Solidificación Unidireccional de Aleaciones Base Aluminio: Al-Cu, Al- Mg, Al-Si, Al-Zn

A.E. ARES; C. E. SCHVEZOV

La Plata

Taller; Tercer Taller sobre el Aluminio y Metales Afines; 2011

Tercer Taller sobre el Aluminio y Metales Afines

Un análisis global de los actuales procesos de manufactura de piezas y componentes metálicos muestra que, con excepción de los artículos producidos por técnicas de metalurgia de polvo, todos los demás pasan por lo menos una vez por el proceso de solidificación. La estructura formada inmediatamente después de la solidificación determina las propiedades del producto final, no sólo para las piezas que ya tienen esencialmente la forma final, sino también para los productos que se desarrollarán para la producción de chapas, cables o que serán forjados. Las características mecánicas del producto final dependerán de la macroestructura y de la microestructura resultante. La macroestructura de las piezas de fundición, o bien de los lingotes, puede presentarse en forma de granos completamente columnares o totalmente equiaxiales, dependiendo de la composición química de la aleación y de las condiciones de solidificación. Una forma estructural más compleja se compone de las dos zonas estructurales (columnar y equiaxial). Esa forma mixta de solidificación se produce cuando los granos equiaxiales son capaces de nuclear y crecer en el líquido adelante del frente de crecimiento columnar, causando la transición de estructura columnar a equiaxial (TCE). La predicción de esta transición es de gran interés en el diseño de las propiedades mecánicas de los productos fundidos. Piezas con una estructura completamente equiaxial son más apropiadas para aplicaciones donde la isotropía de las propiedades físicas y mecánicas resulta necesaria. Por otro lado, la anisotropía de las propiedades de las estructuras columnares permite aplicaciones tecnológicas importantes como, por ejemplo, el crecimiento de los alabes de turbina de los motores a inyección, donde el crecimiento columnar debe coincidir con la máxima dirección de la solicitación mecánica durante el funcionamiento de las turbinas. Las aleaciones base aluminio son aleaciones ligeras, donde la resistencia mecánica se consigue por aleación, suelen contener Cu, Si, Mn, Mg, Zn y Li en proporciones variables entre el 0.1 y el 10 %. 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. Particularmente, las aleaciones Al - Cu tienen una alta resistencia a la fractura por lo que se utilizan en partes estructurales de aviones, carrocerías de automóviles y autobuses, tanques de combustibles. El duraluminio (96%Al - 4%Cu) es una aleación muy utilizada en casas (puertas y ventanas), transporte, etc. Las aleaciones Al - Si tienen bajos coeficientes de expansión térmica y bajos puntos de fusión por lo que se utilizan en alambres de soldadura y para piezas fundidas. En el presente trabajo se investiga la influencia de la transferencia de calor unidireccional en la obtención de diferentes estructuras de solidificación de las aleaciones Al-Cu, Al-Mg, Al-Si y Al-Zn y su correlación con la estructura de las mismas.