FUNDAMENTOS DEL DURALUMINIO FAUSTO RUBEN LOPEZ NELSON ANDRES PACHECO

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1 FUNDAMENTOS DEL DURALUMINIO FAUSTO RUBEN LOPEZ NELSON ANDRES PACHECO FUNDACION UNIVERSITARIA LOS LIBERTADORES MATERIALES BOGOTA, MAYO DE 2011

2 TABLA DE CONTENIDO 1. TITULO 3 2. FORMULACION DEL PROBLEMA 3 3. JUSTIFICACION 3 4. OBJETIVOS 4 5. MARCO REFERENCIAL 5 6. DISEÑO METODOLOGICO INTEGRANTES RECURSOS DISPONIBLES CRONOGRAMA BIBLIOGRAFIA CIBERGRAFIA 14

3 1. TITULO CARACTERISTICAS Y UTILIDADES DEL DURALUMINO APLICADOS A LA INGENIERIA 2. FORMULACION DEL PROBLEMA Básicamente el problema general es la falta de información acerca del dura aluminio, sus características y como nosotros podemos aprovecharlo y utilizarlo de la mejor manera conociendo sus propiedades y manejo en la industria mundial. 3. JUSTIFICACION El presente trabajo pretende explicar las inquietudes que tenemos frente al duraluminio, como está formado, como es su proceso. Esto nos ha llevado a realizar este trabajo que esperamos que sea útil para los demás compañeros. A raíz de los vacios y de las inquietudes se elabora este proyecto, con el fin de tener un conocimiento acerca del duraluminio, la forma de aprovechar las cualidades de este material para que en la parte de ingeniería se desarrollen elementos o piezas más funcionales.

4 4. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Tener un conocimiento detallado acerca del duraluminio por medio de la investigación para ser enfocado en la innovación de procesos y productos con este material. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Conocer las principales características del aluminio. Poder distinguir las distintas clases de aleaciones que se pueden obtener con el aluminio. Saber las utilidades del aluminio en la industria en la actualidad. Conocer las nuevas tecnologías que se implementan para la obtención del duraluminio. Conocer las propiedades químicas y físicas del duraluminio. Poder crear nuevas formas de utilización del aluminio y más aun del duraluminio.

5 5. MARCO REFERENCIAL Aleaciones Del Tipo Duraluminio Las aleaciones de aluminio forjadas, no tratables térmicamente, contienen pequeñas proporciones de elementos de aleación, y poseen una resistencia a tracción relativamente pequeña, pero presenta muchas propiedades útiles y representan el mayor tonelaje producido de aleaciones de aluminio forjadas. Sin embargo la aviación y la industria del transporte necesitan disponer de aleaciones ligeras cuyas resistencias a tracción sean comparables a las del acero, y que, además, tengan unos límites de fluencia, por tracción y compresión, aproximadamente iguales, y así, en general en aplicaciones que requieren una elevada resistencia a tracción se sustituyen por la aleaciones tratadas térmicamente. Ciertas aleaciones, tales como la primitiva aleación duraluminio, que todavía se emplea ampliamente, y la 17S (Tipo de americano de Duraluminio), con una composición de 95% de aluminio, 4% de cobre, 0.5% de magnesio y 0.5% de manganeso se denominan envejecidas naturalmente, porque, automáticamente alcanzan su máxima resistencia a tracción a los cuatro o seis días, a temperatura ambiente; pero la mayoría de las aleaciones de gran resistencia a tracción son envejecidas artificialmente, y lo hacen en un periodo de algunas horas a temperaturas algo elevadas (115º - 200º ) para alcanzar sus propiedades máximas. Algunas otras aleaciones del tipo duraluminio contienen también 0.5% de Silicio. Este elemento ejerce una acción favorable en el envejecimiento, moldeo y mecanizado. Muchos duraluminios, ligeramente modificados, son aleaciones de gran resistencia a tracción de aluminio-cobre-magnesio-cinc. Las aleaciones de aluminio con bastante cinc, tratadas térmicamente, presentan elevados índices de resistencia a tracción. El defecto de este tipo de material, el ser susceptible a la corrosión con tensiones, se ha disminuido al mínimo por medio de una exacta composición, particularmente por adición de cromo, y por adecuado tratamiento térmico. Se emplea mucho la que contiene 5.5% de cinc, 0.6% de magnesio. 0.5% de cromo y 0.1% de titanio

