• Author / Uploaded
• Anay C. Pereira

Citation preview

LATON El latón es una aleación de cobre y zinc de múltiples aplicaciones industriales. Este material es fácil de mecanizar, grabar y fundir. Es resistente a la oxidación, a las condiciones salinas y es dúctil, por lo que puede transformarse mediante varios procesos es un material fácilmente moldeable con una temperatura de fusión inferior a la del hierro, los aceros, el bronce y el cobre puro. El latón funde alrededor de 980ºC.Se pude fundir y colar piezas de latón con moldes de arena, con moldes metálicos o coquillas, por gravedad o con máquinas inyectoras a presión, tiene excelente comportamiento y plasticidad en la estampación en caliente admite bien la deformación en frio, cuando la aleación es rica en cobre(a partir 60% de contenido).Tiene buena maleabilidad y ductilidad. Buena resistencia a la corrosión. De ahí su utilización en grifería y racordaje para conducciones de agua y otros fluidos. Tiene excelentes propiedades de soldadura. En usos industriales una de las más importantes propiedades, es su excelente maquinabilidad, se mecaniza muy bien por arranque de viruta, que mejora cuando la aleación tiene plomo como componente en proporciones de 2 al 4%. Recientes estudios hablan de otros metales sustitutivos del plomo, como son el teluro o el bismuto, que también pueden conferir al latón, buena maquinabilidad. El latón es un metal, fácilmente reciclable y cuyos residuos se pueden seleccionar con facilidad y volver a fundir cuantas veces sea necesario también tiene buena resistencia al desgaste y utilizable en la fabricación de cojinetes, piñones, etc. PROPIEDADES MECANICAS

PROPIEDADES QUIMICAS

PROPIEDADES FISICAS

DIAGRAMA DE FASES En los latones ordinarios tiene gran importancia el contenido de zinc por las propiedades físicas de las diferentes estructuras. Cuando están presentes otros elementos como los mencionados, el cálculo del “zinc equivalente” hay que tomarlo en cuenta ya que los elementos que están presentes actúan como si se incrementara el contenido de zinc variando los constituyentes estructurales. La fase alfa ( ) cambio la fase beta ( ) es dura y frágil, siendo aún más frágil la fase gamma ( ). La zona ( + ) corresponde a un material de características intermedias

ANALISIS METALOGRAFICO

LATON AL SILICIO el silicio es un elemento que modifica la características del latón, por lo que bastan pequeñas cantidades (hasta un 1,5%)para provocar grandes cambios. La aleación mas conocida de este tipo es el Bronsil, que eta destinada a la fabricación de la las piezas por fundición. PROPIEDADES MECANICAS Resistencia a la tracción Alargamiento Temperatura de trabajo

60Kg/mm2 17% 300º

PROPIEDADES QUIMICAS LATON-SILICIO COMPOSICION QUIMICA (%) Zn Si Al P 35-42 0,1-1,5 0,03-0,4 0,010,36

Sn 0,05-0,5

Ni 0,05-0,2

Ti 0,05-0,1

Mg 0,05-0,4

DIAGRAMA DE FASES ANALISIS METALOGRAFICO

Cu Balance

LATÓN AL ALUMINIO Agregando al latón un poco del aluminio (del 1.5 -8 %) se aumenta consideradamente la dureza y la elasticidad, resultando una aleación que se presta muy bien a muchas aplicaciones. El latón con un 8% de aluminio tiene buena resistencia a los ácidos y vapores, El aluminio aumenta la resistencia a la corrosión y a la abrasión. También hay que tener en cuenta que el latón de aluminio se contrae apreciablemente al fundirse, por lo que la fundición debe dejarse enfriar lentamente para que no resulte quebradiza. Tipo de latón

composición

Latón al aluminio

CuZn20Al2As

Característica y aplicación Utilizado para tubos condensadores e intercambiadores de calor, tuberías , Bombas hidráulicas

