo, la Aluminium Company of America (ALCOA), de EEUU, produce los Alcoa 14-S.T; 17-S.T; 24-S.T; 53-S.T; 61-S.T; y 52-5 ¾ H, cada uno con características determinadas. Así la Alcoa 61-S.T. tiene las siguientes: 1.Peso específico......................................................................................2,71 Ton/m3 2.Resistencia a la tracción....................................................................3150 kg/cm2 3.Límite de elasticidad...........................................................................2750 kg/cm2 4.Alargamiento proporcional...............................................................................15% 5.Módulo de elasticidad..............................................................E= 700.00 kg/cm2

164

Luego, una empresa mexicana llamada Fundición Trejo, se dedican a fabricar aleaciones bajo las normas internacionales AA (Aluminium Association), SAE y ASTM. Estas aleaciones escogidas, según ellos tienen las propiedades más apropiadas (baja densidad, resistencia a la corrosión, tensión, desgaste, impacto, modulo de Young ó elasticidad, tenacidad, etc.) y son las de mayor demanda internacional.

http://www.fundiciontrejo.com.mx/productos.html

Como otros metales, se hace distinción entre las aleaciones de forja (incluyen los de extrusión y laminación), por un lado, y los de moldeo, por otro. A pesar de la gran variedad de aleaciones de forja normalizados, el mercado ofrece una selección relativamente reducida a partir de la cual, siempre que sea posible, hay que hacer la selección. Hay más libertad en las aleaciones de moldeo, ya que en cada colada se puede ajustar a la composición deseada a partir de las proporciones utilizadas de lingotes aleación madre (lingotes para fundir, de composiciones sencillas definidas).

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.

1. Aleaciones de forja (laminación, extrusión). Los productos laminados

o extruidos se suministran en una gran diversidad de formas (chapas, planchas, bandas, barras, tubos, alambre de aluminio y una gran variedad de perfiles) 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

UNS No. AA

A03560 356.0

A03800 380.0

A03190 319.0

A07130 713.0

(Tenzaloy 613)

165

aluminio – litio. Conviene señalar que, dentro de las aleaciones para forja, los grupos principales de las no tratables térmicamente son: 1xxx, 3xxx y 5xxx. Dentro de las tratables térmicamente los grupos principales son: 2xxx, 6xxx y 7xxx. En esta ultima división, se encuentran las aleaciones de aluminio con mayores resistencias mecánicas, los grupos 2xxx y 7xxx.

Sub-grupos: No tratables térmicamente

a) Grupo Al Este grupo incluye los aluminios comerciales de diferentes

niveles de pureza superiores al 99,0%. Ninguno de ellos es tratable térmicamente (bonificable) y se usan recocidos o en diferentes grados de acritud. El Al-comercial se caracteriza por una buena resistencia a la corrosión, soldabilidad, facilidad de conformación y aptitud para la anodización, y se utiliza en la industria química, alimentaria y criogénica. La aleación más frecuente es el Al99,5 (1050 según AA), suministrado recocido (0), ¼ duro (H12) y ½ duro (H14). Para usos eléctricos hay una versión con contenidos severamente limitados de Ti, V, Cr y Mn, elementos que perjudicarían la conductividad eléctrica (62% IACS). Se designa por Al99, 5E (1350 s/AA) y se encuentra en el mercado en forma de hilo o de barra para trefilar.

b) Grupo Al-Mn La adición de un pequeño porcentaje de Mn al

aluminio proporciona aleaciones no bonificables, de mejor resistencia mecánica, muy buena resistencia a la corrosión, excelente soldabilidad y buena conformabilidad. Se presenta en forma de chapas, especialmente aptas para la embutición profunda (útiles de cocina), barras, perfiles, tubos, hilos y se utiliza en substitución del aluminio comercial cuando se requieren mejores propiedades mecánicas (latas de bebida, depósitos, muebles, tejados, señales de tráfico). El más usual es el AlMn1Cu (3003 según AA), mientras que la aleación AlMn1Mg1 (3004 según AA) con la adición de Mg adquiere una resistencia mecánica superior (recubrimiento de fachadas).