6 COMPORTAMIENTO DE ALGUNOS DURALUMINIOS Y SUS FAMILIAS DE CLASIFICACION:

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8 Duraluminio Otro ejemplo de aplicación en ingeniería de las estructuras meta estables corresponde al caso del duraluminio, una entre varias aleaciones base aluminio. A modo de ejemplo, abordaremos el caso de la sencilla aleación fundamental Al-4,5%p.Cu. Las aleaciones tipo duraluminio son importantes aleaciones livianas empleadas, por ejemplo, en vehículos, debido a su buen compromiso resistencia mecánica/masa. Todavía se utilizan bastante en aeronaves, si bien estas aleaciones están siendo reemplazadas por aleaciones de Titanio y materiales compuestos. La estructura bifásica de equilibrio a temperatura ambiente, α+θ, es frágil en relación con la forma y tamaño de la dura fase θ,. La fase θ corresponde al intermetálico CuAl2, (Al-52,5%p.Cu). Por otra parte, la fase α es una solución sólida de sustitución, de carácter metálico y, por ende, es relativamente dúctil y blanda. En la aleación Al-4,5%p.Cu a 520 C, se tiene rápidamente la fase α de equilibrio a esa temperatura; a este tratamiento térmico se le llama solubilizarían. En seguida, por temple, es posible retener la fase α a temperatura ambiente, en forma y en día para metal estable, Esta fase α está sobresaturada en Cu, respecto del Cu que debería contener la solución de estar ella al equilibrio. (El valor de equilibrio se lee en la línea de solvus a la izquierda del campo bifásico α + θ). En tal estado meta estable, el material es dúctil y puede ser ventajosamente mecanizado por arranque de viruta y conformado plásticamente. Después, ya mecanizada la pieza a fabricar, a través de procesos como doblado, arranque de viruta, etc., el material puede ser endurecido a través de un tratamiento térmico denominado de envejecimiento. Durante este tratamiento se forman finísimas partículas de una segunda fase en la matriz α; cuando estas partículas son las adecuadas, el material endurece sin alcanzar una excesiva fragilidad. Este envejecimiento se puede hacer ya sea en forma natural (y menos controlada, p.e. poniendo el material al sol durante algunas centenas de horas), o bien en forma artificial en hornos (y controlada),. a 230 C por algunas horas. Lo que ocurre a unos 230ºC, el sistema evolucionará desde la fase α sobresaturada, hacia las dos fases de equilibrio a esa temperatura, α + θ. Aquí la transformación se iniciará (nucleará) en muchos puntos de transformación, por lo que la segunda fase aparecerá como muchas partículas finas. El proceso es complicado, pues hay varios precipitados intermedios antes de llegar al precipitado de equilibrio final que es θ. De hecho, las mejores propiedades mecánicas en términos de buen compromiso entre dureza y ductilidad, se logra con uno de los precipitados intermedios; de esta manera, cuando aparece tal precipitado, hay que detener el tratamiento. Si se continúa con el tratamiento térmico, el material disminuye significativamente su dureza y entonces se habla de sobre envejecimiento.