PROPIEDADES MECÁNICAS DEL LATÓN AL ALUMINIO

Propiedades Densidad Resistencia a la tracción, min. Resistencia a la fluencia, min. CET, lineal Calor Especifico Conductividad Térmica Punto de Fusión

Métricas 8.33 g/cc 345 MPa 125 MPa 18.5 10-6/°C @ 20.0 – 300 °C 0.09 cal/g-°C @ 20ºC 100.4 W/m-K @ 20.0 °C 932 ~ 971 °C

COMPOSICIÓN QUÍMICA LATON-ALUMINIO COMPOSICION QUIMICA (%) Zn As Al Balance 0.02 1.8 - 2.5 0.06

Pb 0.07

Fe < 0.06

Cu 76 - 79

DIAGRAMA LATÓN AL ALUMINIO

ANÁLISIS METALOGRÁFICO

LATÓN CON PLOMO La influencia del plomo o de impurezas de bajo punto de fusión, como el bismuto, depende de la estructura del metal a la temperatura de trabajo. En los latones de fase ? (>63,5% de cobre), cuando se trabaja en caliente, es determinante y está limitada a contenidos menores del 0,01% de Pb, pues a esas temperaturas el plomo estaría en forma de partículas fundidas dando lugar a fisuras intergranulares. Esto no ocurre en los latones bifásicos porque el plomo es soluble en la fase beta hasta aproximadamente un 2%. El plomo aumenta la maquinabilidad provee una microestructura no porosa y disminuye la resistencia mecánica. Produce una viruta fraccionada y lubrica en el proceso de maquinado las herramientas de corte. Microestructura es muy similar a las aleaciones Cu-Zn; el Pb aparece como pequeñas partículas oscuras en los límites de grano. APLICACIONES DE LOS LATONES CON PLOMO • Piezas roscadas para electrotecnia • Engranajes • Conexiones machos y hembras • Piezas para para circuitos eléctricos instrumentos de precisión • Válvulas para bicicletas • Tornos automáticos de gran velocidad • Piezas para automóviles • Elementos mecánicos diverso • Marcos de puertas, ventanas y vitrinas • Tuercas de radio ALEACIONES DE PLOMO Y SUS APLICACIONES

CONTENIDO DE PLOMO EN PESO

PROPIEDADES QUÍMICAS DE ALGUNOS LATONES CON PLOMO

PROPIEDADES MECÁNICAS

DIAGRAMAS DE FASE LATÓN AL PLOMO

ANÁLISIS METALOGRÁFICO

BRONCE Se denomina Bronce, a la aleación de cobre con estaño, plomo, zinc, aluminio, silicio Etc. Representan una familia de aleaciones con excelentes propiedades mecánicas como dureza, ductilidad, resistencia a la corrosión y conductividad térmica o eléctrica que la diferencian de otros metales. PROPIEDADES QUÍMICAS Y FISICAS

PROPIEDADES MECANICAS

DIAGRAMA DE FASES COBRE -ESTAÑO

METALOGRAFIA

Existen dos corrientes para la utilización de los bronces en México la tradicional que usa Bronces Rojos, y la moderna que usa Bronces Amarillos. En Estado unidos de Norteamérica se produce muy poco los Bronces Rojos por el contenido de Plomo y Zinc, usando principalmente los Bronces Amarillos. En México es mayor la producción de Bronces Rojos, pero solo unos pocos fundidores lo producen con una calidad que cumpla con las Normas Internacional, en el caso de los Bronces Amarillos, el Nicho de Mercado es amplio. Es importante mencionar que el proceso de Producción de Bronces Rojos y Bronces Amarillos debe estar completamente separado, ya que son muy contaminantes el uno con el otro. Existen dos tipos de Bronces: -

