TRATAMIENTO TÉRMICO DEL ALUMINIO

TRATAMIENTO TÉRMICO DEL ALUMINIO

MANUEL MALDONADO, YESSENIA

VARGAS GOMEZ, LUIS ENRIQUE

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PROCESOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA METALÚRGICA

TRATAMIENTO TÉRMICO DEL ALUMINIO

MANUEL MALDONADO YESSENIA

VARGAS GOMEZ LUIS ENRIQUE

Informe presentado

AGRADECIMIENTOS

A todas las personas que de alguna manera han contribuido a la realización del presente informe técnico.

Al Ingeniero Carlos Medina por su flexibilidad en la dirección de este trabajo, así como sus recomendaciones que sirvieron para encausar atinadamente los distintos procesos que componen este informe.

Al Ingeniero Patiño por su paciencia, apoyo y sus acertadas orientaciones en el presente trabajo.

A Noemí Quispe Castro, por poner a mi disposición los materiales necesarios para llevar a cabo este trabajo.

A todos mis amigos por su inestimable colaboración en este trabajo.

A mis padres por su ayuda y comprensión.

DEDICATORIA

A mis padres quienes son mi mejor ejemplo.

ÍNDICE GENERAL

AGRADECIMIENTO

DEDICATORIA

INDICE GENERAL

RESUMEN

ANTECEDENTES

• DESCRIPCION DEL PROBLEMA

• FORMULACION DEL PROBLEMA

• JUSTIFICACION

OBJETIVOS

• OBJETIVO GENERAL

• OBJETIVO ESPECIFICOS

• HIPOTESIS

• HIPOTESIS GENERAL

CAPITULO I

1.1 INTRODUCCION

1.2 ANTECDENTES HISTORICOS

1.3 COMPOSICION QUIMICA DEL DURALUMINIO

1.4 PROPIEDADES MECANICAS

1.5 APLICACIONES

CAPITULO II

2.1. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL DEL DESARROLLO DE LAS PROBETAS DE DURALUMINIO.

2.1.1. Materiales

• 2.1.1.1. Materiales para las probetas de 96% Al – 4 % Cu y 100% Al

• 2.1.1.2. Materiales para el ataque químico

2.1.2. Equipos

• 2.1.2.1. Equipos para fundición

• 2.1.2.2. Equipos para facilitar el pulido

• 2.1.2.3. Equipos adicionales

2.1.3. Instrumentos

2.2 ETAPAS DEL PROCESO DE ENDURECIMIENTO POR ENVEJECIMIENTO

2.2.1. Influencia de la temperatura

2.3 DESARROLLO EXPERIMENTAL

• 2.3.1 Preparación de la aleación 96% Al-4%Cu (Duraluminio)

• 2.3.2 Tratamiento de la probeta- Endurecimiento por envejecimiento

• 2.3.3 Tratamiento corregido

CAPÍTULO III

3.1 ANALISIS

3.2 DISCUSIONES

3.3 CONCLUSIONES

3.4 RECOMENDACIONES

3.5 BIBLIOGRAFIAS

3.6 ANEXOS

RESUMEN

Por su bajo peso y sus buenas propiedades mecánicas, tradicionalmente las aleaciones de aluminio se han empleado en la fabricación de componentes estructurales de aviones y partes de automotores.

Las aleaciones de Aluminio con Cobre (Al-Cu), presentan una respuesta aceptable al tratamiento térmico de envejecimiento; la razón de ello es que el contenido de cobre permite el endurecimiento por precipitación, fenómeno que cambia significativamente las propiedades mecánicas de dicha aleación.

Para este estudio se seleccionaron dos aluminios: el 6061 T6 y el 6063 T5, los cuales se trataron térmicamente a 120°C, 150°C y 180°C durante 8, 12, 24, 48 y 72 horas con un posterior temple en agua. Se realizó un diseño experimental para establecer el número de probetas necesarias que permitieran analizar el fenómeno; posteriormente, se desarrollaron pruebas de tensión y de forma que se pudiese verificar el cambio de propiedades sufrido durante el tratamiento térmico. Los resultados se presentan en gráficas de comportamiento que muestran la influencia del tiempo y la temperatura en las propiedades mecánicas de los aluminios seleccionados.