c) Grupo Al-Mg Este grupo destaca por ofrecer la máxima resistencia a

la corrosión (incluso en ambientes marinos), así como también por su soldabilidad y la aptitud por la anodización. Normalmente no se utiliza la bonificación por el poco incremento de la resistencia que reporta. El contenido de Mg influye positivamente en la resistencia, al mismo tiempo que disminuye rápidamente la ductilidad. La aleación más usual es el AlMg3 (5754 según AA), que se emplea en la fabricación de carrocerías de automóvil, vagones de ferrocarril, buques de barcos, depósitos, industria alimentaria; la aleación AlMg4,5Mn (5083 según AA), más resistente que la anterior pero más caro, se ha convertido en el material estándar para la

166

fabricación de depósitos criogénicos; la aleación AlMg1 (5005 según AA), más barato que los anteriores, se usa para el recubrimiento de fachadas de edificios; la aleación AlMg2,5 (5052 según AA) se utiliza en calderería y en conducciones de aluminio (condensadores, intercambiadores de calor) en la industria química. Sub-grupos: Tratables térmicamente

a) Grupo Al-Cu Las aleaciones de este grupo se usan en general en

estado de bonificación y se caracterizan por su elevada resistencia mecánica, pero también por la baja resistencia a la corrosión, la poca soldabilidad y la baja aptitud para la anodización. Se suministran en forma de barras para mecanizar o tocho para forjar en la prensa, y se utilizan en piezas de alta resistencia. Las aleaciones AlCu6BiPb (2011 según AA) y AlCu4PbMg (2030 según AA), que contienen pequeñas adiciones de Pb y suministrados en forma de barras, se utilizan para fabricar piezas de alta resistencia que requieran una excelente maquinabilidad, primero para dimensiones pequeñas (tornillería, barras roscadas, bridas) y el segundo para piezas de dimensiones mayores. La aleación AlCu4MgSi (2017 según AA) suministrada en barras y chapas y las aleaciones AlCu4SiMg (2014 según AA), y AlCu4Mg1 (2024 según AA) suministrados en barras, a menudo conocidos como duraluminios, se utilizan en piezas que requieran elevadas características mecánicas, como los elementos estructurales y fuselajes de aviones, chasis de vehículos pesados o aplicaciones análogas.

b) Grupo Al-Mg-Si Este grupo de aleaciones, con porcentajes de Mg y

Si, generalmente inferiores a 1% y bonificables, tiene unas propiedades de conformabilidad, soldabilidad, resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y aptitud para la anodización que, sin ser ninguno de ellos extraordinario, constituyen un compromiso muy equilibrado. La aleación AlMg0,5gSi (6063 según AA), es el material por excelencia de los perfiles extruídos especialmente para la construcción (marcos de puertas, ventanas, cierres metálicos), pero su resistencia mecánica es moderada; también es un buen conductor eléctrico y de propiedades mecánicas mejores que el Al99,5E. La aleación AlMg1SiCu (6061 según AA) y la aleación AlSi1MgMn (6082 según AA) que tiende a sustituirlo, se utilizan para piezas mecanizadas y forjadas de compromiso más moderado que los duraluminios, pero de mejor resistencia a la corrosión.

c) Grupo Al-Zn Contenidos de Zn superiores al 4% con elementos

secundarios (Mg, Cu, Cr, Mn) dan lugar a una familia de aleaciones bonificable de maduración artificial que proporciona las resistencias mecánicas mayores entre las aleaciones de aluminio. La aleación

167

AlZn4,5Mg1 (7020 según AA) es de características mecánicas moderadas dentro del grupo, pero de maquinabilidad y soldabilidad muy buenas y baja corrosión. Las aleaciones AlZn8MgCu (7049 según AA) y AlZn6MgCu (7075 según AA) que tienen características mecánicas más elevadas entre los aluminios, pero con una resistencia a la corrosión y una soldabilidad más bajas, se emplean en aviación, armamento, y tornillería de alta resistencia (especialmente el 7049), mientras que el 7075 también se emplea en equipo deportivo (palos de esquí, cañas de pescar, bicicletas de competición).

2. Aleaciones de aluminio de moldeo 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 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).

Las 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 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, no obstante 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). Sub-grupos: No tratables térmicamente

a) Grupo Al El 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 (57% IACS), mientras que los rotores de alta resistencia lo hacen con aleaciones de otros grupos, como el AlSi5Mg o el AlSi8Cu3.