BRONCES ROJOS BRONCES AMARILLOS

1. Bronces de baja contracción o Bronces Rojos; son aleaciones de Cobre con Estaño, Plomo, Zinc principalmente. Algunas de sus Aleaciones más utilizadas son: C90500 (SAE-62) Bronce Rojo, Magnifico bronce al estaño, Es un Bronce muy estable de gran resistencia al desgaste y al ataque a los elementos ácidos especial para Engranes, coronas bujes, casquillos, tornillos sinfín, elementos de máquinas, campanas, Cojinete soporte, anillos de guía, impulsor de bomba, aros de pistón, componentes de válvula, herrajes de vapor y en general para piezas que requieren un bronce fino. C90700 (SAE-65) Bronce Rojo, Conocidos como Bronces de engranes y coronas resistentes a la corrosión. Adecuado para válvulas y cajas de bombas, cojinetes, tornillo sinfín, cuando el servicio es pesado y es necesario un bronce muy duro para mediana velocidad. C93700 (SAE-64) Bronce Rojo, Es un Bronce al estaño y plomo, de buena manejabilidad, con resistencia mecánica al desgaste bajo cargas pesadas y altas velocidades en donde hay deficiente lubricación. Chumaceras y Cojinetes para alta velocidad y alta presión, impulsor de

bomba, cojinetes usados en máquinas herramientas, trenes de laminación, grúas, dragas, molinos, trapiches, trituradoras y aplicaciones con resistencia a la corrosión. 2. Bronces de alta contracción o Bronces Amarillos; son aleaciones de Cobre con Fierro, Aluminio, Manganeso, Silicio Etc. Algunas de sus Aleaciones más utilizadas son: BRONCES AL ALUMINIO Esta aleación está compuesta de cobre y aluminio como principales metales. El aluminio está presente en una proporción de 9 a 11%. Aumenta la resistencia a la tracción y a la corrosión. C 61400 AMPCO 8.- es un bronce amarillo, Resistente al desgaste y a la corrosión con una alta resistencia, usos: engranes, coronas, sinfines, volantes, sincronizadores, placas de desgaste, cuñas, bujes, cojinetes, asientos de válvulas, pernos, vástagos de bombas, cojinetes para juntas universales en molinos de laminación. Tuberías, conexiones, tensores, unidades estructurales, coples, recipientes, placas de desgaste, cojinetes, placas de deslizamiento, etc. C 95400 AMPCO 18.- es un bronce amarillo de gran dureza, buenas cualidades antifricción, resistencia al uso, abrasión, fatiga, deformación bajo cargas o corrosión: engranes, coronas, sinfines, volantes, sincronizadores, placas de desgaste, bujes, cojinetes, asientos de válvula, pernos, vástago de bomba con usos similares al Ampco 8 pero con mayor dureza.

PROPIEDADES MECANICAS

PROPIEDADES QUIMICAS

DIAGRAMA DE FASES

ESTRUCTURA METALOGRAFICA

BRONCE AL SILICIO.Aleación de buena fluidez, catalogadas en el grupo de aleaciones con alta resistencia mecánica. Mismo grupo (así como microestructura y propiedades) se encuentran los bronces de sílice. Baja conductividad térmica y eléctrica. PROPIEDADES QUÍMICAS

PROPIEDADES FÍSICAS Y MECANICAS

ESTRUCTURA METALOGRAFICA

BRONCE AL MANGANESO.Llamadas también latones de alta tensión. Contienen 54-62% de cobre, hasta 7,0 de otros elementos y el resto de zinc.

