%5B1%5D.jpg)
CHATARRA: Es el hierro y acero reciclados que se usan para la produccion y fabricacion de piezas nuevas y es utilizado en varios procesos de fundicion como en la colada continua.
CARBON COQUE: El coque metalúrgico el residuo sólido que se obtiene a partir de la destilación destructiva, o pirólisis, de determinados carbones minerales . En la practica, para la fabricación del coque metalúrgico se utilizan mezclas complejas que pueden incluir más de 10 tipos diferentes de carbones minerales en distintas proporciones. El proceso de pirólisis mediante el cual se obtiene el coque se denomina coquización y consiste en un calentamiento (entre 1000 y 1200 ºC) en ausencia de oxígeno
PIEDRA CALIZA: es una roca sedimentaria porosa de origen químico, formada mineralógicamente por carbonatos, principalmente carbonato de calcio.
SILICIO: Se utiliza en aleaciones, en la preparación de las siliconas, en la industria de la cerámica técnica y, debido a que es un material semiconductor muy abundante Como elemento de aleación en fundiciones . Se utiliza en la industria del acero como componente de las aleaciones de silicio-acero. Para fabricar el acero, se desoxida el acero fundido añadiéndole pequeñas cantidades de silicio; el acero común contiene menos de un 0,03% de silicio. El acero de silicio, que contiene de 2,5 a 4% de silicio, se usa para fabricar los núcleos de los transformadores eléctricos, pues la aleación presenta baja histéresis. Existe una aleación de acero, el durirón, que contiene un 15% de silicio y es dura, frágil y resistente a la corrosión; El silicio se utiliza también en las aleaciones de cobre, como el bronce y el latón.
FUNDENTES: Denominación para aditivos , por ej. Materiales cerámicos y minerales, para facilitar el fundimiento (Mezclas tienen puntos de fusion más bajos que sus componentes individuales y los que ayudan a la segregación de algunos componentes .
lunes, 31 de marzo de 2008
tipos de moldes
Moldes en arena verde
Es el método más común que consiste en la formación del molde con arena húmeda, usada en ambos procedimientos. La llamada arena verde es simplemente arena que no se ha curado, es decir, que no se ha endurecido por horneado. El color natural de la arena va desde el blanco hasta el canela claro, pero con el uso se va ennegreciendo. La arena no tiene suficiente resistencia para conservar su forma, por ello se mezcla con un aglutinante para darle resistencia; luego se agrega un poco de agua para que se adhiera. Esta arena se puede volver a emplear solo añadiendo una cantidad determinada de aglutinante cuando se considere necesario.
Moldes con capa seca.
Dos métodos son generalmente usados en la preparación de moldes con capa seca. En uno la arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10 mm se mezcla con un compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. El otro método es hacer el molde entero de arena verde y luego cubrir su superficie con un rociador de tal manera que se endurezca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados para este propósito contienen aceite de linaza, agua de melaza, almidón gelatinizado y soluciones liquidas similares. En ambos métodos el molde debe secarse de dos maneras: por aire o por una antorcha para endurecer la superficie y eliminar el exceso de humedad.
Moldes con arena seca.
Estos moldes son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con un material aditivo similar al que se emplea en el método anterior. Los moldes deben ser cocados totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad.
moldes de arcilla
Los moldes de arcilla se usan para trabajos grandes. Primero se construye el molde con ladrillo o grandes partes de hierro. Luego, todas estas partes se emplastecen con una capa de mortero de arcilla, la forma del molde se empieza a obtener con una terraja o esqueleto del modelo. Luego se permite que el molde se seque completamente de tal manera que pueda resistir la presión completa del metal vaciado. Estos moldes requieren de mucho tiempo para hacerse y su uso no es muy extenso.
Moldes furánicos
El proceso es bueno para la fabricación de moldes usando modelos y corazones desechables. La arena seca de grano agudo se mezcla con ácido fosfórico el cual actúa como un acelerador. La resina furánica es agregada y se mezcla de forma continua el tiempo suficiente para distribuir la resina. El material de arena empieza a endurecerse casi de inmediato al aire, pero el tiempo demora lo suficiente para permitir el moldeo. El material usualmente se endurece de una a dos horas, tiempo suficiente para permitir alojar los corazones y que puedan ser removidos en el molde. En uso con modelos desechables la arena de resina furánica puede ser empleada como una pared o cáscara alrededor del modelo que estará soportado con arena de grano agudo o en verde o puede ser usada como el material completo del molde
Moldes de CO2.
En este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y es apisonada alrededor del modelo. Cuando el gas de CO2 es alimentado a presión en el molde, la arena mezclada se endurece. Piezas de fundición lisas y de forma intrincada se pueden obtener por este método, aunque el proceso fue desarrollado originalmente para la fabricación de corazones.Moldes de metal. Los moldes de metal se usan principalmente en fundición en matriz de aleaciones de bajo punto de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado.
Moldes especiales.
Plástico, cemento, papel, yeso, madera y hule todos estos son materiales usados en moldes para aplicaciones particulares.
Moldes con capa seca.
Dos métodos son generalmente usados en la preparación de moldes con capa seca. En uno la arena alrededor del modelo a una profundidad aproximada de 10 mm se mezcla con un compuesto de tal manera que se seca y se obtiene una superficie dura en el molde. El otro método es hacer el molde entero de arena verde y luego cubrir su superficie con un rociador de tal manera que se endurezca la arena cuando el calor es aplicado. Los rociadores usados para este propósito contienen aceite de linaza, agua de melaza, almidón gelatinizado y soluciones liquidas similares. En ambos métodos el molde debe secarse de dos maneras: por aire o por una antorcha para endurecer la superficie y eliminar el exceso de humedad.
Moldes con arena seca.
Estos moldes son hechos enteramente de arena común de moldeo mezclada con un material aditivo similar al que se emplea en el método anterior. Los moldes deben ser cocados totalmente antes de usarse, siendo las cajas de metal. Los moldes de arena seca mantienen esta forma cuando son vaciados y están libres de turbulencias de gas debidas a la humedad.
moldes de arcilla
Los moldes de arcilla se usan para trabajos grandes. Primero se construye el molde con ladrillo o grandes partes de hierro. Luego, todas estas partes se emplastecen con una capa de mortero de arcilla, la forma del molde se empieza a obtener con una terraja o esqueleto del modelo. Luego se permite que el molde se seque completamente de tal manera que pueda resistir la presión completa del metal vaciado. Estos moldes requieren de mucho tiempo para hacerse y su uso no es muy extenso.
Moldes furánicos
El proceso es bueno para la fabricación de moldes usando modelos y corazones desechables. La arena seca de grano agudo se mezcla con ácido fosfórico el cual actúa como un acelerador. La resina furánica es agregada y se mezcla de forma continua el tiempo suficiente para distribuir la resina. El material de arena empieza a endurecerse casi de inmediato al aire, pero el tiempo demora lo suficiente para permitir el moldeo. El material usualmente se endurece de una a dos horas, tiempo suficiente para permitir alojar los corazones y que puedan ser removidos en el molde. En uso con modelos desechables la arena de resina furánica puede ser empleada como una pared o cáscara alrededor del modelo que estará soportado con arena de grano agudo o en verde o puede ser usada como el material completo del molde
Moldes de CO2.
En este proceso la arena limpia se mezcla con silicato de sodio y es apisonada alrededor del modelo. Cuando el gas de CO2 es alimentado a presión en el molde, la arena mezclada se endurece. Piezas de fundición lisas y de forma intrincada se pueden obtener por este método, aunque el proceso fue desarrollado originalmente para la fabricación de corazones.Moldes de metal. Los moldes de metal se usan principalmente en fundición en matriz de aleaciones de bajo punto de fusión. Las piezas de fundición se obtienen de formas exactas con una superficie fina, esto elimina mucho trabajo de maquinado.
Moldes especiales.
Plástico, cemento, papel, yeso, madera y hule todos estos son materiales usados en moldes para aplicaciones particulares.
tipos de modelos
La fundición en arena requiere un patrón o modelo al tamaño de la parte, ligeramente agrandado, tomando en cuenta la contracción y las tolerancias para el maquinado de la pieza final. Los materiales que se utilizan para hacer estos modelos, se incluye la madera, los plásticos y los metales. La madera es un material para los modelos, por la facilidad de trabajarla y darle forma.
Sus desventajas son la tendencia a la torsión y al desgate por abrasión de la arena q se compacta a su alrededor, lo cual limita el numero de veces que puede usarse. Los modelos de metal son más costosos pero duran más. Los plásticos representan un término medio entre la madera y los metálicos.Hay varios tipos de modelos. El más simple esta hecho de una pieza llamado modelo solido, que tiene la misma forma de la fundición y los a justes en tamaño que tiene por la contracción y maquinado.
