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Aleaciones Ligeras Velásquez Vladimir . Universidad Politécnica Salesiana, Carrera de Ingeniería Mecánica Asignatura: Fundiciones, Cuenca – Ecuador, Fecha de entrega: 17-05-2019

del acero. Y aún resulta más interesante la relación de resistencia mecánica a peso específico, que algunos tipos de aleaciones ligeras es la más alta entre todos los metales y aleaciones conocidos. Esto las hace indispensables para determinadas aplicaciones, como, por ejemplo, para las construcciones aeronáuticas en las que interesan materiales muy ligeros con una resistencia mecánica mínima.[2]

1. Introducción. Se denominan aleaciones ligeras a aquellas aleaciones que tienen como elemento base o principal el aluminio. Respecto a los metales de adición, los más empleados son el cobre, silicio, cinc, níquel, hierro, titanio, cromo y cobalto. Estos materiales pueden figurar en las aleaciones juntos o aislados. En general, la proporción total en que forman parte de las aleaciones ligeras, no pasa del 15%.[1]

El Aluminio El aluminio es uno de los principales componentes de la corteza terrestre conocida, de la que forma parte en una proporción del 8,13%, superior a la del hierro, que se supone es de un 5%, y solamente superada entre los metales por el silicio (26,5%).[3]

Figura 1: Aleación Ligera.[1]

Figura 2: Lingotes de Aluminio.[3]

2. Objetivos.  

Comprender sobre las aleaciones ligeras. Conocer sobre las distintas combinaciones en las aleaciones ligeras. El aluminio no se encuentra puro en la naturaleza, sino formando parte de los minerales, de los cuales los más importantes son las bauxitas, que están formadas por un 62-65% de alúmina (Al2O3), hasta un 28% de óxido de hierro (Fe2O3), 12-30% de agua de hidratación (H2O) y hasta un 8% de sílice (SiO2).[3]

3. Marco teórico. Las aleaciones ligeras La característica principal de las aleaciones ligeras, es su bajo peso específico, que en algunas de ellas llega a ser hasta de 1/3 del peso específico 1

El aluminio es un metal blanco brillante, que pulido semeja a la plata. Cristaliza en red cúbica centrada en las caras (FCC). Su peso específico es igual a 2,699, es decir, casi 1/3 del hierro (7,87). El único metal industrial más ligero que el aluminio es el magnesio, de peso específico 1,74. Su conductividad eléctrica es un 60% de la del cobre y 3,5 veces mayor que la del hierro. Su punto de fusión es 660ºC y el de ebullición 2.450ºC. Este punto de fusión relativamente bajo, unido a su punto de ebullición bastante alto facilita su fusión y moldeo.[3]

petroquímica, decoración.[4]

edificación,

Figura 3: Aleación aluminio puro.[4]

Dentro de todas las variantes existentes en la fundición en arena la más común de ellas es la fundición de arena en verde que consiste en la fabricación del molde, siendo este de una mezcla de arena de sílice en un 80  90 % y bentonita a 4  9 % humedecida en un 9 %. La arena de sílice concede la refractariedad necesaria para resistir las altas temperaturas de trabajo a la hora del vaciado de la colada. La cohesión la brinda el contenido de agua e impurezas aportado a la mezcla la cual permite la durabilidad y resistencia necesaria para la conservación del molde sin fragmentarse.[5]

Aleaciones de aluminio Las aleaciones de aluminio suelen contener Cu, Mn, Mg, Si, Zn y Li en proporciones variables entre el 0.1 y el 5 %. Estas aleaciones son muy utilizadas en componentes de medios de transporte debido al ahorro de combustible que conlleva la disminución de peso con prestaciones de seguridad similares.[4] Para su estudio, es conveniente dividir a las aleaciones de aluminio en dos grandes categorías:  Aleaciones de aluminio para moldeo (casting compositions).  Aleaciones de aluminio para conformado (wroughtcompositions)

 Aleaciones de aluminiocobre, Serie 2xxx. El cobre es el principal elemento de aleación en esta serie, en general con magnesio como una adición secundaria. Estas aleaciones requieren un tratamiento térmico de solución para obtener propiedades óptimas. En condición de solubilizada estas aleaciones muestran propiedades mecánicas similares y veces superiores a los aceros de bajo carbono. [5]

 Aleaciones de aluminio puro, Series 1xxx. También conocido como ALPUR. Aluminio Puro. Presenta una elevada resistencia a los agentes atmosféricos, una gran conductividad térmica y eléctrica y una excelente actitud a las deformaciones. Sus características mecánicas son relativamente bajas. Su utilización está muy extendida: industria eléctrica, química,

La solubilidad del cobre en el aluminio varía del 0,45% a 300ºC, hasta 5,7% a 547ºC, lo que se utiliza para el temple de precipitación a que puede ser sometidas estas aleaciones. El cobre 2

Figura 5: Diagrama aluminio manganeso.[6]

endurece mucho el aluminio, por lo que estas aleaciones poseen propiedades mecánicas excepcionales, pero mantienen la buena maquinabilidad y ligereza que posee el aluminio. En general, estas aleaciones, se caracterizan por una buena resistencia al calor y una menor resistencia a los agentes atmosféricos que las aleaciones sin cobre. Estas aleaciones no pueden ser soldadas más que por técnicas particulares como por ejemplo la soldadura por haz de electrones. Comúnmente son denominadas Cobral.[5]

 Aleaciones de aluminiosilicio, Serie 4xxx.