168

b) Grupo Al-Si12 La adición de silicio (12%) da lugar a un incremento

de la fluidez del material fundido, a una disminución en fisuras y de la contracción en el enfriamiento, hechos que permiten diseñar piezas de formas complejas con cambios importantes de sección, con paredes desde muy delgadas a muy gruesas. Estas aleaciones tienen también una soldabilidad, y una ductilidad 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 (los sólidos normalmente se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse), 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 Silicio. Sub-grupos: Tratables térmicamente

a) Grupo Al-Si-Mg Con la adición de pequeños porcentajes de Mg, las

aleaciones Al-Si se convierten en bonificables, 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.

b) Grupo Al-Si-Cu Las aleaciones de esta familia tienen multiplicidad de

aplicaciones cuando las características mecánicas exigidas son más altas que las de los anteriores grupos, incluso a temperaturas moderadamente 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 aumentan la colabilidad del molde, contenidos más elevados de Cu mejoran la maquinabilidad 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

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inyección.

c) Grupo Al-Mg Las 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.

d) Grupo Al-Cu Por medio del tratamiento térmico (el Cu posibilita la

bonificación), las aleaciones de este grupo 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 (sobre todo 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 cuidado 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 300oC, con coeficiente de dilatación bajo (culatas, émbolos).

170

e) Grupo Al-Zn-Mg La característica más relevante de este grupo es su

capacidad de auto templarse sin necesidad de solubilización, seguido de una maduración natural (diversas semanas) o artificial (diversas horas), hecho que facilita la fabricación de piezas 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. 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.

1.TIPOS DE TRATAMIENTO TERMICO NOMENCLATURA TRATAMIENTO: F- La aleación se encuentra tal y como se obtuvo. O- La aleación se ha recocido y recristalizado para máxima ductilidad. H- La aleación se ha endurecido por deformación. T- La aleación se ha tratado térmicamente para producir endurecimientos estables.

2.TIPOS DE TRATAMIENTO TERMICO DE ENDURECIMIENTO NOMENCLATURA TRATAMIENTO: H1- Sólo endurecimiento por deformación. H2- Endurecimiento por deformación y recocido parcial. H3- Endurecimiento por deformación y estabilizado térmico.

3.TIPOS DE TRATAMIENTO DE ENDURECIMIENTO ESTABLE NOMENCLATURA TRATAMIENTO: T1- Envejecimiento natural. T3- Tratamiento térmico en solución, trabajado en frío y envejecido natural. T4- Tratamiento térmico en solución y envejecido natural. T5- Envejecido desde el proceso de modelado en caliente y envejecido. T6- Tratamiento térmico en solución y envejecido artificial. T7- Tratamiento térmico en solución y estabilizado. T8- Tratamiento térmico en solución, trabajo en frío y envejecimiento artificial.

4.NIVELES DE ENDURECIMIENTO NOMENCLATURA NIVEL DE ENDURECIMIENTO: 2 Un cuarto 4 Medio 6 Tres cuartos 8 Endurecimiento total

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En Costa Rica, Alumicentro es uno de los más grandes distribuidores de aluminio, y este a su vez le compra el aluminio a Aldeca, una empresa salvadoreña líder en cuanto a extrusiones de aluminio en Centroamérica. En su catálogo especifican que las aleaciones más utilizadas por ellos son las 6061 y 6063, las cuales cumplen con las más estrictas normas de calidad internacionales dadas por la Aluminum Association. La diferencia entre las aleaciones está en su composición química tal como se muestra a continuación:

Aleación Silicio Cobre Magnesio Cromo

6061 0.6 0.27 1 0.2

6063 0.4 0 0.7 0

Los perfiles extruidos con las aleaciones 6061 y 6063 son tratados térmicamente para obtener temples estables, según la aplicación de cada perfil. Las designaciones más comunes del temple de estas aleaciones son las siguientes: T-0, T-5 y T-6 (ver Procesos).

