La guía definitiva para el tratamiento térmico del aluminio

¿Qué es el Tratamiento Térmico del Aluminio?

Tratamiento Térmico de Aleación de Aluminio | Tratamiento Térmico de Solución | Fundición de Aluminio

El tratamiento térmico del aluminio es un proceso de calentamiento y enfriamiento del material. Se utiliza para aumentar la dureza y resistencia del aluminio. El tratamiento térmico también puede cambiar el estado de tensiones residuales, la estructura metalúrgica y las propiedades mecánicas de la aleación de aluminio.

Hay varias aleaciones de aluminio que son tratables térmicamente. Esto incluye aleaciones de fundición y laminadas. Las series de aleaciones de aluminio 2000, 8000, 7000 y 6000 pueden ser endurecidas por precipitación.

Al utilizar el proceso, tenga en cuenta que el tratamiento térmico del aluminio no es similar al tratamiento térmico del acero.

¿Cómo se Realiza el Tratamiento Térmico del Aluminio?

Cómo se Realiza el Tratamiento Térmico del Aluminio

El tratamiento térmico del aluminio debe realizarse utilizando hornos. Las condiciones térmicas necesarias requeridas en el proceso de tratamiento térmico son proporcionadas por el horno.

Este equipo también está integrado con instrumentos de control. Por lo tanto, se mantiene la uniformidad y continuidad del ciclo tiempo-temperatura.

La temperatura del horno utilizado en el proceso oscilará entre 240 °F y 1000 °F. Sin embargo, en el proceso de tratamiento térmico utilizado.

Todos los detalles del proceso deben ser controlados cuidadosamente y establecidos adecuadamente. Si ese es el caso, se puede lograr una excelente característica final del aluminio.

Diferentes Tipos de Tratamiento Térmico para el Aluminio

Recocido

Recocido

Los materiales de aluminio experimentan endurecimiento por deformación o trabajo cuando se les da forma a través de deformación plástica. Esta deformación causará que el aluminio tenga una estructura de grano llamada planos de deslizamiento. Los planos de deslizamiento hacen que el aluminio sea fácil de deformar.

Cuanto más deformación ocurre, menos planos de deslizamiento quedarán. Por lo tanto, se requerirá más fuerza para una deformación adicional.

En ese caso, la aleación de aluminio se somete a un proceso de endurecimiento por trabajo. Sin embargo, eliminar el endurecimiento por deformación es la única forma en que la deformación plástica puede continuar.

La aleación de aluminio se aplica con el proceso de recocido para que la estructura del grano cristalino se restablezca. Esto permite que los planos de deslizamiento se restauren. Por lo tanto, la conformación sin esfuerzo puede ser posible nuevamente.

Este tipo de tratamiento térmico promueve el ablandamiento del aluminio que ha sido endurecido por trabajo. También se utiliza para aliviar el estrés que puede ocurrir durante la fundición en frío. El recocido también estabiliza las dimensiones del metal. También puede eliminar problemas que pueden ser causados por deformación y otras tensiones internas.

La aleación de aluminio debe ser tratada térmicamente con una temperatura que oscile entre 570 °F y 770 °F para recocer. Debe mantenerse dentro de esta temperatura durante aproximadamente 30 minutos hasta 3 horas. Hay variables que afectan la temperatura y el tiempo utilizado. Incluye la composición de la aleación y el tamaño de la parte.

Temple

Temple de Aluminio

El temple se utiliza para enfriar rápidamente una aleación de aluminio que causa que el metal se endurezca y se vuelva más fuerte. El proceso implica calentar el aluminio a una alta temperatura y luego sumergirlo rápidamente en un líquido como aceite o agua. La rapidez de enfriamiento del medio de temple hace que los átomos dentro del aluminio formen rápidamente una estructura cristalina más estable.

Una consideración importante al templar aluminio es usar el medio de temple apropiado. El aceite se utiliza comúnmente para templar aleaciones de aluminio porque se enfría más lentamente que el agua. Por lo tanto, permite un enfriamiento más controlado. También ayuda a reducir el riesgo de deformación o agrietamiento. Sin embargo, el agua también se puede utilizar para templar aluminio, según la aleación y las propiedades deseadas.

Además, es importante tener en cuenta que no todas las aleaciones de aluminio son adecuadas para templar. Algunas aleaciones pueden requerir un método diferente o es posible que no respondan al temple en absoluto. Además, el temple solo debe realizarse después de un calentamiento adecuado para prevenir agrietamiento y otros problemas causados por el estrés térmico.

Además, la velocidad de enfriamiento, la temperatura y el tiempo dedicado al temple son igualmente cruciales para el proceso y deben optimizarse dependiendo de la aleación específica y las propiedades deseadas.

Envejecimiento

Envejecimiento del Aluminio

Este proceso se usa para aumentar la resistencia de las aleaciones de aluminio. El proceso implica calentar el aluminio a una temperatura por debajo de su punto de fusión.

Durante el envejecimiento, la aleación de aluminio pasa por un proceso llamado envejecimiento natural o endurecimiento por precipitación. Es donde los átomos de la aleación se organizan en una estructura cristalina más estable y densa. Este proceso mejora la resistencia de la aleación de aluminio mediante el aumento de la densidad de los precipitados formados.

Hay dos tipos de procesos de envejecimiento que se pueden aplicar al aluminio. El primero se llama envejecimiento natural. Es donde la aleación de aluminio se mantiene a temperatura ambiente durante un período de tiempo. Este proceso se aplica a aleaciones que no requieren alta resistencia y trabajo adicional.

