Informe De Fundicion De Aluminio.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, MINAS Y METALÚRGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA

TEMA: FUNDICION DEL ALUMINIO

ESTUDIANTES: HUALLPAYUNCA QUISPE AUGUSTO ASIGNATURA: METALURGIA FISICA I PRACTICAS. SEMESTRE: 2018-1

CUSCO - PERU 2018

150194

FUNDICION DE ALUMINIO

INTRODUCCIÓN:

En esta práctica de fundición del aluminio pondremos en práctica nuestros conocimientos acerca de la fundición de este metal muy aparte que determinaremos la energía del sistema también veremos la metalografía del aluminio una vez hecho el ataque químico. Todo comenzara a partir de chatarra de aluminio aunque para fines prácticos solo utilizaremos un aluminio casi puro por esta razón no utilizaremos aluminio con aleaciones porque no sería muy recomendable además tener mucha escoria. Durante de la fundición del aluminio pondremos en práctica conocimientos de laboratorio manejo del horno mufla manejo de la pinzas e implementos de seguridad.

OBJETIVOS:    

Fundir el aluminio a partir de chatarra, moldear en redondos y láminas. Realizar el examen metalográfico. Encontrar las microestructuras presentes en el aluminio Estimar el tiempo adecuado de ataque químico de las piezas de aluminio fundido

FUNDAMENTOS TEÓRICOS: EL ALUMINIO

El aluminio superfino posee la mayoría de las propiedades del aluminio de pureza comercial; pero, además, su pequeño contenido en impurezas le confiere ciertas características sobresalientes. En particular, se pueden mencionar su extraordinaria resistencia a la corrosión, su extrema ductilidad, su fácil mecanizado, su pequeña, velocidad de endurecimiento por tratamiento mecánico. El aluminio forma espontáneamente sobre su superficie una película de óxido pasivo que rápidamente se recompone después de someterla a cortes o golpes superficiales. La película forma parte íntegramente del metal o de la aleación



FUNDICION: Proceso de producción de un objeto metálico por vaciado de un metal fundido dentro de un molde y que luego se enfría y solidifica







PROCESOS DE FUNDICION DEL ALUMINIO: Hoy en día, las piezas de fundición de aluminio y sus aleaciones se producen en cientos de composiciones y son fundidas principalmente por tres procesos: fundición en arena (en arena verde o arena seca), fundición en molde metálico permanente (bajo gravedad y bajo presión centrífuga solamente) y fundición por presión o inyección (grandes presiones). FUNDICION DE CHATARRAS DE ALUMINIO: La chatarra debe ser de calidad adecuada antes de ser fundida. Para obtener este nivel de calidad, todo el material adherente debe ser removido, y la chatarra, debe ser ordenada según el tipo de aleación y el contenido de aluminio. Como el último eslabón de la cadena de reciclado, las refinerías y refundidores contribuyen de manera significativa a la protección de nuestro medio ambiente. Son ellos los que garantizan la producción de un material que puede ser reabsorbida en el ciclo de vida de aluminio. METALOGRAFIA: Las técnicas de metalografía óptica se emplean para estudiar las características y constitución interna de los materiales a escala micrométrica (nivel de aumento de alrededor de 2000X). Mediante la aplicación de las técnicas de metalografía óptica puede extraerse información cualitativa y cuantitativa en relación con el tamaño de los granos, los límites de grano, la existencia de diversas fases, daño interno y algunos defectos. En esta técnica, la superficie de una pequeña muestra de material, generalmente un metal, se prepara primero mediante un procedimiento un tanto prolongado que incluyen procesos de desbaste y pulido, la preparación culmina con un ataque químico El principio detrás del análisis microestructural se basa en el ataque químico, los átomos en el límite de grano serán atacados mucho más rápidamente por el reactivo que los átomos que están dentro del grano.