Procesos de producción

Extrusión El aluminio se funde con forma de lingote de aluminio cilíndrico y luego se coloca en una prensa de extrusión que lo transforma en la figura requerida. El proceso de extrusión consiste en aplicar una presión al lingote haciéndolo pasar por un molde (matriz), para conseguir la forma deseada. Una prensa hidráulica sirve para empujar el aluminio a través del dado. Cada tipo de perfil, posee un “molde” llamado matriz adecuado, que es el que determinará su forma. A medida que los perfiles extruidos van saliendo de la prensa a través de la matriz, se deslizan sobre una bancada donde se les enfría con aire o agua, en función de su tamaño y forma, así como las características de la aleación involucrada y las propiedades requeridas. Para obtener perfiles de aluminio rectos y eliminar cualquier tensión en el material, se les estira. Luego, se cortan en longitudes adecuadas y se envejecen artificialmente para lograr la resistencia apropiada. El envejecimiento se realiza en hornos a unos 200°C y están en el horno durante un periodo que varía entre 4 a 8 horas. En el caso de los tubos, luego de ser extruidos y enfriados se les aplica presión por medio de rodillos en una máquina que se llama conificadora. Esto compacta el tubo y le reduce el diámetro.

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Existen otros procesos adicionales que aumentan la resistencia de una extrusión de aluminio. Hay dos procesos de temple que son el tratamiento térmico en solución, y el envejecimiento. El temple T5 se consigue mediante envejecimiento de los perfiles que pasan a los hornos de maduración, los cuales mantienen una determinada temperatura durante un tiempo dado. Normalmente 185°C durante 240 minutos para las aleaciones de la familia 6060, de esta forma se consigue la precipitación del silicio con el magnesio en forma de siliciuro de magnesio (Si2Mg) dentro de las dentritas de aluminio, produciéndose así el temple del material. La temperatura de salida de extrusión superior a 510 °C para las aleaciones 6060 más el correcto enfriamiento de los perfiles a 250 °C en menos de cuatro minutos, es fundamental para que el material adquiera sus propiedades. El temple es medido por Durometros, con la unidad de medida llamada Webster o grados Websters. Después de estos procesos la pieza pasa a la esmeriladora, que es un cepillado fino que le da brillo. El anodizado es una opción para darle aún más protección contra la corrosión.

Moldeo por fundición

El aluminio fundido se vierte en moldes, hechos ya sea de arena de sílice (sand casting) o moldes metálicos (ya sea por gravedad o por inyección). En el caso de los moldes en arena de sílice, estos permiten la obtención de piezas de geometría complicada ya que ofrece la flexibilidad de utilización de todo tipo de modelos y la adaptación de sistemas de alimentación y colada. Se puede producir para una pieza unitaria o en serie. Para obtener las mejores propiedades de la arena para moldeo (densidad, permeabilidad, compactabilidad, dureza, resistencia a la compresión, corte, tracción, impacto, etc.) se controlan los parámetros críticos tales como: granulometría, humedad, relación de bentonitas, etc. Los moldes en arena-CO2 permiten un mejor control dimensional y acabado superficial, aunque su capacidad de producción es menor en comparación con el proceso de moldeo de arena de sílice. El proceso de moldeo por inyección es el más caro de todos, ya que exige un molde específico para cada pieza y una máquina de inyectar muy caros, no obstante 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).

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Laminación Previo al proceso de laminación, el aluminio tiene forma de un gran lingote o placa. Esta última es de sección rectangular, producida por colada semicontinua vertical y solidificación por enfriamiento directo. Se obtiene así una fina estructura de grano que le confiere óptimas propiedades para el proceso posterior de laminación en caliente. De este producto se obtienen chapas y láminas para distintos usos tales como menaje, estampados, papeles de aluminio, embalajes, etc. Este lingote o placa es calentado hasta unos 500ºC y pasado repetidas veces por laminadores en caliente (prensas hidráulicas). Este proceso reduce gradualmente, mediante aire caliente y presión mecánica, el espesor del lingote hasta unos 6mm, y una vez finalizado, el aluminio es enfriado y transportado a los laminadores en frío para su posterior tratamiento. Hay una gran diversidad de laminadores en frío. Grande también es la gama de productos que se obtienen, que llegan hasta espesores de 0.01mm. En general, el tipo de producto depende de la aleación utilizada, el proceso de deformación vía laminación y el tratamiento térmico aplicado al producto, ajustando así sus propiedades mecánicas y físicas. Los productos pueden ser agrupados en grandes categorías: laminados finos y laminados gruesos. Entre los primeros, se puede distinguir el papel de aluminio del resto de los laminados finos. Este tiene un espesor menor a los 0.2mm y es utilizado por lo general en la industria de packaging en envases o coberturas. También se lo utiliza en aplicaciones eléctricas, y como componente en aislamientos térmicos. El resto de los laminados finos, con espesores entre 0.2mm y 6mm se aplican de manera muy diversa en el sector de la construcción (sea en revestimientos o techos). También tienen como destino el sector de transporte (paneles laterales y estructuras de automotores, barcos y aviones). Los laminados gruesos tienen un espesor superior a los 6mm. Suele ser utilizado también en estructuras de aviones, vehículos militares y componentes estructurales de puentes y edificios. Las láminas de aluminio se suministran en rollos y como formatos (recortes, hojas).