Para este estudio, se realizaron una serie de tratamientos térmicos en una aleación extruida de aluminio 6063. El material fue solubilizado a 520 °C, enfriado a diferentes velocidades y envejecido a 130, 180 y 230 °C. Las diferentes muestras tratadas fueron objeto de ensayos de micro dureza, difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión. Se graficaron las curvas de la dureza en función del tiempo y se encontró la dureza máxima para cada condición de envejecido, observándose que, a mayor temperatura de envejecido se requiere un menor tiempo para alcanzar la dureza máxima, pero ésta resulta ser menor.

Se emplearon las curvas de calentamiento para determinar la temperatura de solvus y las de enfriamiento para obtener las de inicio y final de precipitación. Se graficaron esas condiciones en función del tiempo y se obtuvo un diagrama de precipitación durante enfriamiento continuo. Se determinó la variación de dureza en función de la velocidad de enfriamiento y se comparó con el valor máximo alcanzado encontrado en las regiones enfriadas a velocidades mayores a 10 °C/seg. Este decremento en dureza se asoció con el tiempo disponible para precipitación y se desarrolló un modelo que relaciona la reducción en dureza con el intervalo de precipitación durante el enfriamiento.

Se obtuvieron muestras cilíndricas en dirección longitudinal y transversal a la dirección de extrusión del material, las muestras fueron sometidas a diferentes condiciones de tratamiento térmico, completamente sobresaturadas en estado sólido, máxima dureza y sobre envejecido. Se hicieron ensayos de compresión a diferentes velocidades, utilizando teflón como lubricante entre los platos y la muestra. Se encontró que para las condiciones de máxima dureza, sobre envejecido y extruido el comportamiento es el mismo aunque con diferente magnitud de esfuerzo de fluencia, en cambio, para la muestra sobresaturada el comportamiento es diferente a las demás. Esta diferencia en comportamiento está posiblemente asociada con la tendencia a localizar el flujo plástico. Se encontró que el esfuerzo de fluencia es mayor en la condición transversal que la longitudinal, lo que se atribuye a la anisotropía causada por la textura.

ABSTRACT

ANTECEDENTES

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Básicamente el problema general es la falta de información acerca del duraluminio, sus características y como nosotros podemos aprovecharlo y utilizarlo de la mejor manera conociendo sus propiedades y manejo en la industria mundial.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

En vista de que se requiere en la industria productos mas livianos ,con propiedades mecánicas optimas para el trabajo respectivo con menos costo para su fabricación.

Nuestra investigación buscamos resolver la siguiente interrogante.

¿sera posible mejorar las propiedades mecánicas (dureza) del duraluminio para obtener una adecuada dureza aplicable para la industria?

JUSTIFICACIÓN

El presente trabajo pretende explicar las inquietudes que tenemos frente al duraluminio, como está formado, como es su proceso. Esto nos ha llevado a realizar este trabajo que esperamos que sea útil para los demás compañeros.

A raíz de los vacíos y de las inquietudes se elabora este proyecto, con el fin de tener un conocimiento acerca del duraluminio, la forma de aprovechar las cualidades de este material para que en la parte de ingeniería se desarrollen elementos o piezas más funcionales.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

 Conocer la naturaleza de las propiedades mecánicas de la probeta de duraluminio con envejecimiento mediante ensayos de dureza y compararlas con la probeta de duraluminio sin tratamiento térmico.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Conocer las principales características del duraluminio

 Conocer las propiedades químicas y físicas del duraluminio.

 Establecer diferencias visuales entre la probeta tratada y sin tratar en base a las imágenes observadas por medio del microscopio óptico.

 Aumentar la dureza en función de la velocidad de enfriamiento y de la temperatura de envejecido.

 Adquirir algunas nociones acerca del endurecimiento por envejecimiento de la aleación de aluminio y cobre.

HIPÓTESIS

Aplicando sobre la probeta de la aleación de Aluminio y Cobre, un tratamiento térmico que permita aumentar la dureza así como la resistencia del éste, así mismo se ha optado por realizar el endurecimiento por envejecimiento

HIPOTESIS GENERAL

¿sera posible darle uso al duraluminio, con la dureza y las propiedades mecánicas optimas , que se obtenga por medio del tratamiento de endurecimiento por envejecimiento?

CAPÍTULO I

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

1.1. Introducción

Las aleaciones de aluminio forjadas, no tratables térmicamente, contienen pequeñas proporciones de elementos de aleación, y poseen una resistencia a tracción relativamente pequeña, pero presenta muchas propiedades útiles y representan el mayor tonelaje producido de aleaciones de aluminio forjadas. Sin embargo la aviación y la industria

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