Diagrama esquemático que ilustra cómo la luz es reflejada en la superficie de un metal pulido

Efecto del ataque de una superficie pulida de una muestra de acero sobre la microestructura observada en el microscopio metalográfico

ALUMINIO: Es un metal de color y brillo similares a los de la plata, ligero y dúctil, buen conductor del calor y de la electricidad y resistente a la oxidación. Se combina fácilmente con casi todos los metales, a excepción del plomo, y forma con ellos sales. El aluminio pulimentado refleja más allá del espectro visible en ambas direcciones, y no es corroído por el agua del mar. Es uno de los metales más abundantes de la corteza de la Tierra, pero no se encuentra puro, si no en muchas especies minerales (bauxita, corindón, esmerilo, etc.). La materia prima para la obtención del aluminio es la bauxita. El aluminio a toma gran importancia en la industria debido a sus características no solo mecánicas sino químicas, buena resistencia, es un excelente conductor eléctrico y térmico, tiene una excelente trabajabilidad, lo que lo hace ideal para algunos procesos industriales como la forja, fundición, extrusión , laminado, etc. Es resistente a la corrosión y su densidad es prácticamente un tercio a la del acero. Estas características lo hace un material ideal en ámbitos estructurales, automovilísticos y aeronáuticos. 

ALEACIONES DE ALUMINIO: Se distingue entre aleaciones de aluminio para moldeo y aleaciones de aluminio para forja. Las aleaciones de aluminio para moldeo se diseñan para una adecuada colada del metal líquido en moldes que reproducen, directamente, la forma de la pieza. Con ellas se pueden fabricar piezas de forma compleja. El inconveniente del proceso de moldeo es las imperfecciones microestructurales como poros, cavidades de contracción, rechupes, segregación, etc. En las aleaciones de aluminio para forja la colada se realiza en lingotes que, posteriormente, son deformados, por ejemplo por laminación o extrusión, obteniéndose distintos semiproductos como chapas, planchas, barras, alambre, etc. Estas aleaciones presentan mayor calidad que las de moldeo, por poseer menos defectos. Son las utilizadas mayoritariamente para aplicaciones estructurales



ALEACIONES DE ALUMINIO POR FUNDICIÓN: Estas aleaciones contienen un porcentaje muy alto de silicio comparado con las aleaciones por forja, con un porcentaje del 4 a 12 % se producen piezas con diseños muy complejos, permitiendo un aumento de la fluidez y disminución de la formación de grietas. Las aleaciones con un porcentaje menor al 12% de silicio se denominan hipoeutecticas, las de porcentaje cercano al 12% se denominan eutecticas y las que poseen un porcentaje mayor al 12% de silicio se denominan hipereutecticas.

MATERIALES:  Chatarra de aluminio (50gramos).  Crisol.  Lingotera.  Aditivos.  Pinzas.  Horno mufla  Bórax.  Ácido nítrico con una concentración de 37%  Ácido clorhídrico con una concentración de 36%  Probeta de un volumen de capacidad 50ml  Vaso de precipitado de un volumen de capacidad 80ml

PROCEDIMIENTO: 1. Preparar la chatarra, para esto cortaremos pedazos de aluminio a fin de hacer más eficiente la fusión de la chatarra de aluminio. 2. Colocar en el crisol la chatarra de aluminio. 3. Encender el horno mufla. 4. Programar la temperatura de fusión del aluminio (esta programación de temperatura será progresivamente desde 200 °C hasta la temperatura de 650 °C). 5. Colocar los crisoles vacíos junto con el crisol donde está todo el aluminio en forma de chatarra sólida. 6. Cuando se llega a la temperatura de 500 C sacar los crisoles del horno hacia la cocina eléctrica a fin de que no se enfríen. 7. Cuando el aluminio este en estado pastoso añadir BORAX luego seguir con la fusión, cuando este líquido pasar a la colada a los crisoles que en este caso simularemos que son lingoteras. 8. Esperar la solidificación del lingote al aire libre a temperatura ambiente de 15 °C 9. Preparar las probetas para el examen metalográfico, para esto cortaremos el botón de aluminio a la mitad luego pasaremos a desbastar con lijar de número 280 y 600 en ASTM luego puliremos con ayuda de la alúmina en pasta. 10.Limpiaremos nuestra probeta con alcohol y algodón luego lo secaremos con aire caliente. 11.Realizar el análisis metalográfico de las probetas. 12.ahora pasaremos a realizar el ataque químico, para lo cual la cara pulida de la probeta se sumergirá primero en alcohol luego en agua regia durante 3 min luego en agua caliente a una temperatura de 60 °C luego en alcohol y secamos con aire caliente. 13.Realizar el análisis metalográfico de las probetas.