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Repujado Este es un proceso que implica la deformación de una lámina de aluminio de cualquier pre-forma empujándola contra un molde macho. Las dos piezas giran en una especie de torno y el operario presiona la lámina con una gubia redondeada contra el molde metálico. El resultado es que la lámina va adaptando la forma del molde, de la manera que ocurre en el proceso de embutido de metales. Este proceso se utiliza para la creación de recipientes para cocina y ollas.

Tratamientos

Endurecimiento por deformación (H1) El endurecimiento por deformación o endurecimiento en frío es el aumento en la resistencia y la dureza de un metal debido a una deformación mecánica en la microestructura del metal. El material se endurece por una deformación plástica a nivel macroscópico que tiene el efecto de incrementar la densidad de dislocaciones del material. A medida que el material se satura con nuevas dislocaciones, se crea una resistencia a la formación de nuevas dislocaciones. Esta resistencia a la formación de dislocaciones se manifiesta a nivel macroscópico como una resistencia a la deformación plástica. En cristales metálicos, es usual que las dislocaciones formen una deformación irreversible a escala microscópica, y terminan por producir una reestructuración a medida que se propagan por la estructura del cristal. A temperaturas normales las dislocaciones se acumulan en lugar de aniquilarse, y sirven como defectos puntuales u obstáculos que impiden significativamente su movimiento. Esto lleva a un incremento en la resistencia del material y a la consecuente disminución en la ductibilidad. Explicado en otras palabras: 1) El aluminio posee dislocaciones en su estructura cristalina 2) Cuando se aplica una fuerza sobre el material, las dislocaciones se desplazan causando deformación plástica 3)Al moverse las dislocaciones, aumenta el número de estas presente en el material 4)Al haber más dislocaciones en la estructura del metal, estas se estorban entre sí, volviendo más difícil su movimiento. 5) Al ser más difícil que las dislocaciones se muevan, se requiere de una fuerza mayor para mantenerlas en movimiento. Se dice entonces que el material ha endurecido. Algunos de los grupos de aleación de aluminio (Al-comercial, Al-Mn, Al-Mg)

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sólo se pueden endurecer por deformación en frío, seguida o no de un recocido parcial o estabilización.

Recocido parcial (estabilización) (H2)

El trabajo en frío no sólo causa un aumento de las dislocaciones en la estructura del metal, sino que también causa la deformación de sus granos. La combinación de los granos deformados con el aumento de dislocaciones causa esfuerzos residuales dentro del material. Los esfuerzos residuales son las zonas de tensión o compresión que existen dentro de un material, sin que sean generadas por fuerzas externas. Los esfuerzos residuales pueden causar el debilitamiento del material, haciendo que falle a esfuerzos aplicados menores a su resistencia normal. El aumento de las dislocaciones y la deformación de los granos también puede causar cambios en las propiedades eléctricas y la resistencia a la corrosión del metal. El endurecimiento por deformación puede eliminarse proporcionando al aluminio un tratamiento térmico de recocido. Cuando el metal endurecido por deformación es calentado lentamente hasta una temperatura por encima del punto de recristalización tiene lugar un proceso de recuperación, recristalización y crecimiento de grano, y el metal se ablanda. Generalmente la temperatura de recristalización se encuentra entre un tercio y la mitad de la temperatura de fusión absoluta del metal o aleación, y depende de varios factores como por ejemplo la cantidad de trabajo en frío al cual fue sometido el material y la pureza de la aleación. La recristalización ocurre más rápido en los metales puros que en las aleaciones, por lo tanto al alear un metal se incrementa su temperatura de recristalización. Mediante la combinación de endurecimiento por deformación y recocido, pueden conseguirse grandes reducciones en la sección de un metal sin fractura. Sin embargo, si se aplican temperaturas por arriba de la temperatura de cristalización de una aleación, la devuelve a su estado inicial- o sea, revierte el proceso del endurecimiento por deformación.

