¿Cuál es el punto de fusión del aluminio?

El punto de fusión es una propiedad física crucial. La temperatura a la que una sustancia cambia de estado sólido a líquido afecta directamente la forma en que se manipula y aplica esa sustancia. El aluminio tiene un punto de fusión de aproximadamente 1220°F. En relación con otros metales, esto es aproximadamente el doble del punto de fusión del zinc y la mitad de la temperatura de fusión del acero inoxidable. En particular, el punto de fusión del aluminio cambia según la composición de la aleación. Esta es una información vital cuando se trata de fabricar aluminio.

Los procesos de fabricación a menudo requieren que los metales se calienten hasta su temperatura de fusión. La fundición, la soldadura por fusión y la fundición requieren que los metales sean líquidos para poder realizarse. El aluminio y las aleaciones de aluminio se pueden fundir y volver a fundir según sea necesario. Esto incluye la fusión para la fundición de lingotes o palanquillas, y también para procesos de fabricación posteriores como laminado, extrusión, trefilado, forjado y reciclado.

Primero, comprender cómo se produce el aluminio de primera calidad

El aluminio siempre se presenta como un compuesto, nunca como una forma pura. Las formas puras del metal primero deben refinarse químicamente en alúmina (óxido de aluminio) y luego fundirse en aluminio a través del proceso de reducción electrolítica de Hall-Héroult, comúnmente llamado proceso de producción primaria. Según la Asociación del Aluminio, el proceso de producción primaria se ha vuelto más eficiente, mejorando en un 20 % en los últimos 20 años.

La obtención de aluminio comienza con la extracción de bauxita, la materia prima básica a partir de la cual se produce el aluminio metálico. Luego, las impurezas de la bauxita se eliminan mediante sedimentación y filtración. Este procesamiento químico produce alúmina. La bauxita se tritura, se mezcla en una solución de hidróxido de sodio y luego se calienta con vapor a presión para disolver la alúmina.

El punto de fusión del óxido de aluminio es más alto que el del aluminio, alrededor de 3762 °F. Esta es la razón por la que la extracción de aluminio del óxido de aluminio se realiza mediante electrólisis antes de que se funda el metal. La electrólisis, la técnica mediante la cual se pueden separar los elementos, tiene lugar en recipientes o celdas de reducción en una planta de reducción. Este proceso de reducción elimina el oxígeno de la alúmina, que consta de partes casi iguales de aluminio y oxígeno. Solo después de todos estos pasos, tenemos aluminio puro y de primera calidad.

Factores que afectan el punto de fusión del aluminio

Compuesto de aleación

Las temperaturas de fusión varían ligeramente en relación con la composición de la aleación. ASM International describe los rangos de fusión para algunas aleaciones comunes:

• 1100: 1190 – 1215°F
• 2024: 935 – 1180°F
• 3003: 1190 – 1210°F
• 5052: 1125 -1200°F
• 5456: 1055-1180°F
• 6061: 1080 – 1205°F
• 7075: 890 – 1175°F

Impurezas químicas

El aluminio normal y sus aleaciones inevitablemente contienen impurezas. Una impureza se puede describir como cualquier elemento químico no introducido intencionalmente en la composición de la aleación.

Las impurezas químicas cambiarán la temperatura del punto de fusión. Esto se llama depresión del punto de fusión. Si el punto de fusión varía más de 41 grados Fahrenheit, eso es prueba de que hay impurezas.

Las impurezas pueden ocurrir en varios puntos diferentes a lo largo del proceso de fusión. Contaminación de la carga durante la fusión y la colada, o interacción con el revestimiento metálico y los fundentes. Disolución de elementos del equipo de fundición y de la herramienta de fundición.

Las impurezas pueden entrar durante la refundición de los residuos de aluminio en la producción secundaria.

Composición de las Moléculas

Las moléculas con enlaces fuertes requieren más energía para romperse. El aluminio tiene enlaces covalentes que conducen a un punto de fusión más alto.

Fuerza de atracción

El aluminio tiene fuertes enlaces polares que conducen a una baja volatilidad, altos puntos de fusión y ebullición y alta densidad.

Presión

Aplicar presión durante el proceso de calentamiento puede alterar los puntos de fusión. Para el aluminio, las presiones de alrededor de 3.500 gigapascales inducirían un calentamiento por reentrada, o cuando el punto de fusión comience a disminuir por encima de cierta presión crítica.

Fusión de metales: los fundamentos de la fundición

Los procesos de fundición se conocen desde hace miles de años. Los metales se funden en formas derritiéndolos en un líquido, vertiendo el metal en un molde y retirando el material del molde después de que el metal se haya solidificado mientras se enfría.

Las fundiciones de alta ingeniería se encuentran en el 90% de los bienes duraderos, incluidos automóviles, camiones, aeroespacial, trenes, equipos de minería y construcción, pozos petroleros, electrodomésticos, tuberías, hidrantes, turbinas eólicas, plantas nucleares, dispositivos médicos, productos de defensa, juguetes y más.