Los modelos divididos, consta de dos piezas, que separan a la pieza a lo largo de un plano, este coincide con el plano de separación del molde. Los modelos divididos son apropiados para partes de forma compleja y cantidades moderadas de producción.
Modelos de placa de acoplamiento o los modelos de doble placa, es un modelo con placa de acoplamiento, las dos piezas del modelo dividido se adhieren a los de una placa de madera o metal.Los modelos con doble placa de acoplamiento son similares a los patrones con una placa, excepto que las mitades del patrón de dividido se pegan a placas separadas de manera que las secciones de la parte superior e inferior del molde se pueden fabricar independientemente.
a-) modelo solido
b-) modelo dividido
c-) placa modelo
traduccion documento de ingles
aluminio . ASM International. El manual Committee.TA459.M43 1990 620.1'6 90-115ISBN 0-87170-378-5 (v. 2)SAN 204-7586 impreso en los Estados Unidos de Introducción de América a Aluminio Liga Elwin L. Rooy, la Compañía Aluminia de América,
introducción
ALUMINIO, el segundo el elemento metálico más abundante en la tierra, se volvió un competidor económico diseñando las aplicaciones tan recientemente como el fin del siglo 19. Era volverse un metal durante su tiempo. La emergencia de tres desarrollos industriales importantes habría, exigido las características materiales consistentes con las únicas calidades de aluminio y sus aleaciones, grandemente el crecimiento de beneficio en la producción y uso del nuevo metal.
Cuando la reducción electrolítica de alúmina (Al2O3) disolvió en el cryolite fundido se desarrolló independientemente por Charles Hall en Ohio y Paul Heroult en Francia en 1886, los primeros vehículos interior-combustión-artefacto-impulsados estaban apareciendo, y el aluminio jugaría un papel como un material automotor de valor de la ingeniería creciente. La electrificación requeriría el metal conductivo a las inmensas cantidades de luz-peso por la transmisión larga distancia y para la construcción de las torres apoyar la red arriba de cables que entregan la energía eléctrica de los sitios de generación de poder necesitaron. Dentro de unas décadas el Wright los hermanos dieron el nacimiento a una completamente nueva industria que creció en la sociedad con el desarrollo de industria aluminio de estructuralmente partes fiables, fuertes, y fractura-resistentes por las estructuras, los artefactos, y finalmente, para los cuerpos del proyectil, células de combustible, y componentes del satélite.
El crecimiento de la industria del aluminio no se limitó a estos desarrollos. Las primeras aplicaciones comerciales de aluminio eran los artículos de novedad como los marcos del espejo, los números de la casa, y sirviendo las bandejas. Los utensilios cocción también eran un mercado temprano mayor. A tiempo, aluminio creció en la diversidad de aplicaciones a la magnitud que virtualmente cada aspecto de vida moderna sería directamente o indirectamente afectado por su uso.
Las propiedades.
Entre las características más llamativas de aluminio su versatilidad está. El rango de propiedades físicas y mecánicas que pueden desarrollarse--del aluminio de alto-pureza refinada (vea el artículo" las Propiedades de Puros Metales" en este Volumen) a las aleaciones más complejas--es notable. Más del composiciones de las de trescientas del la aleación están se han desarrollado las variaciones adicionales normalmente reconocidas, y muchas internacionalmente el y en las relaciones del vendedor/consumidor. Las composiciones para ambos forjado y lanzamiento que se mantienen las aleaciones de aluminio en el artículo" la Aleación y Sistemas de Designación de Temple Aluminio y las Aleaciones". Las propiedades de aluminio que hace el más barato y atractivo a este metal y a sus aleaciones para una variedad ancha de usos son apariencia, peso ligero, habilidad de tejido, propiedades físicas, propiedades mecánicas, y resistencia de corrosión.
Aluminio tiene una densidad de sólo 2.7 g/cm3, aproximadamente un tercio tanto como acero (7.83 g/cm3), cobre (8.93 g/cm3), o latón (8.53 g/cm3). Puede desplegar la resistencia de corrosión excelente en la mayoría de los ambientes, incluso la atmósfera, el agua (incluso el agua de sal), petroquímico, y muchos sistemas químicos. Se examinan las características de corrosión de aluminio en detalle en la Corrosión, Volumen 13 de Manual de ASM, anteriormente 9 Manual de Metales de Edición.
Las superficies del aluminio pueden ser muy reflexivas. Se reflejan energía radiante, calor ligero, radiante visible, y las olas electromagnéticas eficazmente, mientras los ánodos y las superficies de los ánodos oscuras pueden ser reflexivas o absorbentes. El reflejo de aluminio pulido, encima de un rango ancho de longitudes de la ola, lleva a su selección para una variedad de usos decorativos y funcionales.
Aluminio típicamente los despliegues la conductibilidad eléctrica y termal excelente, pero se han desarrollado las aleaciones específicas con los grados altos de resistividad eléctrica. Por ejemplo, estas aleaciones son útiles en la alto-torsión los motores eléctricos. Aluminio es a menudo seleccionado para su conductibilidad eléctrica que es casi dos veces eso de cobre en una base de peso equivalente. Los requisitos de conductibilidad alta y la fuerza mecánica pueden ser reunidosse por el uso de largo-línea, el alto-voltaje, el cable de transmisión de steelcore dreinforced aluminio. La conductibilidad termal de aleaciones aluminias, aproximadamente 50 a 60% el de cobre, es ventajoso en los cambiadores de calor, evaporadores, los aparatos eléctricamente acalorados y utensilios, y cabezas del cilindro automotores y radiadores.
Aluminio no es ningún ferro magnéticas, una propiedad de importancia en el eléctrico e industrias de la electrónica. Es nonpyrophoric que es importante en aplicaciones que involucran inflamable o explosivo-materiales que manejan o exposición. Aluminio también es no toxico y se usa rutinariamente en los recipientes para las comidas y bebidas. Tiene una apariencia atractiva en su acabado natural que puede ser suave y lustroso o luminoso y brillante. Puede ser virtualmente cualquier color o textura. Algunas aleaciones aluminias exceden el acero estructural en la fuerza. Sin embargo, el puro aluminio y ciertas aleaciones aluminias son nombradas para la fuerza sumamente baja y dureza.
Producción de aluminioToda la producción de aluminio es basada adelante el Vestíbulo-Heroult el proceso. Alúmina refinada de la bauxita se disuelve en un baño del cryolite con varios fluoruro que las sumas de sal hicieron se baña temperatura, densidad, resistividad, y solubilidad de alúmina a controlar. Una corriente eléctrica se pasa entonces a través del baño al electrolyze la alúmina disuelta con oxígeno formando a y reaccionando con el ánodo del carbono, y aluminio que colecciona como una almohadilla de metal al cátodo. El metal separado está periódicamente alejado por sifón o métodos del vacío en crisoles que se transfieren entonces a medios modelos dónde remiten o fabricando los lingotes se producen.
Las impurezas mayores de aluminio fundido son férricas y silicio, pero cinc, galio, titanio, y vanadio están típicamente presentes como el contaminants menor. Internacionalmente, pureza aluminia mínima es el criterio primario por definir composición y valor. En los Estados Unidos, una convención para considerado las concentraciones relativas de hierro y silicio como el criterio más importante ha evolucionado. La referencia a las calidades de metal puro puede ser por consiguiente por pureza solo, por ejemplo, 99.70% aluminio, o por el método sancionado por la Asociación Aluminia en que estandarizó las calidades de Pxxx se ha establecido. En el último caso, los dedos que siguen el P de la carta se refieren a los porcentajes decimales máximos de silicio y planchan, respectivamente. Por ejemplo, P1020 es metal fundición-producido puro que contiene ningún más de 0.10% Si y ningún más de 0.20% Fe. P0506 es una calidad que contiene ningún más de 0.05% Si y ningún más de 0.06% Fe. El P común gradúa el rango de P0202 a P1535 cada uno de los cuales corporaciones que la impureza adicional limita para los propósitos del mando.
Los pasos refinando están disponibles lograr muchos niveles superiores de pureza. Se logran Purities de 99.99% a través de cristalización fraccionaria u Hoopes el funcionamiento celular. El último proceso es un tres-capa proceso electrolítico que emplea sal fundido de densidad mayor que el puro aluminio fundido. Las combinaciones de éstos las técnicas de la purificación producen 99.999% pureza para las aplicaciones favorablemente especializadas.
Las Estadísticas de la producción.