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10 El proceso de manufactura consiste entonces en: Primero, el metal se templa y luego es conformado plásticamente y/o mecanizado en el blando estado de temple, fase α metal estable. Después, una vez que ya se le ha dado la forma adecuada, se procede a endurecer el material por envejecimiento. Se trata de tener una estructura final de finas partículas de un precipitado intermedio, duro, reforzando a la dúctil matriz base Al. Esa matriz es una solución sólida que contiene algo de Cu disuelto. Para evitar que el material templado aún no trabajado endurezca en las bodegas, se procura trabajarlo poco después del temple, o bien hay que guardarlo en refrigeradores. Las transformaciones de precipitación durante el envejecimiento son bastante complejas, pues aparece una secuencia de varios precipitados. El envejecimiento de dureza máxima y óptima corresponde a la formación de una fina fase θ meta estable (o zonas GP2). Si el tratamiento se prolonga demasiado, indeseablemente la dureza disminuye: los precipitados de fase θ crecen y se transforman gradualmente primero en precipitados θ y después en la fase de equilibrio θ (sobre envejecimiento). La secuencia de las transformaciones de precipitación en el horno de envejecimiento es la siguiente: Solución sólida sobresaturada en Cu. Zonas GP1 Zonas GP2 o fase θ. Son especies de discos de 1-4 nm de espesor de nm de diámetro. Fase θ

11 Fase de equilibrio θ (CuAl2). Los precipitados que aparecen en estas aleaciones θ son muy finos como para poder observarlos por microscopía óptica. Se requiere Microscopía Electrónica de Transmisión; esta misma técnica de observación es la que permite ver los finos carburos precipitados en la martensita revenida. En la industria se evita el uso de microscopía electrónica utilizando materias primas y procesos muy controlados, además de mediciones de propiedades mecánicas y de conductividad eléctrica. Aleaciones del aluminio El aluminio suele alearse con otros metales para mejorar sus propiedades mecánicas. Con cobre: Es el duraluminio. Es un aluminio de alta dureza y buena maquinabilidad, además de ser ligero Con Cinc: Es un aluminio duro y resistente a la corrosión. Aplicaciones Por ser ligero se emplea en la industria aeronáutica, automovilística, Por ser buen conductor eléctrico, se utiliza en conducciones aéreas de alta tensión. Por su resistencia a la corrosión: se emplea para fabricar depósitos para bebidas, baterías de cocina, envolver alimentos.

12 6. DISEÑO METODOLOGICO En el presente proyecto hemos optado por una metodología de investigación y análisis mediante la recopilación y selección de documentos de varias fuentes como: sitios web, libros relacionados con los temas, artículos de revistas. Este grupo de trabajo esta siendo guiado por el instructor de la materia, quien controla y corrige la forma de investigación y la importancia de los temas relacionados con el duraluminio así mismo fomenta la experimentación y utilización del duraluminio como material para la innovación en construcción de elementos industriales útiles y funcionales. 7. INTEGRANTES Este proyecto está conformado por: Fausto Rubén López Contreras Nelson Andrés Pacheco Chaparro. 8. RECURSOS DISPONIBLES RECURSOS HUMANOS: En este proyecto se cuenta con la colaboración de los docentes y tutores, los estudiantes y conocedores del tema ya sean empresarios o trabajadores. RECURSOS MATERIALES: Básicamente el recurso principal son los documentos de investigación, folletos e información que puedan suministrar las empresas que intervengan y manejen el duraluminio, también se cuenta con las instalaciones de la universidad para realizar investigación y los talleres para realizar el análisis físico del material duraluminio

13 9. CRONOGRAMA CRONOGRAMA 2011 MARZO ABRIL MAYO JUNIO Designación del proyecto por parte del profesor. Búsqueda de información sobre duraluminio Selección de información detallada Desarrollo del anteproyecto y entrega Revisión del anteproyecto y corrección de errores Investigación de campo Pruebas de laboratorio a los materiales Realización del proyecto

14 10. BIBLIOGRAFIA El Financiero, página 16 A, martes 4 de Mayo de México D.F. Enciclopedia Hispánica Tomo I. Enciclopedia Británica Publisher,Inc. 1ª. Ed. USA Pag. 241, 242. Metalurgia general tomo 2, f.r morral, Editorial Reverte s.a., junio 2004, pag 1233, CIBERGRAFIA