El Aluminio. Docente

Transcripción

1 El Aluminio Ing José Manuel Ramírez Q Ing. José Manuel Ramírez Q. Docente

2 Aluminio El Aluminio, de símbolo Al, es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre. Su número atómico es 13 y se encuentra en el grupo 13 de la tabla periódica. Después del acero, es el metal más utilizado hoy en día. La poca densidad y su resistencia a la corrosión hacen del Aluminio un material muy atractivo para la ingeniería. Pero al ser un material dúctil y de poca resistencia a la tracción, obliga a buscar otras propiedades añadiendo elementos como el Cobre, Magnesio, Cromo, entre otros, es decir, formando aleaciones de Aluminio. El Aluminio no se encuentra puro en la naturaleza, sino formando parte de minerales tales como: lateritas, alunitas, leuxitas, lefelina, labradorita, caolinita y Bauxita.

3 Procedencia El mineral del cual se puede obtener Aluminio comercial se llama Bauxita, la cual regularmente puede ser encontrada en minas de depósito abierto. El material se refina para obtener la alúmina, lo que ya es un material comercial de Aluminio con el que se pueden obtener lingotes por medio del proceso de fundición. Tres a cuatro toneladas de Bauxita son requeridas para producir una tonelada de alúmina dependiendo de la clase de Bauxita. Dos toneladas de alúmina se requieren para producir una tonelada de Aluminio.

4 Obtención El Aluminio primario se obtiene en dos etapas: En la primera se produce la Alumina o Hidrato de Alúmina, por medio del Proceso Bayer En la segunda se obtiene el Aluminio Metálico por reducción electrolítica. líti

5 Procedimiento Bayer Obtención de la alúmina a partir de la Bauxita por el procedimiento Bayer: 1. se tritura la bauxita en un molino de bolas 2. se lava con una solución caliente de hidróxido sódico (sosa) 3. La solución es decantada y filtrada produciéndose la separación de los lodos rojos (Si, Fe, Ti y otros) 4. Libre de impurezas, se precipita de forma controlada para formar hidróxido de aluminio puro 5. La solución de sosa, libre de aluminio, i se concentra en evaporadores y se recicla al comienzo del proceso 6. el hidróxido se calienta a 1200 C, en una operación llamada "calcinación" que se realiza en un horno rotatorio, para convertirlo en Alúmina, liberando vapor de agua al mismo tiempo.

6 Proceso electrolítico Obtención de aluminio a partir del proceso electrolítico La electrólisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. La Alúmina, que se funde a unos 200 C C, se puede descomponer electrolíticamente a unos 900 C 1. se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución 2. El electrodo negativo lo constituye el fondo de la celda, el electrodo positivo lo constituyen barras de grafito de altísima pureza 3. Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).

7 Propiedades del Aluminio

8 Propiedades del Aluminio

9 Principales aleaciones de aluminio Aleaciones Aluminio-Cobre: esta es una de las aleaciones más importantes t para el moldeo. La adición ió de Cobre aumenta la colabilidad y también la resistencia a la tracción, disminuyendo la ductilidad. Endurece mucho al Aluminio por lo que estas aleaciones poseen buenas propiedades p mecánicas, manteniendo su maquinabilidad y ligereza. Tiene una densidad de 2.8 g/cm 3. Estas aleaciones en general no superan el 15% de Cobre, porque a partir de ahí se forman compuestos que hacen frágil la aleación.

10 Principales aleaciones de aluminio Aleaciones Aluminio-Silicio: estas aleaciones siguen en importancia i a las de Aluminio-Cobre, i cada vez se emplean más debido a sus propiedades de moldeo, resistencia a la corrosión inclusive del agua del mar y facilidad de soldadura. Son más dúctiles y resistentes al impacto, tienen una elevada conductividad eléctrica y térmica, son difíciles de mecanizar por el efecto abrasivo del Silicio. Se utilizan básicamente para la fabricación de piezas para la navegación, se ennegrecen con el tiempo por lo que, no se usan para la ornamentación.

11 Principales aleaciones de aluminio Aleaciones Aluminio-Magnesio: las aleaciones de Aluminio-Magnesio i i son más ligeras que el Aluminio. i Poseen buenas propiedades físicas, excelente resistencia a la corrosión y se maquinan con facilidad. Las aleaciones con más de 5.6% de Magnesio no tienen aplicación en materiales maleables. La resistencia a la tracción y el límite elástico aumenta de modo proporcional p al contenido de Magnesio. Se utilizan básicamente en la construcción de carros, ferrocarriles, chasis, carrocería de camiones, entre otros. Hoy en día reemplazan a la fundición gris y a la nodular en muchas aplicaciones que se utilizan cuando es necesario aprovechar el buen mecanizado, perfecto acabado y la baja densidad.