PROPIEDADES QUÍMICAS

PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS

ESTRUCTURA METALOGRÁFICA

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%). 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). La obtención del aluminio se realiza en dos fases: 1. Separación de la alúmina (Al2O3) de las bauxitas por el procedimiento Mayer, que comprende las siguientes operaciones: Se calientan las bauxitas para deshidratarlas, una vez molidas; se atacan a continuación con lejía de sosa en caliente y a presión para formar aluminato sódico (Na2O.Al2O3), que se separa del resto de los componentes de la bauxita; después, bajo la influencia de una pequeña cantidad de alúmina que inicia la reacción, se hidroliza el aluminato de sodio, quedando alúmina hidratada e hidróxido de sodio; y por fin, se calcina la alúmina hidratada a 1.200ºC, con lo que queda preparada para la fase siguiente. 2. Reducción de la alúmina disuelta en un baño de criolita (Fna, F3AI), y con cierta cantidad de fundente, por electrolisis con electrodos de carbón. Para obtener una tonelada de aluminio son necesarias 4 Tm. de bauxita, 80 kgs. de criolita, 600 kgs. de electrodos de carbón y 22.000kw-hora. La metalurgia de aluminio es, por tanto, esencialmente electrolítica. Aplicaciones del aluminio. El aluminio tiene multitud de aplicaciones: su bajo peso específico lo hace útil para la fabricación de aleaciones ligeras, extensamente empleadas en construcciones aeronáuticas y en general, cada vez más en los vehículos de transporte (automotores, TALGO, automóviles, etc,...). Su elevada conductividad eléctrica lo hace útil para la fabricación de conductores eléctricos de aluminio técnicamente puro o en forma de cables armados con acero galvanizado. Su elevada conductividad calorífica e inalterabilidad lo hacen útil para la fabricación de utensilios de cocina y, en general, para aparatos de intercambio de calor. Su maleabilidad lo hace útil para la fabricación de papel de aluminio, en lo que se emplea actualmente un 10% de su producción total. Su resistencia a la corrosión lo hace útil para fabricación de depósitos para ácido acético, cerveza, etc,... También se emplea en forma de chapas para cubiertas de edificios. Y reducido a polvo para la fabricación de purpurinas y pinturas resistentes a la corrosión atmosférica. Sus propiedades reductoras lo hacen útil para la desoxidación del hierro y de otros metales, y para las soldaduras aluminio-térmicas.

PROPIEDADES QUÍMICAS DEL ALUMINIO.

• Densidad: • Punto de fusión: • Punto de ebullición: • Calor específico: • Calor latente de fusión: • Calor latente de ebullición: • Conductividad eléctrica: • Conductividad térmica: • Coeficiente de dilatación lineal:

2,70 g/cm3 a 20 ºC (1,56 oz/in3 a 68 ºF) 660 ºC (933 K) 2467 ºC 0,92 J/g K (0,22 cal/ g ºC) 395·103 J/kg 9220·103 J/kg 37,8·106 S/m (siemens por metro) 209-230 W/m · K 2,4·10-5 ºC-1

Propiedades físicas del aluminio.

Propiedades mecánicas del aluminio. Las propiedades mecánicas del aluminio son más interesantes son su débil resistencia mecánica, y su gran ductilidad y maleabilidad, que permite forjarlo, trefilarlo en hilos delgadísimos y laminarlo en láminas o panes tan finos como los del oro, hasta de un espesor de 0,0004 mm (0,4 micras). A la temperatura de 500ºC se vuelve frágil y se puede pulverizar fácilmente.