La producción Mundial de aluminio primario ascendió a 17,304 mil toneladas métricas (17.304 × 106 Mg) en 1988 (el Fig. 1). De 1978 a 1988, la producción mundial aumentó 22.5%, una tasa de progresión anual de 1.6%. Como mostrado en el Fig. 2, los Estados Unidos respondieron de 22.8% de la producción del mundo en 1988, mientras Europa respondió de 21.7%. El siguiendo siendo 55.5% se produjo por Asia (5.6%), Canadá (8.9%), Latin/South América (8.8%), Oceanía (7.8%), Africa (3.1%), y otros (21.3%). El suministro americano total en 1988 era 7,533,749 Mg en 1988, con producción primaria que representa 54% de suministro total, importaciones que responden de 20%, y recuperación secundaria que representa 26% (el Fig. 3). La fuente de producción secundaria es el trozo en todos los formularios, así como el producto de desnate y proceso de la escoria. El primero y las producciones secundarias de aluminio están integralmente relacionados y complementarios. Muchos forjado y se construyen las composiciones del lanzamiento para reflejar el impacto de contaminación del elemento controlada que puede acompañar el consumo del trozo. Una reciente tendencia se ha aumentado uso de trozo en el primero e integró los medios fabricando secundarios para los varios productos forjados, mientras incluyendo pueden cubrir.
introducción
ALUMINIO, el segundo el elemento metálico más abundante en la tierra, se volvió un competidor económico diseñando las aplicaciones tan recientemente como el fin del siglo 19. Era volverse un metal durante su tiempo. La emergencia de tres desarrollos industriales importantes habría, exigido las características materiales consistentes con las únicas calidades de aluminio y sus aleaciones, grandemente el crecimiento de beneficio en la producción y uso del nuevo metal.
Cuando la reducción electrolítica de alúmina (Al2O3) disolvió en el cryolite fundido se desarrolló independientemente por Charles Hall en Ohio y Paul Heroult en Francia en 1886, los primeros vehículos interior-combustión-artefacto-impulsados estaban apareciendo, y el aluminio jugaría un papel como un material automotor de valor de la ingeniería creciente. La electrificación requeriría el metal conductivo a las inmensas cantidades de luz-peso por la transmisión larga distancia y para la construcción de las torres apoyar la red arriba de cables que entregan la energía eléctrica de los sitios de generación de poder necesitaron. Dentro de unas décadas el Wright los hermanos dieron el nacimiento a una completamente nueva industria que creció en la sociedad con el desarrollo de industria aluminio de estructuralmente partes fiables, fuertes, y fractura-resistentes por las estructuras, los artefactos, y finalmente, para los cuerpos del proyectil, células de combustible, y componentes del satélite.
El crecimiento de la industria del aluminio no se limitó a estos desarrollos. Las primeras aplicaciones comerciales de aluminio eran los artículos de novedad como los marcos del espejo, los números de la casa, y sirviendo las bandejas. Los utensilios cocción también eran un mercado temprano mayor. A tiempo, aluminio creció en la diversidad de aplicaciones a la magnitud que virtualmente cada aspecto de vida moderna sería directamente o indirectamente afectado por su uso.
Las propiedades.
Entre las características más llamativas de aluminio su versatilidad está. El rango de propiedades físicas y mecánicas que pueden desarrollarse--del aluminio de alto-pureza refinada (vea el artículo" las Propiedades de Puros Metales" en este Volumen) a las aleaciones más complejas--es notable. Más del composiciones de las de trescientas del la aleación están se han desarrollado las variaciones adicionales normalmente reconocidas, y muchas internacionalmente el y en las relaciones del vendedor/consumidor. Las composiciones para ambos forjado y lanzamiento que se mantienen las aleaciones de aluminio en el artículo" la Aleación y Sistemas de Designación de Temple Aluminio y las Aleaciones". Las propiedades de aluminio que hace el más barato y atractivo a este metal y a sus aleaciones para una variedad ancha de usos son apariencia, peso ligero, habilidad de tejido, propiedades físicas, propiedades mecánicas, y resistencia de corrosión.
Aluminio tiene una densidad de sólo 2.7 g/cm3, aproximadamente un tercio tanto como acero (7.83 g/cm3), cobre (8.93 g/cm3), o latón (8.53 g/cm3). Puede desplegar la resistencia de corrosión excelente en la mayoría de los ambientes, incluso la atmósfera, el agua (incluso el agua de sal), petroquímico, y muchos sistemas químicos. Se examinan las características de corrosión de aluminio en detalle en la Corrosión, Volumen 13 de Manual de ASM, anteriormente 9 Manual de Metales de Edición.
Las superficies del aluminio pueden ser muy reflexivas. Se reflejan energía radiante, calor ligero, radiante visible, y las olas electromagnéticas eficazmente, mientras los ánodos y las superficies de los ánodos oscuras pueden ser reflexivas o absorbentes. El reflejo de aluminio pulido, encima de un rango ancho de longitudes de la ola, lleva a su selección para una variedad de usos decorativos y funcionales.
Aluminio típicamente los despliegues la conductibilidad eléctrica y termal excelente, pero se han desarrollado las aleaciones específicas con los grados altos de resistividad eléctrica. Por ejemplo, estas aleaciones son útiles en la alto-torsión los motores eléctricos. Aluminio es a menudo seleccionado para su conductibilidad eléctrica que es casi dos veces eso de cobre en una base de peso equivalente. Los requisitos de conductibilidad alta y la fuerza mecánica pueden ser reunidosse por el uso de largo-línea, el alto-voltaje, el cable de transmisión de steelcore dreinforced aluminio. La conductibilidad termal de aleaciones aluminias, aproximadamente 50 a 60% el de cobre, es ventajoso en los cambiadores de calor, evaporadores, los aparatos eléctricamente acalorados y utensilios, y cabezas del cilindro automotores y radiadores.
Aluminio no es ningún ferro magnéticas, una propiedad de importancia en el eléctrico e industrias de la electrónica. Es nonpyrophoric que es importante en aplicaciones que involucran inflamable o explosivo-materiales que manejan o exposición. Aluminio también es no toxico y se usa rutinariamente en los recipientes para las comidas y bebidas. Tiene una apariencia atractiva en su acabado natural que puede ser suave y lustroso o luminoso y brillante. Puede ser virtualmente cualquier color o textura. Algunas aleaciones aluminias exceden el acero estructural en la fuerza. Sin embargo, el puro aluminio y ciertas aleaciones aluminias son nombradas para la fuerza sumamente baja y dureza.
Producción de aluminioToda la producción de aluminio es basada adelante el Vestíbulo-Heroult el proceso. Alúmina refinada de la bauxita se disuelve en un baño del cryolite con varios fluoruro que las sumas de sal hicieron se baña temperatura, densidad, resistividad, y solubilidad de alúmina a controlar. Una corriente eléctrica se pasa entonces a través del baño al electrolyze la alúmina disuelta con oxígeno formando a y reaccionando con el ánodo del carbono, y aluminio que colecciona como una almohadilla de metal al cátodo. El metal separado está periódicamente alejado por sifón o métodos del vacío en crisoles que se transfieren entonces a medios modelos dónde remiten o fabricando los lingotes se producen.
Las impurezas mayores de aluminio fundido son férricas y silicio, pero cinc, galio, titanio, y vanadio están típicamente presentes como el contaminants menor. Internacionalmente, pureza aluminia mínima es el criterio primario por definir composición y valor. En los Estados Unidos, una convención para considerado las concentraciones relativas de hierro y silicio como el criterio más importante ha evolucionado. La referencia a las calidades de metal puro puede ser por consiguiente por pureza solo, por ejemplo, 99.70% aluminio, o por el método sancionado por la Asociación Aluminia en que estandarizó las calidades de Pxxx se ha establecido. En el último caso, los dedos que siguen el P de la carta se refieren a los porcentajes decimales máximos de silicio y planchan, respectivamente. Por ejemplo, P1020 es metal fundición-producido puro que contiene ningún más de 0.10% Si y ningún más de 0.20% Fe. P0506 es una calidad que contiene ningún más de 0.05% Si y ningún más de 0.06% Fe. El P común gradúa el rango de P0202 a P1535 cada uno de los cuales corporaciones que la impureza adicional limita para los propósitos del mando.
Los pasos refinando están disponibles lograr muchos niveles superiores de pureza. Se logran Purities de 99.99% a través de cristalización fraccionaria u Hoopes el funcionamiento celular. El último proceso es un tres-capa proceso electrolítico que emplea sal fundido de densidad mayor que el puro aluminio fundido. Las combinaciones de éstos las técnicas de la purificación producen 99.999% pureza para las aplicaciones favorablemente especializadas.
Las Estadísticas de la producción.
