EL ALUMINIOCaractersticas fsicas

Material metlico no ferroso de color blanco plateado. Posee una baja densidad, 2.7 g/cm3 en estado puro.

Buenas propiedades elctricas y de conduccin de calor. Es un material muy dctil, y en aleacin presenta buenas propiedades mecnicas.

Propiedades qumicas

PROPIEDADVALOR

Nmero atmico13

Estado de oxidacin3

Electronegatividad1.5

Estructura cristalinaCbica centrada en las caras

Radio atmico 1.43 Armstrong

Masa atmica 26.98 g/mol

Punto de fusin660C

Punto de ebullicin2450C

DescubridorHans Cristian Oersted en 1825

Proceso de obtencin del aluminio El aluminio se obtiene de un mineral llamado bauxita (compuesto de xidos hidratados de aluminio). Mediante el proceso Bayer se hace reaccionar la bauxita con hidrxido sdico caliente y posteriormente se le precipita y calcina para obtener almina (Al2O3). La almina es llevada a una cuba electroltica donde los terminales de carbono provocan la disociacin del aluminio puro de la almina. El aluminio puro se deposita en el fondo de la cuba, de donde se retira peridicamente.

Produccin de aluminio

Cuba electroltica

Esquema del proceso.

Aleaciones de aluminio Si el aluminio es aleado con otros elementos y se le realiza un conformado o tratamiento trmico, su resistencia aumenta considerablemente para tener aplicacin til en elementos de ingeniera.

Elementos aleantesELEMENTOPROPIEDAD

Cromo (Cr)En aleacin con aluminio y otros elementos incrementa la resistencia mecnica.

Cobre (Cu)Incrementa las propiedades mecnicas pero reduce la resistencia a la corrosin.

Hierro (Fe)En cantidades controladas aumenta las propiedades mecnicas.

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

Manganeso (Mn)Incrementa las propiedades mecnicas.

Silicio (Si)Combinndolo con magnesio incrementa las propiedades mecnicas.

Titanio (Ti)Incrementa propiedades mecnicas.

Zinc (Zn)Reduce la resistencia a la corrosin.

Clasificacin de aleaciones de aluminio. Las aleaciones de aluminio pueden tener dos fines distintos: para forja o conformado y para fundicin. La norma UNE clasifica las aleaciones como de moldeo o forja (L 200), de fundicin (L 300) y de alta fusin (L 400), mientras que la Asociacin del Aluminio las clasifica de acuerdo al elemento aleante; fundicin con la forma XXX.X y forja como XXXX, donde cada cifra designa un tipo de aleacin y las dos ltimas cifras designan la cantidad de elemento aleante principal.

Aleaciones de conformado (forja)

SERIECLASE DE ALEACION

1XXXAluminio al 99% de pureza mnimo.

2XXXAluminio aleado con cobre principalmente.

3XXXAluminio aleado con manganeso principalmente.

4XXXAluminio aleado con silicio principalmente.

5XXXAluminio aleado con magnesio principalmente.

6XXXAluminio aleado con silicio o con silicio magnesio.

7XXXAluminio aleado con zinc o con zinc magnesio.

8XXXOtro tipo de aleaciones, por ejemplo aluminio - litio.

Aleaciones de fundicinSERIECLASE DE ALEACION

1XX.XAluminio al 99% de pureza mnimo.

2XX.XAluminio aleado con cobre.

3XX.XAluminio aleado con silicio y cobre o silicio y magnesio.

4XX.XAluminio aleado con silicio.

5XX.XAluminio aleado con magnesio.

6XX.XSerie sin usar.

7XX.XAluminio aleado con zinc.

8XX.XAluminio aleado con estao.

9XX.XAleaciones sin especificar (el fabricante debe hacerlo).

Tratamientos trmicos de las aleaciones de aluminio. Las aleaciones de aluminio deben ser tratadas trmicamente y forjadas para aumentar sus propiedades mecnicas. Pueden ser tratadas trmicamente las aleaciones para forja de la serie 2000, 6000 y 7000.

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

TIPOS DE TRATAMIENTO TERMICO

NOMENCLATURATRATAMIENTO

FLa aleacin se encuentra tal y como se obtuvo.

OLa aleacin se ha recocido y recristalizado para mxima ductilidad.

HLa aleacin se ha endurecido por deformacin.

TLa aleacin se ha tratado trmicamente para producir endurecimientos estables.

TIPOS DE TRATAMIENTO TERMICO DE ENDURECIMIENTO

NOMENCLATURATRATAMIENTO

H1Slo endurecimiento por deformacin.

H2Endurecimiento por deformacin y recocido parcial.

H3Endurecimiento por deformacin y estabilizado trmico.

TIPOS DE TRATAMIENTO DE ENDURECIMIENTO ESTABLE

NOMENCLATURATRATAMIENTO

T1Envejecimiento natural.

T3Tratamiento trmico en solucin, trabajado en fro y envejecido natural.

T4Tratamiento trmico en solucin y envejecido natural.

T5Envejecido desde el proceso de modelado en caliente y envejecido.

T6Tratamiento trmico en solucin y envejecido artificial.

T7Tratamiento trmico en solucin y estabilizado.

T8Tratamiento trmico en solucin, trabajo en fro y envejecimiento artificial.