Tratamientos térmicos (T1-8)

Tratamiento térmico en solución: método de tratamiento térmico que se usa para calentar una aleación a una temperatura específica por un determinado periodo para permitir que uno o más de los elementos de la aleación se disuelva en una solución sólida, y luego se enfría rápidamente. El tratamiento térmico en solución requiere que se caliente la aleación hasta una temperatura por debajo del punto de fusión por un periodo de tiempo específico, seguido de disminución rápida de dicha temperatura. Esto provoca el endurecimiento de dicha aleación. Las aleaciones tratables térmicamente se trabajan mejor en frío cuando se

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encuentran en el estado de templadas por inmersión (con aire o agua fría) después del tratamiento térmico en solución (400 a 427ºC calentamiento- 260ºC enfriamiento). Le sigue otro tratamiento térmico a temperatura más baja la cual puede darse espontáneamente a la temperatura ambiente en algunas aleaciones y se conoce como envejecimiento natural, pero en otras aleaciones tiene que efectuarse a una temperatura un tanto elevada; envejecimiento artificial. El envejecimiento artificial se lleva a cabo en hornos a temperaturas de aprox. 200 grados Celsius y el proceso dura varias horas. En cambio, el envejecimiento natural dura varios días. Esta última etapa le proporciona a la aleación un aumento de la resistencia a la tracción, del límite elástico 0,2% y de la dureza.

Acabados

Pulido: Da un acabado brillante y liso

Cepillado: Produce diferentes texturas según la textura de la máquina cepilladora y la dirección en que cepille, deja un muy leve relieve en el material que puede producir acabados interesantes. Queda menos brillante y un poco más áspero que el pulido.

Anodizado: Tratamiento superficial que consiste en situar el material en el ánodo de una celda electrolítica donde se libera oxígeno, que refuerza la capa protectora

del óxido (normalmente de 5 ÷ 25 μm de espesor; en la anodización dura, las

capas son más gruesas y duras, de 25 ÷ 150 μm). Los efectos de la anodización son diversos: acción protectora contra la corrosión, acción decorativa (con la adición de colorantes, las piezas y los productos adquieren un aspecto atractivo), mejora de la resistencia al desgaste (anodización dura) y aislamiento eléctrico. En principio todos los grupos de aleación de aluminio son aptos para la anodización, pero los que dan mejores resultados son el Al puro y las aleaciones de Al-Mg y Al-Mg-Si.

Pasos: Limpieza/desengrase Solución de jabón para quitar el polvo y acondicionar el poro Matizado / Mordentado Se sumergen los perfiles en una soda cáustica que pule químicamente la superficie de defectos menores y se quitan o se disminuyen, toma un acabado mate. Desoxidado/neutralización: Neutraliza el excedente de soda cáustica.

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Anodizado: Sumergen los perfiles en una solución de acido sulfúrico a una temperatura de veinte grados centígrados, entonces hacen pasar una corriente eléctrica. De esta forma se crea una capa de oxido de aluminio. Coloreado: El electro color es un proceso de coloreado orgánico hecho a base de compuestos orgánicos. (Rojos, azules, jades oro, cobre). Son menos resistentes a la intemperie; las tonalidades dependen del tiempo que el perfil permanezca sumergido en la solución del estaño. Sellado: Sellan los poros del aluminio para garantizar la durabilidad se sumergen los perfiles en una solución base de níquel. Tipos de anodizado •Clase1: Capa anódica de 0.7mil (18micras) •Clase 2: Capa anódica de0.4mil (10 micras).