La producción Mundial de aluminio primario ascendió a 17,304 mil toneladas métricas (17.304 × 106 Mg) en 1988 (el Fig. 1). De 1978 a 1988, la producción mundial aumentó 22.5%, una tasa de progresión anual de 1.6%. Como mostrado en el Fig. 2, los Estados Unidos respondieron de 22.8% de la producción del mundo en 1988, mientras Europa respondió de 21.7%. El siguiendo siendo 55.5% se produjo por Asia (5.6%), Canadá (8.9%), Latin/South América (8.8%), Oceanía (7.8%), Africa (3.1%), y otros (21.3%). El suministro americano total en 1988 era 7,533,749 Mg en 1988, con producción primaria que representa 54% de suministro total, importaciones que responden de 20%, y recuperación secundaria que representa 26% (el Fig. 3). La fuente de producción secundaria es el trozo en todos los formularios, así como el producto de desnate y proceso de la escoria. El primero y las producciones secundarias de aluminio están integralmente relacionados y complementarios. Muchos forjado y se construyen las composiciones del lanzamiento para reflejar el impacto de contaminación del elemento controlada que puede acompañar el consumo del trozo. Una reciente tendencia se ha aumentado uso de trozo en el primero e integró los medios fabricando secundarios para los varios productos forjados, mientras incluyendo pueden cubrir.
jueves, 27 de marzo de 2008
fundiciones de hierro
Las fundiciones de hierro son aleaciones de hierro carbono del 2 al 5%, cantidades de silicio del 2 al 4%, del manganeso hasta 1%, bajo azufre y bajo fósforo. Se caracterizan por que se pueden vaciar del horno cubilote para obtener piezas de muy diferente tamaño y complejidad pero no pueden ser sometidas a deformación plástica, no son dúctiles ni maleables y poco soldables pero sí maquinables, relativamente duras y resistentes a la corrosión y al desgaste.Las fundiciones tienen innumerables usos y sus ventajas más importantes son:- Son más fáciles de maquinar que los aceros.- Se pueden fabricar piezas de diferente tamaño y complejidad.- En su fabricación no se necesitan equipos ni hornos muy costosos.- Absorben las vibraciones mecánicas y actúan como autolubricantes.- Son resistentes al choque térmico, a la corrosión y de buena resistencia al desgaste.De acuerdo con la apariencia de su fractura, las fundiciones pueden ser grises, blancas, atruchadas, aunque también existen las fundiciones maleables, nodulares y especiales o aleadas. MICROCONSTTITUYENTES DE LAS FUNDICIONES :Las fundiciones de hierro pueden presentar los mismos constituyentes de los aceros, más el eutéctico ledeburita compuesto de austenita y cementita, el eutéctico ternario de cementita, ferrita y fosfuro de hierro (esteadita) y el carbono en forma de láminas, nódulos o esferitas de grafito, su microestructura se basa en el diagrama hierro carbono estable.Ledeburita: Es el constituyente eutéctico que se forma al enfriar la fundición líquida de 4.3% C desde 1145°C. Está formada por 52% de cementita y 48% de austenita de 2% C. La ledeburita no existe a temperatura ambiente en las fundiciones ordinarias debido a que en el enfriamiento se transforma en cementita y perlita; sin embargo en las fundiciones se pueden conocer la zonas donde existió la ledeburita por el aspecto eutéctico con que quedan las agrupaciones de perlita y cementita.Esteadita: Es un constituyente de naturaleza eutéctica duro, frágil (300 a 350 Vickers) y de bajo punto de fusión (960°C), que aparece en las fundiciones de alto contenido en fósforo (más de 0. l5 % P)PropiedadesEs muy frágil, dureza baja de unos 80 a 100 HB, resistente al choque térmico, a la corrosión, absorbe las vibraciones, bajo costo y poco soldable comparado con el acero.AspectoLa superficie exterior en la fundición es de color gris oscuro, mientras que la fractura es oscura (fundición negra) o gris (fundición gris) o atruchada (puntos claros sobre fondo oscuro, o viceversa) o clara (fundición blanca); al aire libre, la superficie externa se cubre de herrumbe (óxido hidratado de hierro) de color rojo pardo que penetra lentamente en el interior.Peso específicoEl peso específico varía con la composición y por consiguiente con el aspecto de la fundición; se puede admitir, por término medio:Fundición gris = 7 a 7.2Fundición atruchada = 7.3 a 7.4 Fundición blanca = 7.4 a 7.6Temperatura de fusión:Varía con la composición y el aspecto de la fundición. En promedio es:Fundición negra gris 1200° CFundición blanca 1100° CFluidez:Es la propiedad del metal líquido de correr y de llenar bien los moldes: en igualdad de temperatura, la fundición fosforosa es más fluida que la fundición con poco fósforo.Contracción:Como se ha visto, el metal, al solidificarse, sufre una contracción: en la fundición blenca la contracción es casi igual a la del acero (16 a 18 por 1000). En las fundiciones grises, en las cuales en el momento de la solidificación se segregan las laminillas de grafito ( de peso específico - 2 ) con aumento de volumen de la masa, la contracción final resulta menor ( 10 por 1000); la contracción varia también según los obstáculos mayores o menores que encuentra la colada en el molde.Resistencia a la tracción:La fundiciíon gris tiene una carga de rotura a la tracción que, de cerca de 15 Kg/mm2 , llega a los 30 , 40 y 45 Kg/ mm2. Las fundiciones aleadas y las esferidales sobrepasan este límite llegando a cargas que se pueden comparar a las de los aceros de calidad (70 y hasta 80 Kg/ mm2.) en las fundiciones maleables las cargas de rotura son de por lo menos 32 Kg/ mm2, generalmente en torno a 40 Kg/ mm2.La resistencia a la comprensión es mayor, y para las fundiciones grises normales resulta cerca de tres veces la de la tracción: por eso, como vemos, es aconsejable someter las piezas de fundición a esfuerzos de compresión, más bien que a los de tracción.Resistencia a la flexión:Puesto que en la flexión las fibras del elemento quedan tensas en la parte convexa, y comprimidas en la cóncava, la resistencia a la flexión varia según la orientacion de la sección.Resistencia al choque:El choque y la resiliencia son solicitaciones dinámicas, y en su confrontación la fundición se comporta de un modo particular. Las fundiciones grises , resisten no muy bien los choque y son frágiles porque no sufren deformaciones plásticas. Las fundiciones maleables, por el contrario, y las de grafito nodular (fundiciones dúctiles) resisten bien; no obstante, si los choques está contenidos en el límite de seguridad; las fundiciones grises tienen un óptimo comportamiento, por su propiedad característica de amortiguar las vibraciones, por esto (además de por razones económicas) se ha llegado a sustituir los cigueñales de acero tratado para compresores y para motores de combustión interna, por árboles colados con fundición gris, obteniéndose un funcionamiento más regular más suave y menos ruidoso.Dureza: La dureza de la función es relativamente elevada. La fundición gris tiene una dureza de 140 a 250 Brinell, se puede mecanizar fácilmente, porque la viruta se desprende mejor y por la presencia de grafito liberado, que lubrica el paso de la viruta sobre el corte de la herramienta,la Viruta es siempre escamosa, excepto en las fundiciones maleables y en las de grafito nodular.Las fundiciones blancas tienen una dureza superior a 350 a 400 Brinell.Hasta cerca de 550 Brinell se pueden mecanizar con herramientas de carburo; más allá, requieren la muela de esmerilResistencia química:La funcidión tiene una discreta resistencia química, es decir, a los ácidos, a los álcalis, a las oxidaciones y al fuego.Por esto se hacen elementos para máquinas e instalaciones químicas y elementos para máquinas e instalaciones termicas ( parrillas, por ejemplo, calderas,etc).Otras propiedades:La fundición no es dúctil, no es maleable (en el verdadero sentido de la palabra); se puede soldar al latón; en la soldadura oxiacetilénica y en la eléctrica de arco, el metal de aporte (acero o fundición) adquiere una elevada dureza y sólo con alguna dificultad puede ser trabajado.La fundición puede recibir baños galvánicos (ser niquelada, por ejemplo), ser galvanizada en caliente, estañada y esmaltada al fuego (piezas de uso doméstico y par la industria química)
documento de inglés
aluminium
I. ASM International. Handbook Committee.TA459.M43 1990 620.1'6 90-115ISBN 0-87170-378-5 (v. 2)SAN 204-7586Printed in the United States of AmericaIntroduction to Aluminum and Aluminum AlloysElwin L. Rooy, Aluminum Company of AmericaIntroductionALUMINUM, the second most plentiful metallic element on earth, became an economic competitor in engineering applications as recently as the end of the 19th century. It was to become a metal for its time. The emergence of three important industrial developments would, by demanding material characteristics consistent with the unique qualities of aluminum and its alloys, greatly benefit growth in the production and use of the new metal.When the electrolytic reduction of alumina (Al2O3) dissolved in molten cryolite was independently developed by Charles Hall in Ohio and Paul Heroult in France in 1886, the first internal-combustion-engine-powered vehicles were appearing, and aluminum would play a role as an automotive material of increasing engineering value. Electrification would require immense quantities of light-weight conductive metal for long-distance transmission and for construction of the towers needed to support the overhead network of cables which deliver electrical energy from sites of power generation. Within a few decades the Wright brothers gave birth to an entirely new industry which grew in partnership with the aluminium industry development of structurally reliable, strong, and fracture-resistant parts for airframes, engines, and ultimately, formissile bodies, fuel cells, and satellite components.The aluminum industry's growth was not limited to these developments. The first commercial applications of aluminium were novelty items such as mirror frames, house numbers, and serving trays. Cooking utensils, were also a major early market. In time, aluminum grew in diversity of applications to the extent that