ESQUEMA DEL PROCEDIMIENTO:

Práctica de Fundición de aluminio

Preparar la chatarra Cortar el botón de aluminio Colocar en el crisol la chatarra de aluminio Encender el horno mufla

Programar la temperatura

Desbastar y pulir con lijar de metal de 280 y 600

Colada de aluminio

La probeta es sometida por alcohol, agua regia, agua caliente, alcohol

Limpieza de la probeta con alcohol y aire caliente

Calentar los crisoles

Colocar bórax al aluminio pastoso

Ataque químico a la probeta

Segundo examen metalográfico Primer examen metalográfico

ANÁLISIS DE DATOS: EXAMEN METALOGRÁFICO

METALOGRAFÍA

DESCRIPCIÓN

Primer examen metalográfico solo con limpieza de la probeta con alcohol y aire caliente

Se observa algunas grietas que son producto de la colada y también se observa líneas estas líneas son porque no se ha pulido o falta pulir más tiempo.

Segundo examen metalográfico con ataque químico es decir con alcohol, agua regia, agua caliente, alcohol, aire caliente, todo secuencialmente

Se observa granos mediadamente grandes con límites de granos casi claros, en algunas partes se observa que los límites de granos están oscuros esto indica la oxidación.

CUESTIONARIO: 1.      

2.

Hacer una descripción de la práctica. En esta práctica se utilizó chatarra de aluminio. Se utilizó un horno mufla para la fundición de aluminio. Se utilizó el bórax para bajar el punto de fusión y para separar la escoria de la mata de aluminio. La colada se hizo con sumo cuidado con los implementos de seguridad correspondientes. Se utilizó crisoles para simular a una lingotera para obtener botones de aluminio. Para la preparación de agua regia utilizamos solo ácido clorhídrico y ácido nítrico con una concentración de 36% y 37% correspondientemente en una proporción de 3 a 2 partes en volumen. Presentar el cálculo de energía absorbida por el sistema. 𝑚 = 50𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜 𝑐𝑎𝑙 𝑔°𝐶 𝑐𝑎𝑙 𝑙𝐹 = 91.31 𝑔 𝐶𝑒 = 0.21

𝑄𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 𝑚𝑥𝐶𝑒 𝑥∆𝑇

𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 13°𝐶 𝑇𝑓𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛 = 660.3°𝐶 𝑄𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑚𝑥𝑙𝐹

𝑄𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 50𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠𝑥0.21

𝑐𝑎𝑙 𝑥(660.3°𝐶 − 13°𝐶) 𝑔°𝐶

𝑄𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 = 50𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠𝑥91.31

𝑐𝑎𝑙 𝑔

𝑄𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 = 4565.5𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑎𝑠

𝑄𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 = 6796.65𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑎𝑠

𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒 + 𝑄𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 = 6796.65𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑎𝑠 + 4565.5𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟𝑖𝑎𝑠 = 11362.15calorias

3. Presentar la microestructura obtenida del aluminio e interpretación de sus constituyentes.

EXAMEN METALOGRÁFICO

METALOGRAFÍA

DESCRIPCIÓN

Primer examen metalográfico solo con limpieza de la probeta con alcohol y aire caliente

Se observa algunas grietas que son producto de la colada y también se observa líneas estas líneas son porque no se ha pulido o falta pulir más tiempo.

Segundo examen metalográfico con ataque químico es decir con alcohol, agua regia, agua caliente, alcohol, aire caliente, todo secuencialmente

Se observa granos mediadamente grandes con límites de granos casi claros, en algunas partes se observa que los límites de granos están oscuros esto indica la oxidación.

4. Resultado de la resistencia a la corrosión del aluminio. La resistencia a la corrosión para el aluminio es bastante bueno porque en al metalografía se pudo ver que los granos no estaban muy coloreados de color oscuro que es la principal evidencia para saber si ha sido corroído.

CONCLUSIONES:  Se pudo fundir el aluminio a partir de chatarra, moldear en redondos y láminas.  Se realizó el examen metalográfico exitosamente.  Se encontró las microestructuras presentes en el aluminio que depende mucho de la preparación de la probeta.  Se Estimó el tiempo adecuado de ataque químico de las piezas de aluminio fundido que es de 4 minutos en agua regia. BIBLIOGRAFÍA:  Martinez Sanchez Juan I.(2009), Tesis procesos de moldeo para fundir piezas de aluminio, Mexico (Instituto politécnico nacional)  Palas Zúñiga Maria A. (2012) Tesis reconocimiento de fases en aleaciones de aluminio en estado moldeado Perú (Universidad de Piura)  Reigoza Gomez, Daniel R. (2017), Tesis estudio microestructural por microscopia óptica con técnicas de metalografía a color en un pistón de una moto akt xm 200, Colombia (universidad distrital Francisco José de caldas)