Figura 4: Diagrama AluminioCobre.[5]

El principal elemento de aleación en esta serie es el silicio, que se puede añadir en cantidades suficientes (hasta 12%) a causa de una reducción en el rango de fusión sin producir fragilidad.[7] Por esta razón, las aleaciones de aluminio-silicio se utilizan en alambres de soldadura donde un intervalo de fusión más bajo que el del metal base. Las aleaciones que contienen cantidades apreciables de silicio se vuelven de un color gris oscuro a carbón. La principal aplicación de las aleaciones aluminio-silicio son la fundición de piezas difíciles, pero buenas cualidades de moldeo, y la fabricación de piezas para la marina, por su resistencia a la corrosión. Pero no se emplean para piezas ornamentales porque ennegrecen con el tiempo.[7]

 Aleaciones de aluminiomanganeso, Serie 3xxx. El manganeso es el principal elemento de aleación de la serie 3xxx. Estas aleaciones son generalmente no tratables térmicamente, pero tienen un 20%más de resistencia que las aleaciones de la serie 1xxx. Debido a que sólo un porcentaje limitado del manganeso (hasta aproximadamente el 1,5%) se puede añadir eficazmente al aluminio, este es un elemento importante en algunas pocas aleaciones.[6]

3

 Aleación de aluminio-siliciomagnesio, Serie 6xxx.

Figura 6: Diagrama AluminioSilicio.[6]

Las aleaciones de la serie 6xxx contienen silicio y magnesio en las proporciones requeridas para la formación de siliciuro de magnesio (Mg2Si). Este compuesto las hace tratables térmicamente. Tienen buena formabilidad, soldabilidad, maquinabilidad y resistencia a la corrosión.[9] Figura 8: Diagrama Aluminio-SilicioMagnesio[6]

 Aleaciones de aluminiomagnesio, Serie 5xxx. El principal elemento de aleación en aleaciones de la serie es el magnesio. Cuando se utiliza como un elemento de aleación o con manganeso, el resultado es una aleación endurecible por acritud de moderada a alta resistencia. El magnesio es considerablemente más eficaz que el manganeso como endurecedor, aproximadamente 0,8% de Mg que es igual a 1,25% de Mn, y puede ser añadido en cantidades mayores. Las aleaciones de esta serie poseen buenas características de soldadura buena resistencia a la corrosión en ambientes marinos.[8]

 Aleaciones de aluminio-Zinc, Serie 7xxx. Zinc, en cantidades de 1 a 8%, es el principal elemento de aleación en aleaciones de la serie 7xxx, y cuando se combina con un porcentaje menor de magnesio, resulta en las aleaciones tratables térmicamente de moderada a muy alta resistencia. Por lo general, otros elementos, como el cobre y el cromo, se añaden en pequeñas cantidades. Pequeñas adiciones de escandio (Sc) también mejoran las propiedades. Las aleaciones de la serie 7xxx se utilizan en estructuras de fuselajes, equipos móviles, y piezas sujetas a altas tensiones de trabajo. Las aleaciones 7xxx de alta resistencia exhiben una reducida resistencia a la

Figura 7: Diagrama Aluminio-

magnesio.[6]

4

corrosión bajo tensiones (SCC) y a menudo se utilizan en un temper ligeramente sobre-envejecidas para proporcionar mejores combinaciones de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y resistencia a la fractura. [10] Figura 9: Zinc.[11]

Diagrama

https://prezi.com/jdpftpmj5kdu/aleacio nes-ligeras/. [Accedido: 16-may2019]. [4]

«ALEACIONES LIGERAS». .

[5] «Aleaciones Ligeras», authorSTREAM. [En línea]. Disponible en: http://www.authorstream.com/Present ation/aSGuest119213-1247146aleaciones-ligeras/. [Accedido: 16may-2019].

Aluminio-

[6] «ALEACIONES LIGERAS Y ULTRA LIGERAS (EL ALUMINIO (ALEACIONES DE ALUMINIO ,…». [En línea]. Disponible en: https://coggle.it/diagram/WfHtf3YMZ QAB4S6S/t/aleaciones-ligeras-y-ultraligeras. [Accedido: 16-may-2019]. [7] «Aleaciones ligeras: Aluminio (Características del aluminio (Tiene solo 1/3…». [En línea]. Disponible en: https://coggle.it/diagram/WgsYFojMQABKFc_/t/aleaciones-ligerasaluminio. [Accedido: 16-may-2019].

8. Conclusiones. Se pudo comprender y conocer sobre las distintas combinaciones de las aleaciones ligeras. A si mismo sobre las características específicas que se producen por las distintas combinaciones y sus principales aplicaciones en la industria. Se observó que cada combinación se produce con porcentajes adecuados para obtener los mejores resultados.

[8]

«Aluminio.pdf». .

[9]

«Tema3_CM.pdf». .

[10] «estado-del-arte-aleacionesligeras.pdf». . [11] «Unidad 1: Materiales para ingeniería». [En línea]. Disponible en: https://www.upv.es/materiales/Fcm/Fc m13/fcm13_4.html. [Accedido: 16may-2019].

Referencias [1] «ALEACIONES DE ALUMINIO». . [2] «aleaciones ligeras», Scribd. [En línea]. Disponible en: https://es.scribd.com/document/29999 8821/aleaciones-ligeras. [Accedido: 16-may-2019]. [3] «ALEACIONES LIGERAS», prezi.com. [En línea]. Disponible en: 5