virtually every aspect of modern life would be directly or indirectly affected by its use.Properties. Among the most striking characteristics of aluminum is its versatility. The range of physical and mechanical properties that can be developed--from refined high-purity aluminum (see the article "Properties of Pure Metals" in this Volume) to the most complex alloys--is remarkable. More than three hundred alloy compositions are commonly recognized, and many additional variations have been developed internationally and in supplier/consumer relationships. Compositions for both wrought and cast aluminum alloys are provided in the article "Alloy and Temper Designation Systems for Aluminum and Aluminum Alloys" that immediately follows.The properties of aluminum that make this metal and its alloys the most economical and attractive for a wide variety of uses are appearance, light weight, fabricability, physical properties, mechanical properties, and corrosion resistance.Aluminum has a density of only 2.7 g/cm3, approximately one-third as much as steel (7.83 g/cm3), copper (8.93 g/cm3), or brass (8.53 g/cm3). It can display excellent corrosion resistance in most environments, including atmosphere, water (including salt water), petrochemicals, and many chemical systems. The corrosion characteristics of aluminum are examined in detail in Corrosion, Volume 13 of ASM Handbook, formerly 9th Edition Metals Handbook.Aluminum surfaces can be highly reflective. Radiant energy, visible light, radiant heat, and electromagnetic waves are efficiently reflected, while anodized and dark anodized surfaces can be reflective or absorbent. The reflectance of polished aluminum, over a broad range of wave lengths, leads to its selection for a variety of decorative and functional uses.Aluminum typically displays excellent electrical and thermal conductivity, but specific alloys have been developed with high degrees of electrical resistivity. These alloys are useful, for example, in high-torque electric motors. Aluminum is often selected for its electrical conductivity, which is nearly twice that of copper on an equivalent weight basis. The requirements of high conductivity and mechanical strength can be met by use of long-line, high-voltage, aluminum steelcoredreinforced transmission cable. The thermal conductivity of aluminum alloys, about 50 to 60% that of copper, is advantageous in heat exchangers, evaporators, electrically heated appliances and utensils, and automotive cylinder heads and radiators.Aluminum is nonferromagnetic, a property of importance in the electrical and electronics industries. It is nonpyrophoric, which is important in applications involving inflammable or explosive-materials handling or exposure. Aluminum is also nontoxic and is routinely used in containers for foods and beverages. It has an attractive appearance in its natural finish, which can be soft and lustrous or bright and shiny. It can be virtually any color or texture.Some aluminum alloys exceed structural steel in strength. However, pure aluminum and certain aluminum alloys are noted for extremely low strength and hardness.Aluminum ProductionAll aluminum production is based on the Hall-Heroult process. Alumina refined from bauxite is dissolved in a cryolite bath with various fluoride salt additions made to control bath temperature, density, resistivity, and alumina solubility. An electrical current is then passed through the bath to electrolyze the dissolved alumina with oxygen forming at and reacting with the carbon anode, and aluminum collecting as a metal pad at the cathode. The separated metal is periodically removed by siphon or vacuum methods into crucibles, which are then transferred to casting facilities where remelt or fabricating ingots are produced.The major impurities of smelted aluminum are iron and silicon, but zinc, gallium, titanium, and vanadium are typically present as minor contaminants. Internationally, minimum aluminum purity is the primary criterion for defining composition and value. In the United States, a convention for considering the relative concentrations of iron and silicon as the more important criteria has evolved. Reference to grades of unalloyed metal may therefore be by purity alone, for example, 99.70% aluminum, or by the method sanctioned by the Aluminum Association in which standardized Pxxx grades have been established. In the latter case, the digits following the letter P refer to the maximum decimal percentages of silicon and iron, respectively. For example, P1020 is unalloyed smelter-produced metal containing no more than 0.10% Si and no more than 0.20% Fe. P0506 is a grade which contains no more than 0.05% Si and no more than 0.06% Fe. Common P grades range from P0202 to P1535, each of which incorporates additional impurity limits for control purposes.Refining steps are available to attain much higher levels of purity. Purities of 99.99% are achieved through fractional crystallization or Hoopes cell operation. The latter process is a three-layer electrolytic process which employs molten salt of greater density than pure molten aluminum. Combinations of these purification techniques result in 99.999% purity for highly specialized applications.Production Statistics. World production of primary aluminum totaled 17,304 thousand metric tonnes (17.304 × 106 Mg) in 1988 (Fig. 1). From 1978 to 1988, world production increased 22.5%, an annual growth rate of 1.6%. As shown in Fig. 2, the United States accounted for 22.8% of the world's production in 1988, while Europe accounted for 21.7%. The remaining 55.5% was produced by Asia (5.6%), Canada (8.9%), Latin/South America (8.8%), Oceania (7.8%), Africa (3.1%), and others (21.3%). The total U.S. supply in 1988 was 7,533,749 Mg in 1988, with primary productionrepresenting 54% of total supply, imports accounting for 20%, and secondary recovery representing 26% (Fig. 3). The source of secondary production is scrap in all forms, as well as the product of skim and dross processing. Primary and secondary production of aluminum are integrally related and complementary. Many wrought and cast compositions are constructed to reflect the impact of controlled element contamination that may accompany scrap consumption. A recent trend has been increased use of scrap in primary and integrated secondary fabricating facilities for various wroughtproducts, including can sheet.Aluminum AlloysIt is convenient to divide aluminum alloys into two major categories: casting compositions and wrought compositions. A further differentiation for each category is based on the primary mechanism of property development. Many alloys respond to thermal treatment based on phase solubilities. These treatments include solution heat treatment, quenching, and precipitation, or age, hardening. For either casting or wrought alloys, such alloys are described as heat treatable. A large number of other wrought compositions rely instead on work hardening through mechanical reduction, usually in combination with various annealing procedures for property development. These alloys are referred to as work hardening.Some casting alloys are essentially not heat treatable and are used only in as-cast or in thermally modified conditions unrelated to solution or precipitation effects.Cast and wrought alloy nomenclatures have been developed. The Aluminum Association system is most widely recognized in the United States. Their alloy identification system employs different nomenclatures for wrought and cast alloys, but divides alloys into families for simplification (see the article "Alloy and Temper Designation Systems for Aluminum and Aluminum Alloys" in this Volume for details). For wrought alloys a four-digit system is used to produce a list of wrought composition families as follows:· 1xxx Controlled unalloyed (pure) compositions· 2xxx Alloys in which copper is the principal alloying element, though other elements, notably magnesium, may be specified· 3xxx Alloys in which manganese is the principal alloying element· 4xxx Alloys in which silicon is the principal alloying element· 5xxx Alloys in which magnesium is the principal alloying element· 6xxx Alloys in which magnesium and silicon are principal alloying elements· 7xxx Alloys in which zinc is the principal alloying element, but other elements such as copper, magnesium, chromium, and zirconium may be specified· 8xxx Alloys including tin and some lithium compositions characterizing miscellaneous compositions· 9xxx Reserved for future useCasting compositions are described by a three-digit system followed by a decimal value. The decimal .0 in all cases pertains to casting alloy limits. Decimals .1, and .2 concern ingot compositions, which after melting and processing should result in chemistries conforming to casting specification requirements. Alloy families for casting compositions are:· 1xx.x Controlled unalloyed (pure) compositions, especially for rotor manufacture· 2xx.x Alloys in which copper is the principal alloying element, but other alloying elements may be specified· 3xx.x Alloys in which silicon is the principal alloying element, but other alloying elements such as copper and magnesium are specified· 4xx.x Alloys in which silicon is the principal alloying element· 5xx.x Alloys in which magnesium is the principal alloying element· 6xx.x Unused· 7xx.x Alloys in which zinc is the principal alloying element, but other alloying elements such as copper and magnesium may be specified· 8xx.x Alloys in which tin is the principal alloying element· 9xx.x UnusedManufactured FormsAluminum and its alloys may be cast or formed by virtually all known processes. Manufactured forms of aluminum and aluminum alloys can be broken down into two groups. Standardized products include sheet, plate, foil, rod, bar, wire, tube, pipe, and structural forms. Engineered products are those designed for specific applications and include extruded shapes, forgings, impacts, castings, stampings, powder metallurgy (P/M) parts, machined parts, and metal-matrix composites. A percentage distribution