Existen muchas técnicas de fundición diferentes que se incluyen en las técnicas de fundición en moldes desechables o no desechables. La fundición prescindible implica el uso de moldes temporales no reutilizables. En la fundición de moldes no fungibles, los moldes se reutilizan sin necesidad de reformarlos después de cada ciclo de producción. Para obtener más información sobre cada uno de los procesos de fundición, visite la base de datos de metales de Total Materia.

El proceso de fundición de aluminio

Millones de libras de aluminio fundido se funden de forma segura todos los días, lo que lo convierte en uno de los metales fundidos más comunes. Esto probablemente se deba al hecho de que el aluminio es uno de los pocos metales que pueden fundirse mediante todos los procesos utilizados para la fundición de metales. Sin embargo, existen diferencias en el tipo de aluminio fundido.

Diferencia entre aluminio primario, chatarra y endurecedores

Cuando se pregunta cómo fundir aluminio, es esencial comprender la diferencia entre aluminio de primera calidad, chatarra y endurecedores. Cada uno juega un papel clave en el proceso de casting.

• Primer aluminio es 99,9% aluminio puro. Aparece en tres formas: barras en T, cerdas en tina y cerdo. El aluminio principal se agrega primero al horno.
• Chatarra es aluminio reciclado. La chatarra puede aparecer directamente del proceso de producción o de los productos recolectados después del uso y eliminación del consumidor. Después de que todo el aluminio principal se haya derretido, se agrega chatarra para eliminar la humedad.
• endurecedores Se añaden elementos destinados al endurecimiento del aluminio. El propósito de los endurecedores es aumentar la resistencia y dar al producto final las características deseadas. Esto incluye acabado, resistencia y refinamiento de grano. La silicona y el magnesio son dos agentes endurecedores básicos en el proceso de fundición de aluminio. Por lo general, se agregan en último lugar a un baño de aluminio para llevar la concentración de los agentes de aleación a la especificación de la aleación que se va a colar.

Hornos de colada para fundir aluminio

Los hornos de aluminio se utilizan para fundir aluminio y moldear troncos. En general, los hornos pueden usar diferentes tecnologías para fundir el material, pero cada horno aspira a minimizar el consumo de calor y combustible. Los hornos energéticamente eficientes ayudan a controlar las condiciones de fusión, lo que aumenta el rendimiento del metal.

Los hornos de aluminio están diseñados con un pozo abierto. Este diseño tiene en cuenta los pasos del proceso de fundición de aluminio que se describen a continuación, ya que, una vez que se funde el aluminio principal, se agrega chatarra a través de esta abertura.

¿Cuáles son los pasos en el proceso de fundición?

Primero se prepara una carga donde se funde una mezcla de materias primas para hacer una aleación. Se agrega aluminio primario y, una vez que todo el aluminio primario se ha derretido, se agrega chatarra para eliminar la humedad.

Métodos y técnicas para el tratamiento del aluminio fundido incrementan y verifican su pureza. Esto incluye procesamiento de fundentes, soplado de gases inertes, filtración y sedimentación.

Una vez que se verifica la pureza, se agregan agentes endurecedores. Nuevamente, qué elementos se agregan a la mezcla y en qué cantidades depende completamente de la especificación de la aleación que se va a colar.

El paso final es hacer el yeso y enfriar.

¿Qué son las extrusiones de aluminio?

La extrusión de aluminio comienza calentando una pieza sólida de placa, tubo, lámina o barra de aluminio hasta que se ablanda. Luego, el aluminio ablandado es forzado por compresión a través de una abertura de troquel más pequeña. Las extrusiones de aluminio pueden ser sólidas, semihuecas o huecas y sirven para hacer que algunos productos de consumo sean más livianos y otros más duraderos.

Derretir aluminio de forma segura

Cualquier material fundido conlleva riesgo. No utilizar los procedimientos adecuados para fundir y moldear aluminio puede ser peligroso. El aluminio fundido generalmente se maneja a 1300-1450 °F para evitar la solidificación prematura. El contacto con el aluminio fundido puede causar quemaduras graves y crear un grave peligro de incendio.

Riesgo de Explosiones

Las explosiones pueden ser causadas por la mezcla de agua u otros contaminantes con aluminio fundido. También pueden ocurrir explosiones en el proceso de refundición de la chatarra de aluminio debido a la humedad y la contaminación de la chatarra.

Estas explosiones pueden provocar lesiones o la muerte, así como la destrucción de equipos e instalaciones de la planta. Cuando exista la posibilidad de salpicaduras u otra exposición directa, el personal que trabaje con aluminio fundido debe usar protección para los ojos y la cara, así como ropa protectora.

La Asociación del Aluminio cree que estos peligros se pueden minimizar o eliminado por completo mediante la atención cuidadosa a las prácticas de manejo seguro y el intercambio de mejores prácticas y programas de seguridad, que incluyen:

• El desarrollo y distribución de publicaciones sobre la producción y manipulación seguras de aluminio.
• Talleres anuales de seguridad en la fundición para educar a los trabajadores y gerentes de la planta sobre la seguridad en el lugar de trabajo
• La publicación de un informe anual de incidentes de metal fundido para compartir información sobre explosiones y eventos relacionados en las instalaciones que funden aluminio.
• Pruebas e informes continuos con las empresas miembro para mejoras continuas de seguridad