NIVELES DE ENDURECIMIENTO

NOMENCLATURANIVEL DE ENDURECIMIENTO

2Un cuarto

4Medio

6Tres cuartos

8Endurecimiento total

Soldabilidad del aluminio El principal problema para la soldadura del aluminio reside en la capa de xido superficial, ya que esta funde a temperatura ms elevada que el metal propiamente dicho. Esta capa de xido debe ser retirada en el procedimiento para soldar el metal de manera correcta.

Soldadura GTAW del aluminio El proceso GTAW se adecua a la soldadura de aluminio en espesores que pueden ir desde los 0,7 hasta los 10 mm., aunque no hay un lmite mximo de espesor de soldadura. El proceso utiliza corriente alterna y, de estar disponible, alta frecuencia continua. Se puede usar argn, argn helio o helio; esto lo determina el espesor del material base. La onda de corriente alterna rompe la capa de xido superficial y derrite efectivamente el metal. Las partes a unir deben prepararse de manera que en la junta de la soldadura no haya espaciamiento; esto evitar el descontrol del charco de soldadura y la deformacin de las piezas por el calor. En espesores superiores a 5 mm. debe realizarse un biselado en la pieza para permitir una correcta fusin en la raz de la junta. Para lmina muy delgada es preferible utilizar una plantilla de respaldo para evitar distorsiones y separaciones de la junta. Si es posible soldar espesores delgados con TIG de pulsos se tiene una ventaja, ya que el aporte de calor es menor y por tanto el riesgo de distorsin es menor.Soldadura GMAW del aluminio El proceso GMAW se puede utilizar para soldar aluminio en espesores desde 3 mm. en adelante, teniendo un desempeo ptimo aunque no de la calidad de la soldadura GTAW; sin embargo, la velocidad de avance es mucho mayor. Este proceso utiliza corriente continua con polaridad inversa y se usa siempre argn como gas protector. En este proceso debe usarse siempre material de aporte, a diferencia del GTAW en el que es opcional su uso. El paso de iones desde el aluminio hacia el electrodo rompe la capa superficial y derrite el material de aporte, que conforma el cordn de soldadura.

Materiales de aporte

AWSCOMPOSICIONAPLICACION

ER - 1100Cu: 0.05 0.2%Mn: 0.05%Si Fe: 0.8%Zn: 0.1%Al: 99%Usos generales en industria de alimentos, lcteos, refrigeracin, unin, relleno y reparacin de planchas y piezas. Aleaciones 1060, 1350, 3003, 1100, entre otras

ER 4043Cu: 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: RestoCulatas y crter de aluminio, envases y coladores qumicos. Este material de aporte se adeca a las aleaciones en las que no se conoce con certeza la composicin qumica de la misma. Aleaciones 2014, 3003, 6061, 4042, 4043, entre otras

AWSCOMPOSICIONAPLICACIONES

ER 5356Cu: 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: RestoEste material de aporte es el de mayor adaptacin a la aplicacin con mezcla de argn y helio. Su resistencia la hace apta para ser aplicada en la reparacin de estanques. Aleaciones 5083, 5086, 5486, 5454, 5356, entre otras.

Limpieza antes de la soldadura. El aluminio debe ser limpiado minuciosamente antes de ser soldado, para que la calidad y la facilidad del procedimiento se vea mejorada. La limpieza puede realizarse por medios mecnicos, qumicos o una combinacin de ambos mtodos.

La limpieza qumica puede realizarse mediante un desengrasado con percloroetileno y un limpiado superficial con alcohol o con acetona (preferible). El desengrasado es opcional aunque preferiblemente debe realizarse. Luego de realizado el desengrasado y la limpieza debe retirarse completamente los excedentes de elementos qumicos.

La limpieza mecnica puede realizarse con cepillo de acero inoxidable manual o rotatorio, lima o lija. El cepillo de acero inoxidable debe ser exclusivo para piezas de aluminio, esto con el fin de evitar inclusiones de xidos o elementos extraos El material de aporte tambin debe ser limpiado exhaustivamente.

Soldadura por friccin

La soldadura por friccin se basa en la forja de dos piezas mediante una pieza giratoria que pasa por encima de la junta. Esto aunado a altas temperaturas logra la fusin del material y la realizacin de la soldadura. No usa gas de proteccin ni aporte. Pueden soldarse piezas desde 2 hasta 30 mm., consiguiendo gran calidad en la junta.Aplicaciones del aluminio El aluminio tiene un gran campo de accin gracias a sus propiedades mecnicas, de resistencia a la corrosin, elctricas, trmicas, de toxicidad y estticas.

El aluminio es usado en la industria alimenticia, lctea, aeronutica, automotriz, ingeniera civil, naval, militar, construccin de maquinaria, industria qumica, transmisin de electricidad, reflexin de luz, electrnica, etc. Es posible verlo en envases, mquinas, barcos, aviones, automviles y muchos productos ms.

USO DE ALEACIONES DE ALUMINIO

ELEMENTOALEACIONESUSO

Puro1199, 1188, 1100Conexiones elctricas, tanques para qumicos, metalizacin.

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

Manganeso (Mn)3004, 3003Calderera, muebles, equipo mdico.

Magnesio (Mg)5056, 5356, 5183Estructural, hidrulica, carroceras, tanques contenedores.

Zinc (Zn)7039, 7046, 7005Partes automotrices, artculos deportivos, parachoques.

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

Magnesio (Mg)Silicio (Si)6013, 6061, 6063Extrusiones, chasis, intercambiadores de calor, calderas

Perfiles de aluminio

Tubera de aluminio

Papel de aluminio

Envase de aluminio

Aluminio para reciclajeEl aluminio puede ser fcilmente reciclado.