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Alucobon

Inventado en Suiza, en 1965, el Alucobond inauguró la clase de materiales compuestos de aluminio, más conocidos como ACM. Es formado por dos placas de aluminio con un núcleo termoplástico y su proceso continuo de producción garantiza gran uniformidad y calidad. Ideal para la arquitectura e imagen corporativa, el Alucobond ofrece colores, ligereza, rigidez y es plano, pudiendo ser adaptado a diversas formas y tamaños. El resultado es una estética moderna y dinámica, de modo que se sobresalga en el paisaje urbano. Fácil de instalar y con mantenimiento simple, el Alucobond proporciona reducción global de costes, tiene mayor resistencia al tiempo manteniendo el brillo y el color original por muchos años. El Alucobond también contribuye para el aislamiento acústico y térmico de las edificaciones.

Espesor de los dos lados del aluminio (mm)

Espesor total (mm)

Peso (kg/m²)

Núcleo Pintura Ancho (mm)

Largo (mm)

0,5 3 4 6

4,5 5,5 7,3

PEBD PVDF FEVE Otras

1050 1300 1530

De 2000 a 8000

http://www.cg-sa.com/productos_iframe_aluco01.html

Pintura en polvo

Recubrimiento de carácter electroestático en el cual la superficie de los perfiles de aluminio, bajo la acción de agentes químicos, se carga electro negativamente; la pintura en polvo se carga positivamente y es atraída por los perfiles de aluminio en las cámaras de contacto. Los perfiles son sometidos a altas temperaturas, la pintura se polimeriza crea una capa resistente a ambientes salinos, industriales, fuertemente irradiados por la luz solar y demás agentes atmosféricos.

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Sostenibilidad El problema ambiental de la producción de aluminio se concentra en el proceso electrolítico, donde los contaminantes como fluoruros, brea polvo, dióxido de sulfuro, monóxido y dióxido de carbono pueden ser emitidos a la atmósfera. También en el proceso de transformación del óxido de aluminio en aluminio-metal consume una gran cantidad de energía. Sin embargo, el aluminio es 100% reciclable y sólo necesita de un 5% de material virgen para poder refundirse con buenas características. Cualquier objeto de aluminio puede fundirse de nuevo aunque esté recubierto de pintura u otro material, ya que al fundirse estos materiales forman una “nata” encima del crisol de fundición y son fáciles de eliminar. El aluminio viejo se funde y tiene la opción de convertirse de nuevo en lingotes (para extrusión, inyección, etc.) o de ser vertido directamente en moldes y pasar a formar un nuevo objeto. El aluminio reciclado se funde a una temperatura mucho menor, resultando en altos ahorros energéticos y por lo tanto un beneficio tanto ambiental (ya que hay una baja en el uso de combustible) como económico. Aunque bien es cierto que la extracción de la materia prima del aluminio y el proceso de producción de los lingotes vírgenes es altamente contaminante y consumidora de muchísima energía (el proceso de extracción del aluminio produce un fango rojo (óxidos de hierro, titanio muy contaminante), el ahorro de materias primas como la bauxita, principalmente, supone una menor cantidad de extracción de estas en su ambiente natural. Esto significa menos perturbación de los sistemas ecológicos, menos energía gastada en transporte y menos energía gastada en procesos de transformación como el proceso Bayer y la electrólisis

Densidad

Aluminio 2.700 kg/m3

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Videos

Empresa Laminex- extrusión y tratamiento del aluminio http://www.youtube.com/watch?v=W86JULSW93o

Video History Channel- El aluminio http://www.youtube.com/watch?v=lC2IBlx3PeE&feature=related

Video produccion de aluminio http://www.youtube.com/watch?v=CGDV_v-aiRU&feature=related

Video sobre inyección del aluminio http://www.youtube.com/watch?v=8Do57jaaXR0

Distribuidores

Aceros Roag. San José. Tel. 22572222 Barras y platinas de Duraluminio

Aceros Vargas. San José. Tel. 22578989 Barras y platinas de Duraluminio

Alumicentro. La Uruca. Tel. 22969700 Perfiles de extrusión, láminas, barras y platinas

Alvimundo. San José. Tel. 22580131 Perfiles de extrusión para marcos de ventanas

CVG Alunasa S.A. Puntarenas. Tel. 26360000 Fundición, colada continua y laminación de aluminio

Moldeo y Fundición Saborío. Pavas. Tel. 22320257 Reciclaje y fundición de aluminio

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Bibliografía 1.Alumicentro: www.alumicentrocr.com 2.Vidrio y Aluminio Extralum. E-mail: www.extralum.com 3.www. monografias.com 4.www. wikipedia.com