of major aluminum products is presented in Fig. 4. Properties and applications of the various aluminum product forms can be found in the articles "Aluminum Mill and Engineered Wrought Products" and "Aluminum Foundry Products" that follow.Fig. 4 Percentage distribution of major aluminum products in 1988. Source: Aluminum Association, Inc.Standardized ProductsFlat-rolled products include plate (thickness equal to or greater than 6.25 mm, or 0.25 in.), sheet (thickness 0.15 mm through 6.25 mm, or 0.006 through 0.25 in.), and foil (thickness less than 0.15 mm, or 0.006 in.). These products are semifabricated to rectangular cross section by sequential reductions in the thickness of cast ingot by hot and cold rolling.Properties in work-hardened tempers are controlled by degree of cold reduction, partial or full annealing, and the use of stabilizing treatments. Plate, sheet, and foil produced in heat-treatable compositions may be solution heat treated, quenched, precipitation hardened, and thermally or mechanically stress relieved.Sheet and foil may be rolled with textured surfaces. Sheet and plate rolled with specially prepared work rolls may be embossed to produce products such as tread plate. By roll forming, sheet in corrugated or other contoured configurations can be produced for such applications as roofing, siding, ducts, and gutters.While the vast majority of flat-rolled products are produced by conventional rolling mill, continuous processes are now in use to convert molten alloy directly to reroll gages (Fig. 5). Strip casters employ counterrotating water-cooled cylinders or rolls to solidify and partially work coilable gage reroll stock in line. Slab casters of either twin-belt or moving block design cast stock typically 19 mm (0.75 in.) in thickness which is reduced in thickness by in-line hot reduction mill(s) toproduce coilable reroll. Future developments based on technological and operational advances in continuous processes may be expected to globally affect industry expansions in flat-rolled product manufacture.Fig. 5 Facility for producing aluminum sheet reroll directly from molten aluminumWire, rod, and bar are produced from cast stock by extrusion, rolling, or combinations of these processes. Wire may be of any cross section in which distance between parallel faces or opposing surfaces is less than 9.4 mm (0.375 in.). Rod exceeds 9.4 mm (0.375 in.) in diameter and bar in square, rectangular, or regular hexagonal or octagonal cross section is greater than 9.4 mm (0.375 in.) between any parallel or opposing faces.An increasingly large proportion of rod and wire production is derived from continuous processes in which molten alloy is cast in water-cooled wheel/mold-belt units to produce a continuous length of solidified bar which is rolled in line to approximately 9.4 to 12 mm (0.375 to 0.50 in.) diameter.Engineered ProductsAluminum alloy castings are routinely produced by pressure-die, permanent-mold, green- and dry-sand, investment, and plaster casting. Shipment statistics are provided in Fig. 6. Process variations include vacuum, low-pressure, centrifugal, and pattern-related processes such as lost foam. Castings are produced by filling molds with molten aluminum and are used for products with intricate contours and hollow or cored areas. The choice of castings over other product forms is often based on net shape considerations. Reinforcing ribs, internal passageways, and complex design features, which would be costly to machine in a part made from a wrought product, can often be cast by appropriate pattern and mold or die design. Premium engineered castings display extreme integrity, close dimensional tolerances, and consistently controlled mechanical properties in the upper range of existing high-strength capabilities for selected alloys and tempers.Fig. 6 U.S. casting shipments from 1978 through 1988. Source: Aluminum Association, Inc.Extrusions are produced by forcing solid metal through aperture dies. Designs that are symmetrical around one axis are especially adaptable to production in extruded form. With current technology, it is also possible to extrude complex, mandrel-cored, and asymmetrical configurations. Precision extrusions display exceptional dimensional control and surface finish. Major dimensions usually require no machining; tolerance of the as-extruded product often permits completion of part manufacture with simple cutoff, drilling, broaching, or other minor machining operations. Extrudedand extruded/drawn seamless tube competes with mechanically seamed and welded tube.Forgings are produced by inducing plastic flow through the application of kinetic, mechanical, or hydraulic forces in either closed or open dies. Hand forgings are simple geometric shapes, formable between flat or modestly contoured open dies such as rectangles, cylinders (multiface rounds), disks (biscuits), or limited variations of these shapes. These forgings fill a frequent need in industry when only a limited number of pieces is required, or when prototype designs are to be proven.Most aluminum forgings are produced in closed dies to produce parts with good surface finish, dimensional control, and exceptional soundness and properties. Precision forgings emphasize near net shape objectives, which incorporate reduced draft and more precise dimensional accuracy. Forgings are also available as rolled or mandrel-forged rings.Impacts are formed in a confining die from a lubricated slug, usually cold, by a single-stroke application of force through a metal punch causing the metal to flow around the punch and/or through an opening in the punch or die. The process lends itself to high production rates with a precision part being produced to exacting quality and dimensional standards. Impacts are a combination of both cold extrusion and cold forging and, as such, combine advantages of each process.There are three basic types of impact forming--reverse impacting, forward impacting, and a combination of the two—each of which may be used in aluminum fabrication. Reverse impacting is used to make shells with a forged base and extruded sidewalls. The slug is placed in a die cavity and struck by a punch, which forces the metal to flow back (upward) around the punch, through the opening between the punch and die, to form a simple shell. Forward impacting somewhat resembles conventional extrusion. Metal is forced through an orifice in the die by the action of a punch, causing the metal to flow in the direction of pressure application. Punch/die clearance limits flash formation. Forward impacting with a flatface punch is used to form round, contoured, straight, and ribbed rods. With a stop-race punch, thin-walled parallel or tapered sidewall tubes with one or both ends open may be formed. In the combination method, the punch is smaller than an orificed die resulting in both reverse and forward metal flow.Powder metallurgy (P/M) parts are formed by a variety of processes. For less demanding applications, metal powder is compressed in a shaped die to produce green compacts, and then the compacts are sintered (diffusion bonded) at elevated temperature under protective atmosphere. During sintering, the compacts consolidate and strengthen. The density of sintered compacts may be increased by re-pressing. When re-pressing is performed primarily to improve dimensional accuracy, it is termed "sizing;" when performed to alter configuration, it is termed "coining." Re-pressing may be followed by resintering, which relieves stresses induced by cold work and may further consolidate the structure.By pressing and sintering only, parts having densities of greater than 80% theoretical density can be produced. By repressing, with or without resintering, parts of 90% theoretical density or more can be produced. Additional information on conventionally pressed and sintered aluminum P/M products can be found in the Appendix to the article "High-Strength Aluminum P/M Alloys" in this Volume.For more demanding applications, such as aerospace parts or components requiring enhanced resistance to stresscorrosion cracking, rapidly solidified or mechanically attrited aluminum powders are consolidated by more advanced techniques that result in close to 100% of theoretical density. These consolidation methods include hot isostatic pressing, rapid omnidirectional compaction, ultra-high strain rate (dynamic) compaction, and spray deposition techniques. Using advanced P/M processing methods, alloys that cannot be produced through conventional ingot metallurgy methods are routinely manufactured. The aforementioned article "High-Strength Aluminum Powder Metallurgy Alloys" provides detailed information on advanced P/M processing.Powder metallurgy parts may be competitive with forgings, castings, stampings, machined components, and fabricated assemblies. Certain metal products can be produced only by powder metallurgy; among these are oxide-dispersioned strengthened alloys and materials whose porosity (number distribution and size of pores) is controlled (filter elements and self-lubricating bearings).Metal-matrix composites (MMCs) basically consist of a nonmetallic reinforcement incorporated into a metallic matrix. The combination of light weight, corrosion resistance, and useful mechanical properties, which has made aluminum alloys so popular, lends itself well to aluminum MMCs. The melting point of aluminum is high enough to satisfy many application requirements, yet is low enough to render composite processing reasonably convenient.Aluminum can also accommodate a variety of reinforcing agents. Reinforcements, characterized as either continuous or discontinuous fibers, typically constitute 20 vol% or more of the composite. The family of aluminum MMC reinforcements includes continuous boron; aluminum oxide; silicon carbide and graphite fibers; and various particles, short fibers, and whiskers. Figure 7 shows a variety of parts produced from aluminum MMCs. Information on the processing and properties of these materials can be found in the article "Metal".