DIAGRAMA DE FASE DEL ALUMINIO

ANALISIS METALOGRÁFICO

SERIES DE ALUMINIO PARA FUNDICIÓN Se basan en los mismos sistemas de aleación de las aleaciones de aluminio laminado y se clasifican de manera similar en cuanto a los tipos tratables y no tratables térmicamente. La principal diferencia consiste en que se presenta en forma de piezas moldeadas. Las características que la industria busca en los aluminios de moldeo, son una buena colabilidad, es decir la aptitud para llenar correctamente alguna cavidad de un molde, una contracción relativamente pequeña y la no formación de fisuras, las cuales son causadas por la fragilidad del material. Gracias a que las temperaturas de fusión del aluminio son relativamente bajas, permiten utilizar, además de moldes de arena, moldes metálicos (coquillas), donde el material se introduce bien sea por gravedad o por presión (moldeo por inyección). Este último proceso exige un molde específico para cada pieza y una má- quina de inyectar que en términos generales es de costo elevado. Sin embargo, este proceso permite la obtención de artículos con una elevada precisión dimensional y excelentes acabados superficiales que, en algunos casos, no requieren de un mecanizado posterior, por lo que es ampliamente utilizado en la elaboración de piezas complejas como bombas de gasolina, carburadores y planchas domésticas, entre otras. A continuación se mencionan las series más importantes en la industria. • Serie 1xx.x: Fundición de aluminio puro (99.0 de pureza). Este tipo de aleación tiene una ductibilidad y resistencia a la corrosión excelentes, aunque su resistencia eléctrica es baja. Es empleada en piezas moldeadas en arena, coquillas y raramente en inyección. Sus aplicaciones más frecuentes están en la industria química y eléctrica, en elementos que no tienen mucho compromiso mecánico. Los rotores de motores asíncronos de baja resistencia, por ejemplo, se fabrican en este tipo de aleación, mientras que los rotores de alta resistencia son elaborados con aleaciones fundidas de aluminio de otros grupos. • Serie 2xx.x: Se compone principalmente de aluminio aleado con cobre. Las aleaciones de este grupo tienen las características mecánicas más elevadas de todos los aluminios para moldeo: resistencia a la tracción, límite elástico, alargamiento, tenacidad y resistencia al desgaste, especialmente cuando el material es elevado a altas temperaturas. • Serie 3xx.x: Aluminio aleado principalmente con silicio y adiciones de cobre y/o magnesio. Las aleaciones de esta familia tienen una gran variedad de aplicaciones sobre todo si las características mecánicas exigidas son más altas que la de los otros grupos de aleaciones, incluso a temperaturas altas. Es un tipo de aleación que se funde fácilmente lo que posibilita el trabajo del material para formas complicadas, tienen buena maquinabilidad, pero no presentan la misma resistencia a la corrosión y a los agentes químicos que otros grupos. Cuando este tipo de aleación tiene contenidos más altos de Si, la colabilidad del molde es mayor, mientras que los contenidos más altos de cobre mejoran notablemente la maquinabilidad y las posibilidades de pulimiento. Las aleaciones más empleadas son

AlSi5Cu3 de resistencia más elevada y apta para moldear en arena o coquilla y AlSi8Cu3, que se ha convertido en un estándar para el moldeo por inyección. • Serie 4xx.x: Fundición de aluminio aleado principalmente con silicio (punto eutéctico al 12% Si) que le confiere fluidez al material fundido, disminución de la fisuración y de la contracción en enfriamiento, características que permiten diseñar piezas complejas con cambios importantes en cada sección, con paredes desde muy delgadas a muy gruesas. Este tipo de aleaciones tienen muy buena soldabilidad y ductilidad. • Serie 5xx.x: Fundición de aluminio con magnesio, la cual se caracteriza por una gran resistencia a la corrosión, incluso en agua de mar y en atmósfera salina. Tienen muy buena maquinibilidad, pueden pulirse muy bien y permiten el proceso de anodización para fines decorativos. Sus principales campos de aplicación se encuentran en la industria naval, química y alimentaria. • Serie 6xx.x Son aleaciones que no tienen un moldeo fácil, especialmente en contenidos del 7% de magnesio, pequeñas aleaciones de Silicio facilitan la colabilidad pero entorpecen la apariencia de la anodización. La aleación AlMg10, además de tener una excelente resistencia a la corrosión, presenta excelentes características mecánicas y buena resistencia al choque. Por su parte, la aleación AlMg3 tienen un moldeo más fácil, pero sus propiedades mecánicas disminuyen notablemente. • Serie 7xx.x: Fundición de aluminio aleado con zinc. La característica más importante de este grupo es la capacidad que tiene de auto-templarse sin necesidad de solubilización, seguido de una maduración natural (diversas semanas) o artificial (diversas horas), lo cual facilita la fabricación de piezas grandes con buenas características mecánicas: tenacidad, maquinibilidad, estabilidad y resistencia a la corrosión. La aleación más frecuente de este grupo es la AlZn5Mg.

ALUMINIO CON MAGNESIO Propiedades

Diagrama de fases de Al-Mg

ALUMINIO CON SILICIO Y MAGNESIO

DIAGRAMA DE FASE DE Si-Mg

DIAGRAMA DE FASE DEL ALUMINIO -COBRE