El segundo tipo se llama envejecimiento artificial o acelerado. Se aplica a aleaciones que necesitan alta resistencia y que se someterán a un trabajo adicional. Este proceso se lleva a cabo calentando el aluminio a una temperatura por encima de la temperatura ambiente durante un tiempo específico.

Tratamiento Térmico de Solución

Tratamiento Térmico de Solución
La solución al tratamiento térmico se utiliza para mejorar la resistencia o ductilidad de las aleaciones de aluminio. El proceso implica calentar el aluminio a una temperatura superior a su temperatura de solución.

Es la temperatura a la que los elementos constituyentes de la aleación se disuelven en una solución de una sola fase. Luego se enfría rápidamente. La velocidad de enfriamiento rápido “congela” los elementos disueltos en la solución, lo que le da a la aleación propiedades mecánicas mejoradas.

Después del tratamiento térmico de solución, las aleaciones de aluminio generalmente necesitan pasar por un proceso llamado envejecimiento para desarrollar completamente su resistencia y ductilidad.

Endurecimiento por precipitación

Endurecimiento por precipitación

El endurecimiento por precipitación se utiliza para aumentar la resistencia y dureza de las aleaciones de aluminio. La aleación de aluminio se calienta a una alta temperatura. Normalmente, alrededor de 180-250°C. Luego se mantiene a esa temperatura durante un período de tiempo para permitir que se formen pequeñas partículas o precipitados dentro del metal.

La aleación de aluminio más común con endurecimiento por precipitación es la 7075. Tiene alta resistencia y buena tenacidad. Estas se utilizan principalmente en aplicaciones aeroespaciales y otras aplicaciones de alto estrés. Otro ejemplo es la aleación Al-Cu-Mg comúnmente utilizada en estructuras aeroespaciales y algunas aplicaciones comerciales.

Aplicaciones del tratamiento térmico

Aplicaciones del tratamiento térmico

Aeroespacial

Las aleaciones de aluminio se utilizan comúnmente en aplicaciones aeroespaciales debido a su alta relación resistencia-peso. El tratamiento térmico se utiliza para aumentar la resistencia y tenacidad de estas aleaciones, haciéndolas adecuadas para su uso en estructuras de aeronaves, componentes de motores y otras aplicaciones de alto estrés.

Automoción

El tratamiento térmico se utiliza para aumentar la resistencia y tenacidad de las aleaciones para su uso en componentes del motor, componentes de transmisión y sistemas de suspensión.

Artículos deportivos

Las aleaciones de aluminio se utilizan comúnmente en la fabricación de artículos deportivos, como bates de béisbol y softball, palos de hockey y palos de golf. El tratamiento térmico se utiliza para aumentar la resistencia y durabilidad de estas aleaciones, haciéndolas adecuadas para su uso en estas aplicaciones de alto impacto.

Marina

El tratamiento térmico de aluminio se utiliza para aumentar la resistencia y resistencia a la corrosión de las aleaciones utilizadas en aplicaciones marinas.

Beneficios del tratamiento térmico del aluminio

Beneficios del tratamiento térmico del aluminio

Aumento de la resistencia y dureza

El tratamiento térmico se puede utilizar para aumentar la resistencia y dureza de las aleaciones de aluminio. Haciéndolas así más adecuadas para su uso en aplicaciones de alto estrés como la ingeniería aeroespacial y automotriz.

Mejora de la tenacidad

El tratamiento térmico se puede utilizar para mejorar la tenacidad de las aleaciones de aluminio. Esto es importante en aplicaciones donde el material está sujeto a impacto u otras cargas dinámicas.

Aumento de la resistencia a la fatiga

El tratamiento térmico se puede utilizar para aumentar la resistencia a la fatiga de las aleaciones de aluminio. Haciéndolas así más adecuadas para su uso en aplicaciones que experimentan cargas cíclicas.

Mejora de la resistencia a la corrosión

El tratamiento térmico se puede utilizar para mejorar la resistencia a la corrosión de las aleaciones de aluminio. Esto se puede lograr precipitando fases ricas en aluminio que actúan como barreras para el medio corrosivo.

Aumento de la ductilidad

El tratamiento térmico se puede utilizar para aumentar la ductilidad de las aleaciones de aluminio. Es necesario en aplicaciones donde el material está sujeto a flexión u otras formas de deformación.

Mejora de la estabilidad térmica

El tratamiento térmico se puede utilizar para mejorar la estabilidad térmica del aluminio. Esto hace que el metal sea capaz de mantener sus propiedades mecánicas a altas temperaturas. Esto es importante en aplicaciones donde el material está expuesto a altas temperaturas.

Mejora de las propiedades superficiales

El tratamiento térmico puede mejorar las propiedades superficiales, como la dureza y la resistencia a la corrosión, lo que es importante en aplicaciones donde el material está expuesto al desgaste o la corrosión.

Conclusión

En resumen, el tratamiento térmico del aluminio es un proceso utilizado para alterar las propiedades físicas y mecánicas de las aleaciones de aluminio.

Existen varios tipos de tratamiento térmico del aluminio, incluyendo el recocido, el tratamiento térmico de solución y el tratamiento térmico de precipitación.

El tratamiento térmico del aluminio se utiliza en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo aeroespacial, automotriz, construcción y manufactura.

Las ventajas del tratamiento térmico del aluminio incluyen una mejor resistencia, dureza, ductilidad y tenacidad.

Permite un mejor control de la microestructura del aluminio. Mejorando así su rendimiento en aplicaciones específicas.

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