I. ASM International. Handbook Committee.TA459.M43 1990 620.1'6 90-115ISBN 0-87170-378-5 (v. 2)SAN 204-7586Printed in the United States of AmericaIntroduction to Aluminum and Aluminum AlloysElwin L. Rooy, Aluminum Company of AmericaIntroductionALUMINUM, the second most plentiful metallic element on earth, became an economic competitor in engineering applications as recently as the end of the 19th century. It was to become a metal for its time. The emergence of three important industrial developments would, by demanding material characteristics consistent with the unique qualities of aluminum and its alloys, greatly benefit growth in the production and use of the new metal.When the electrolytic reduction of alumina (Al2O3) dissolved in molten cryolite was independently developed by Charles Hall in Ohio and Paul Heroult in France in 1886, the first internal-combustion-engine-powered vehicles were appearing, and aluminum would play a role as an automotive material of increasing engineering value. Electrification would require immense quantities of light-weight conductive metal for long-distance transmission and for construction of the towers needed to support the overhead network of cables which deliver electrical energy from sites of power generation. Within a few decades the Wright brothers gave birth to an entirely new industry which grew in partnership with the aluminium industry development of structurally reliable, strong, and fracture-resistant parts for airframes, engines, and ultimately, formissile bodies, fuel cells, and satellite components.The aluminum industry's growth was not limited to these developments. The first commercial applications of aluminium were novelty items such as mirror frames, house numbers, and serving trays. Cooking utensils, were also a major early market. In time, aluminum grew in diversity of applications to the extent that virtually every aspect of modern life would be directly or indirectly affected by its use.Properties. Among the most striking characteristics of aluminum is its versatility. The range of physical and mechanical properties that can be developed--from refined high-purity aluminum (see the article "Properties of Pure Metals" in this Volume) to the most complex alloys--is remarkable. More than three hundred alloy compositions are commonly recognized, and many additional variations have been developed internationally and in supplier/consumer relationships. Compositions for both wrought and cast aluminum alloys are provided in the article "Alloy and Temper Designation Systems for Aluminum and Aluminum Alloys" that immediately follows.The properties of aluminum that make this metal and its alloys the most economical and attractive for a wide variety of uses are appearance, light weight, fabricability, physical properties, mechanical properties, and corrosion resistance.Aluminum has a density of only 2.7 g/cm3, approximately one-third as much as steel (7.83 g/cm3), copper (8.93 g/cm3), or brass (8.53 g/cm3). It can display excellent corrosion resistance in most environments, including atmosphere, water (including salt water), petrochemicals, and many chemical systems. The corrosion characteristics of aluminum are examined in detail in Corrosion, Volume 13 of ASM Handbook, formerly 9th Edition Metals Handbook.Aluminum surfaces can be highly reflective. Radiant energy, visible light, radiant heat, and electromagnetic waves are efficiently reflected, while anodized and dark anodized surfaces can be reflective or absorbent. The reflectance of polished aluminum, over a broad range of wave lengths, leads to its selection for a variety of decorative and functional uses.Aluminum typically displays excellent electrical and thermal conductivity, but specific alloys have been developed with high degrees of electrical resistivity. These alloys are useful, for example, in high-torque electric motors. Aluminum is often selected for its electrical conductivity, which is nearly twice that of copper on an equivalent weight basis. The requirements of high conductivity and mechanical strength can be met by use of long-line, high-voltage, aluminum steelcoredreinforced transmission cable. The thermal conductivity of aluminum alloys, about 50 to 60% that of copper, is advantageous in heat exchangers, evaporators, electrically heated appliances and utensils, and automotive cylinder heads and radiators.Aluminum is nonferromagnetic, a property of importance in the electrical and electronics industries. It is nonpyrophoric, which is important in applications involving inflammable or explosive-materials handling or exposure. Aluminum is also nontoxic and is routinely used in containers for foods and beverages. It has an attractive appearance in its natural finish, which can be soft and lustrous or bright and shiny. It can be virtually any color or texture.Some aluminum alloys exceed structural steel in strength. However, pure aluminum and certain aluminum alloys are noted for extremely low strength and hardness.Aluminum ProductionAll aluminum production is based on the Hall-Heroult process. Alumina refined from bauxite is dissolved in a cryolite bath with various fluoride salt additions made to control bath temperature, density, resistivity, and alumina solubility. An electrical current is then passed through the bath to electrolyze the dissolved alumina with oxygen forming at and reacting with the carbon anode, and aluminum collecting as a metal pad at the cathode. The separated metal is periodically removed by siphon or vacuum methods into crucibles, which are then transferred to casting facilities where remelt or fabricating ingots are produced.The major impurities of smelted aluminum are iron and silicon, but zinc, gallium, titanium, and vanadium are typically present as minor contaminants. Internationally, minimum aluminum purity is the primary criterion for defining composition and value. In the United States, a convention for considering the relative concentrations of iron and silicon as the more important criteria has evolved. Reference to grades of unalloyed metal may therefore be by purity alone, for example, 99.70% aluminum, or by the method sanctioned by the Aluminum Association in which standardized Pxxx grades have been established. In the latter case, the digits following the letter P refer to the maximum decimal percentages of silicon and iron, respectively. For example, P1020 is unalloyed smelter-produced metal containing no more than 0.10% Si and no more than 0.20% Fe. P0506 is a grade which contains no more than 0.05% Si and no more than 0.06% Fe. Common P grades range from P0202 to P1535, each of which incorporates additional impurity limits for control purposes.Refining steps are available to attain much higher levels of purity. Purities of 99.99% are achieved through fractional crystallization or Hoopes cell operation. The latter process is a three-layer electrolytic process which employs molten salt of greater density than pure molten aluminum. Combinations of these purification techniques result in 99.999% purity for highly specialized applications.Production Statistics. World production of primary aluminum totaled 17,304 thousand metric tonnes (17.304 × 106 Mg) in 1988 (Fig. 1). From 1978 to 1988, world production increased 22.5%, an annual growth rate of 1.6%. As shown in Fig. 2, the United States accounted for 22.8% of the world's production in 1988, while Europe accounted for 21.7%. The remaining 55.5% was produced by Asia (5.6%), Canada (8.9%), Latin/South America (8.8%), Oceania (7.8%), Africa (3.1%), and others (21.3%). The total U.S. supply in 1988 was 7,533,749 Mg in 1988, with primary productionrepresenting 54% of total supply, imports accounting for 20%, and secondary recovery representing 26% (Fig. 3). The source of secondary production is scrap in all forms, as well as the product of skim and dross processing. Primary and secondary production of aluminum are integrally related and complementary. Many wrought and cast compositions are constructed to reflect the impact of controlled element contamination that may accompany scrap consumption. A recent trend has been increased use of scrap in primary and integrated secondary fabricating facilities for various wroughtproducts, including can sheet.Aluminum AlloysIt is convenient to divide aluminum alloys into two major categories: casting compositions and wrought compositions. A further differentiation for each category is based on the primary mechanism of property development. Many alloys respond to thermal treatment based on phase solubilities. These treatments include solution heat treatment, quenching, and precipitation, or age, hardening. For either casting or wrought alloys, such alloys are described as heat treatable. A large number of other wrought compositions rely instead on work hardening through mechanical reduction, usually in combination with various annealing procedures for property development. These alloys are referred to as work hardening.Some casting alloys are essentially not heat treatable and are used only in as-cast or in thermally modified conditions unrelated to solution or precipitation effects.Cast and wrought alloy nomenclatures have been developed. The Aluminum Association system is most widely recognized in the United States. Their alloy identification system employs different nomenclatures for wrought and cast alloys, but divides alloys into families for simplification (see the article "Alloy and Temper Designation Systems for Aluminum and Aluminum Alloys" in this Volume for details). For wrought alloys a four-digit system is used to produce a list of wrought composition families as follows:· 1xxx Controlled unalloyed (pure) compositions· 2xxx Alloys in which copper is the principal alloying element, though other elements, notably magnesium, may be specified· 3xxx Alloys in which manganese is the principal alloying element· 4xxx Alloys in which silicon is the principal alloying element· 5xxx Alloys in which magnesium is the principal alloying element· 6xxx Alloys in which magnesium and silicon are principal alloying elements· 7xxx Alloys in which zinc is the principal alloying element, but other elements such as copper, magnesium, chromium, and zirconium may be specified· 8xxx Alloys including tin and some lithium compositions characterizing miscellaneous compositions· 9xxx Reserved for future useCasting compositions are described by a three-digit system followed by a decimal value. The decimal .0 in all cases pertains to casting alloy limits. Decimals .1, and .2 concern ingot compositions, which after melting and processing should result in chemistries conforming to casting specification requirements. Alloy families for casting compositions are:· 1xx.x Controlled unalloyed (pure) compositions, especially for rotor manufacture· 2xx.x Alloys in which copper is the principal alloying element, but other alloying elements may be specified· 3xx.x Alloys in which silicon is the principal alloying element, but other alloying