12 Principales aleaciones de aluminio Aleaciones Aluminio-Zinc: El Zinc puro posee baja resistencia i a la tracción. Como la mayor aplicación ió del Zinc, es en recubrimiento de Hierro y Acero, el Zinc funde a 419 C. Su temperatura de ebullición es de 906 C. Las aleaciones de Aluminio y Zinc cuandoseaproximana20%dezincsonfrágilesencalientepor lo que casi no se emplean. Son más económicas que las de Cobre a iguales propiedades mecánicas pero menos resistentes a la corrosión y más pesadas, se utilizan básicamente para la fabricación de cojinetes de cigüeñal.

13 Designaciones de las aleaciones de aluminio

14 Productos laminados Aleaciones mil cincuenta y mil setenta Máxima resistencia a la corrosión, fácil de soldar, al arco en atmósfera inerte o por soldadura fuerte, excelente formabilidad. Usos: en forma de lámina o papel (foil) se usa en la industria química y en la de preparación de alimentos principalmente. Otras aleaciones del Grupo Mil y Grupo Tresmil Muy resistentes a la corrosión, excelentes características para soldarse al arco o soldadura fuerte, permiten ser formadas, dobladas o estampadas con facilidad Usos: En forma de lámina son ideales para la fabricación de utensilios de uso doméstico, ductos, envases y en general para cualquier aplicación ió de láminas metálicas donde no se requiera una resistencia estructural. Las aleaciones del grupo Mil son ideales para la fabricación de papel de Aluminio (foil) para empaquetadoras de alimentos, cigarros, regalos, entre otros.

15 Productos laminados Aleaciones del grupo Cinco mil Alta resistencia a la corrosión, pueden soldarse fácilmente con equipo de arco en atmósfera de gas inerte, tienen mayor resistencia mecánica que las aleaciones de los grupos mil y tres mil. Usos: en forma de placa o lámina se usan en la industria del transporte en carrocerías, tanques o escaleras; son ideales para cuerpos de embarcaciones marítimas (Aleación 5052) para la fabricación de carros de ferrocarril o de trenes urbanos; fabricación de envases abre fácil para bebidas gaseosas y en general para aplicaciones estructurales.

16 Productos extruidos Aleación mil cincuenta Alta resistencia a la corrosión, buena formalidad fácil de soldar al arco en atmósfera inerte Usos: como tubería en la industria química y alimenticia. Aleación seis mil sesenta y tres Resistencia mecánica moderada, fácil de soldar al arco en atmósfera inerte o por soldadura fuerte, excelente resistencia a la corrosión, buena formabilidad, excelentes características para ser anodizada. Usos: es la aleación por excelencia para la fabricación de perfiles arquitectónicos, tó i tubería yengeneral para aplicaciones i industriales i donded la resistencia mecánica requerida es moderada.

17 Productos extruidos Aleación seis mil sesenta yuno Buena resistencia mecánica, buena conductividad eléctrica. Usos alambre para conductores eléctricos, perfiles para uso arquitectónico e industrial donde se requiere una resistencia mecánica superior a la de aleación Aleación seis mil ciento uno Mayor resistencia mecánica, facilidad para soldarse al arco, excelente resistencia a la corrosión, formabilidad regular (dependiendo del temple) y buenas características para ser maquinada. Usos: perfiles para usos estructurales, barras para maquinado de piezas, elementos de cargaenvehículos automotores. t

18 Productos fundidos Aleaciones del grupo Cien Alta conductividad eléctrica, buena apariencia al anodizar las piezas. Puede usarse en procesos de Die Casting moldeado en arena y molde permanente Usos: pistones, válvulas, cabezas de cilindros, engranes, partes automotrices de tipo estructural en general. Aleaciones del grupo Trescientos Propiedades mecánicas moderadas, muy buena fluidez, fácil de soldar. Se usa en cualquier proceso de fundición pero su mejor aprovechamiento es en el proceso de inyección a presión. Usos: sus usos van desde reflectores y parrillas decorativas hasta aplicaciones en la industria aeroespacial

19 Conclusiones En términos generales podemos asegurar que el Aluminio puede ser usado en un sinfín de aplicaciones y que la información antes proporcionada es solo con la idea de dar algunas aplicaciones muy generales. Al alear el Aluminio con otros metales, en proporciones muy pequeñas, pueden cambiarse radicalmente las propiedades y características del metal original con esta ventaja usted podrá obtener la pieza, parte o elemento que requiera.