Fundición Y Procesamiento Del Aluminio Fundido

Introducción

El proyecto consiste en el diseño y desarrollo de un sistema de limpieza y desgasificado usado en el tratamiento de aluminio líquido que va a ser empleado en la producción de ruedas de aleación de aluminio.

Dicho sistema permitirá ampliar la capacidad de tratamiento de metal líquido de la empresa que ya cuenta con una unidad móvil importada y necesita tener una nueva unidad fija de producción nacional.

Existen numerosos sistemas para el desgasificado de aluminio, de entre todos ellos, se elige, para este proyecto, un sistema mecánico rotativo similar al desarrollado por la firma FOSECO (FDU Foundry degasing unit) que se basa en el insuflado de un gas inerte por el interior de una lanza que gira sobre su propio eje dentro de la cuchara contenedora del aluminio. El extremo de la lanza esta dotado de una turbina para mejorar la distribución de burbujas del gas de limpieza.

El objetivo de la empresa es obtener un producto que supere los estándares de calidad y lograr elevadas propiedades mecánicas, esto hace fundamental satisfacer la necesidad de tener un aluminio libre de impurezas y gases que formen poros o discontinuidades durante la solidificación de la pieza.

En este trabajo se presenta, en primer lugar, un informe acerca del aluminio, la capacidad de absorber gases en estado líquido y la importancia de eliminar esos gases durante su fusión y tratamiento.

Luego se presenta la memoria de cálculos realizados para el diseño de la máquina y al final se anexan todos los planos constructivos para la fabricación.

Desgasificadores desarrollados por la firma FOSECO de base fija.

Fundición y Procesamiento del aluminio fundido:

El aluminio y las aleaciones de aluminio son fundidas para conversión en semielaborados de fundición: en lingotes para la subsiguiente fabricación o la refusión, en forma de partículas para aplicaciones químicas, o en forma de polvo para usar como pigmentos, combustible o metalurgia de polvos. Los componentes de la carga (lingotes, ingredientes aleantes y rechazo) pueden contener gases, óxidos y otras inclusiones que pueden actuar en detrimento del producto. Si los procesos de fusión, desgasado (u otro tratamiento del metal) y la manipulación durante la transferencia, se hacen con cuidado, se puede reducir el contenido de óxidos y ajustarse el contenido de gases para lograr un metal de calidad aceptable. Se suelen agregar al baño líquido elementos aleantes como el cobre, magnesio, manganeso, silicio y zinc y elementos refinadores y modificadores para lograr la composición y calidad deseadas.

Se describen, a continuación, las metodologías usadas en la actualidad en las plantas industriales de fundición de aluminio para procesar el metal líquido. No obstante, a pesar del énfasis puesto en la fusión del baño y el colado, debe destacarse, que estas metodologías de proceso también competen a la fundición, la refinación y en ciertos casos, a las operaciones de mecanizado de los productos.

Las fundiciones de aluminio han jugado un papel integral en el crecimiento de la industria del aluminio desde su nacimiento a finales del siglo XIX. Los primeros productos comerciales de aluminio fueron piezas fundidas, tales como utensilios de cocina o adornos, que explotaban la novedad y utilidad del nuevo material.

Esas primeras aplicaciones rápidamente se expandieron para alcanzar los requerimientos de un amplio rango de especificaciones de ingeniería. El desarrollo de las nuevas aleaciones y la caracterización de sus propiedades sirvieron de base para el diseño de nuevos productos durante las décadas que siguieron. Nuevos procesos de fusión fueron desarrollados para extender las capacidades de las fundiciones en las nuevas aplicaciones técnicas y comerciales. Las tecnologías de tratamiento del metal líquido, del proceso de solidificación y el desarrollo de propiedades, han ido avanzando para asistir a los trabajadores de la fundición como medios de producir piezas de producción económica, y confiables que consecuentemente logren las especificaciones que se les requieren.

Hoy en día, las aleaciones de aluminio fundido se producen en miles de composiciones, por todos lo medios comerciales, incluyendo, fundición en arena verde o en arena seca, moldes compuestos, moldes de yeso, fundición de precisión, molde permanente, colado por gravedad y colado a presión baja o alta presión.

Los procesos de fundición se dividen normalmente en dos categorías: procesos de molde desechable, como son el moldeo en arena, o procesos de fundición de molde permanente, como son los procesos de alta y baja presión.

Las aleaciones pueden también dividirse en dos grupos: aquellas que son más aptas para la fusión por gravedad y aquellas que son más usadas para la fusión a presión en molde permanente. Los sistemas de molde permanente son menos permisivo o versátiles en la selección de la aleación y dentro de estos dos sistemas el de alta presión es el mas complejo dado que requiere alto nivel de fluidez, resistencia en caliente, resistencia a soldarse con el molde y resistencia a la rotura en caliente.

No obstante, las limitaciones que condicionan la elección de la aleación, una vez elegido el proceso de fundición, son cada vez menores a causa del avance en la tecnología de la fundición. De la misma forma, la selección del proceso es menos restricta en la actualidad.

Fusión y Tratamiento del metal:

El aluminio y sus aleaciones pueden ser fundidos de diversas formas. Actualmente se usan desde hornos de inducción sin núcleo, hornos de crisol o de solera abierta de reverbero, que usan como combustible gas natural o fuel oil, y también hornos de resistencia eléctrica o de radiante eléctrico.

La naturaleza de la carga del horno es tan variada e importante como la elección del tipo de horno para las operaciones de fusión de metal. La carga del horno puede variar desde cargas de lingotes de alta calidad pre-aleados, hasta cargas exclusivamente realizadas con rechazo de bajo grado de pureza.

Aún en el caso de óptimas condiciones de fundición y mantenimiento de la temperatura en el horno, el aluminio líquido es susceptible a tres tipos de degradación:

- Con la mayor permanencia a alta temperatura, se incrementa la absorción de hidrógeno disuelto en el metal, llevándolo a un contenido por encima del valor de equilibrio específico para una determinada composición y temperatura.

- Con la permanencia a altas temperaturas se produce una mayor oxidación del baño. Si la aleación

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