elements such as copper and magnesium are specified· 4xx.x Alloys in which silicon is the principal alloying element· 5xx.x Alloys in which magnesium is the principal alloying element· 6xx.x Unused· 7xx.x Alloys in which zinc is the principal alloying element, but other alloying elements such as copper and magnesium may be specified· 8xx.x Alloys in which tin is the principal alloying element· 9xx.x UnusedManufactured FormsAluminum and its alloys may be cast or formed by virtually all known processes. Manufactured forms of aluminum and aluminum alloys can be broken down into two groups. Standardized products include sheet, plate, foil, rod, bar, wire, tube, pipe, and structural forms. Engineered products are those designed for specific applications and include extruded shapes, forgings, impacts, castings, stampings, powder metallurgy (P/M) parts, machined parts, and metal-matrix composites. A percentage distribution of major aluminum products is presented in Fig. 4. Properties and applications of the various aluminum product forms can be found in the articles "Aluminum Mill and Engineered Wrought Products" and "Aluminum Foundry Products" that follow.Fig. 4 Percentage distribution of major aluminum products in 1988. Source: Aluminum Association, Inc.Standardized ProductsFlat-rolled products include plate (thickness equal to or greater than 6.25 mm, or 0.25 in.), sheet (thickness 0.15 mm through 6.25 mm, or 0.006 through 0.25 in.), and foil (thickness less than 0.15 mm, or 0.006 in.). These products are semifabricated to rectangular cross section by sequential reductions in the thickness of cast ingot by hot and cold rolling.Properties in work-hardened tempers are controlled by degree of cold reduction, partial or full annealing, and the use of stabilizing treatments. Plate, sheet, and foil produced in heat-treatable compositions may be solution heat treated, quenched, precipitation hardened, and thermally or mechanically stress relieved.Sheet and foil may be rolled with textured surfaces. Sheet and plate rolled with specially prepared work rolls may be embossed to produce products such as tread plate. By roll forming, sheet in corrugated or other contoured configurations can be produced for such applications as roofing, siding, ducts, and gutters.While the vast majority of flat-rolled products are produced by conventional rolling mill, continuous processes are now in use to convert molten alloy directly to reroll gages (Fig. 5). Strip casters employ counterrotating water-cooled cylinders or rolls to solidify and partially work coilable gage reroll stock in line. Slab casters of either twin-belt or moving block design cast stock typically 19 mm (0.75 in.) in thickness which is reduced in thickness by in-line hot reduction mill(s) toproduce coilable reroll. Future developments based on technological and operational advances in continuous processes may be expected to globally affect industry expansions in flat-rolled product manufacture.Fig. 5 Facility for producing aluminum sheet reroll directly from molten aluminumWire, rod, and bar are produced from cast stock by extrusion, rolling, or combinations of these processes. Wire may be of any cross section in which distance between parallel faces or opposing surfaces is less than 9.4 mm (0.375 in.). Rod exceeds 9.4 mm (0.375 in.) in diameter and bar in square, rectangular, or regular hexagonal or octagonal cross section is greater than 9.4 mm (0.375 in.) between any parallel or opposing faces.An increasingly large proportion of rod and wire production is derived from continuous processes in which molten alloy is cast in water-cooled wheel/mold-belt units to produce a continuous length of solidified bar which is rolled in line to approximately 9.4 to 12 mm (0.375 to 0.50 in.) diameter.Engineered ProductsAluminum alloy castings are routinely produced by pressure-die, permanent-mold, green- and dry-sand, investment, and plaster casting. Shipment statistics are provided in Fig. 6. Process variations include vacuum, low-pressure, centrifugal, and pattern-related processes such as lost foam. Castings are produced by filling molds with molten aluminum and are used for products with intricate contours and hollow or cored areas. The choice of castings over other product forms is often based on net shape considerations. Reinforcing ribs, internal passageways, and complex design features, which would be costly to machine in a part made from a wrought product, can often be cast by appropriate pattern and mold or die design. Premium engineered castings display extreme integrity, close dimensional tolerances, and consistently controlled mechanical properties in the upper range of existing high-strength capabilities for selected alloys and tempers.Fig. 6 U.S. casting shipments from 1978 through 1988. Source: Aluminum Association, Inc.Extrusions are produced by forcing solid metal through aperture dies. Designs that are symmetrical around one axis are especially adaptable to production in extruded form. With current technology, it is also possible to extrude complex, mandrel-cored, and asymmetrical configurations. Precision extrusions display exceptional dimensional control and surface finish. Major dimensions usually require no machining; tolerance of the as-extruded product often permits completion of part manufacture with simple cutoff, drilling, broaching, or other minor machining operations. Extrudedand extruded/drawn seamless tube competes with mechanically seamed and welded tube.Forgings are produced by inducing plastic flow through the application of kinetic, mechanical, or hydraulic forces in either closed or open dies. Hand forgings are simple geometric shapes, formable between flat or modestly contoured open dies such as rectangles, cylinders (multiface rounds), disks (biscuits), or limited variations of these shapes. These forgings fill a frequent need in industry when only a limited number of pieces is required, or when prototype designs are to be proven.Most aluminum forgings are produced in closed dies to produce parts with good surface finish, dimensional control, and exceptional soundness and properties. Precision forgings emphasize near net shape objectives, which incorporate reduced draft and more precise dimensional accuracy. Forgings are also available as rolled or mandrel-forged rings.Impacts are formed in a confining die from a lubricated slug, usually cold, by a single-stroke application of force through a metal punch causing the metal to flow around the punch and/or through an opening in the punch or die. The process lends itself to high production rates with a precision part being produced to exacting quality and dimensional standards. Impacts are a combination of both cold extrusion and cold forging and, as such, combine advantages of each process.There are three basic types of impact forming--reverse impacting, forward impacting, and a combination of the two—each of which may be used in aluminum fabrication. Reverse impacting is used to make shells with a forged base and extruded sidewalls. The slug is placed in a die cavity and struck by a punch, which forces the metal to flow back (upward) around the punch, through the opening between the punch and die, to form a simple shell. Forward impacting somewhat resembles conventional extrusion. Metal is forced through an orifice in the die by the action of a punch, causing the metal to flow in the direction of pressure application. Punch/die clearance limits flash formation. Forward impacting with a flatface punch is used to form round, contoured, straight, and ribbed rods. With a stop-race punch, thin-walled parallel or tapered sidewall tubes with one or both ends open may be formed. In the combination method, the punch is smaller than an orificed die resulting in both reverse and forward metal flow.Powder metallurgy (P/M) parts are formed by a variety of processes. For less demanding applications, metal powder is compressed in a shaped die to produce green compacts, and then the compacts are sintered (diffusion bonded) at elevated temperature under protective atmosphere. During sintering, the compacts consolidate and strengthen. The density of sintered compacts may be increased by re-pressing. When re-pressing is performed primarily to improve dimensional accuracy, it is termed "sizing;" when performed to alter configuration, it is termed "coining." Re-pressing may be followed by resintering, which relieves stresses induced by cold work and may further consolidate the structure.By pressing and sintering only, parts having densities of greater than 80% theoretical density can be produced. By repressing, with or without resintering, parts of 90% theoretical density or more can be produced. Additional information on conventionally pressed and sintered aluminum P/M products can be found in the Appendix to the article "High-Strength Aluminum P/M Alloys" in this Volume.For more demanding applications, such as aerospace parts or components requiring enhanced resistance to stresscorrosion cracking, rapidly solidified or mechanically attrited aluminum powders are consolidated by more advanced techniques that result in close to 100% of theoretical density. These consolidation methods include hot isostatic pressing, rapid omnidirectional compaction, ultra-high strain rate (dynamic) compaction, and spray deposition techniques. Using advanced P/M processing methods, alloys that cannot be produced through conventional ingot metallurgy methods are routinely manufactured. The aforementioned article "High-Strength Aluminum Powder Metallurgy Alloys" provides detailed information on advanced P/M processing.Powder metallurgy parts may be competitive with forgings, castings, stampings, machined components, and fabricated assemblies. Certain metal products can be produced only by powder metallurgy; among these are oxide-dispersioned strengthened alloys and materials whose porosity (number distribution and size of pores) is controlled (filter elements and self-lubricating bearings).Metal-matrix composites (MMCs) basically consist of a nonmetallic reinforcement incorporated into a metallic matrix. The combination of light weight, corrosion resistance, and useful mechanical properties, which has made aluminum alloys so popular, lends itself well to aluminum MMCs. The melting point of aluminum is high enough to satisfy many application requirements, yet is low enough to render composite processing reasonably convenient.Aluminum can also accommodate a variety of reinforcing agents. Reinforcements, characterized as either continuous or discontinuous fibers, typically constitute 20 vol% or more of the composite. The family of aluminum MMC reinforcements includes continuous boron; aluminum oxide; silicon carbide and graphite fibers; and various particles, short fibers, and whiskers. Figure 7 shows a variety of parts produced from aluminum MMCs. Information on the processing and properties of these materials can be found in the article "Metal".
Suscribirse a:
Entradas (Atom)
