Proceso de obtencion de Aluminio

1. Características físicas
⚫Material metálico
no ferroso de color
blanco plateado.
⚫Posee una baja
densidad, 2.7 g/cm
3
en estado puro.

2. ⚫Buenas
propiedades
eléctricas y de
conducción de
calor.
⚫Es un material muy
dúctil, y en aleación
presenta buenas
propiedades
mecánicas.

3. Propiedades químicas
PROPIEDAD VALOR
Número atómico 13
Estado de oxidación 3
Electronegatividad 1.5
Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras
Radio atómico 1.43 Armstrong
Masa atómica 26.98 g/mol
Punto de fusión 660°C
Punto de ebullición 2450°C
Descubridor Hans Cristian Oersted en 1825

4. Proceso de obtención del aluminio
⚫El aluminio se obtiene de un mineral
llamado bauxita (compuesto de óxidos
hidratados de aluminio).
⚫Mediante el proceso Bayer se hace
reaccionar la bauxita con hidróxido sódico
caliente y posteriormente se le precipita y
calcina para obtener alúmina (Al2O3).

5. ⚫La alúmina es llevada a una cuba
electrolítica donde los terminales
de carbono provocan la
disociación del aluminio puro de la
alúmina.
⚫El aluminio puro se deposita en
el fondo de la cuba, de donde se
retira periódicamente.

6. Esquema
del
proceso.

7. Aleaciones de aluminio
⚫Si el aluminio es aleado
con otros elementos y
se le realiza un
conformado o
tratamiento térmico, su
resistencia aumenta
considerablemente
para tener aplicación
útil en elementos de
ingeniería.

8. Elementos aleantes
ELEMENTO PROPIEDAD
Cromo (Cr)
En aleación con aluminio y otros elementos incrementa la
resistencia mecánica.
Cobre (Cu)
Incrementa las propiedades mecánicas pero reduce la
resistencia a la corrosión.
Hierro (Fe)
En cantidades controladas aumenta las propiedades
mecánicas.
Magnesio (Mg) Aumenta la resistencia tras el conformado en frío.
Manganeso (Mn) Incrementa las propiedades mecánicas.
Silicio (Si)
Combinándolo con magnesio incrementa las propiedades
mecánicas.
Titanio (Ti) Incrementa propiedades mecánicas.
Zinc (Zn) Reduce la resistencia a la corrosión.

9. Soldabilidad del
aluminio ⚫El principal problema para
la soldadura del aluminio
reside en la capa de óxido
superficial, ya que esta
funde a temperatura más
elevada que el metal
propiamente dicho.
⚫Esta capa de óxido debe
ser retirada en el
procedimiento para soldar
el metal de manera
correcta.

10. Soldadura GTAW del aluminio

11. ⚫El proceso GTAW se adecua a la soldadura de
aluminio en espesores que pueden ir desde los
0,7 hasta los 10 mm., aunque no hay un límite
máximo de espesor de soldadura.
⚫El proceso utiliza corriente alterna y, de estar
disponible, alta frecuencia continua. Se puede
usar argón, argón – helio o helio; esto lo
determina el espesor del material base.
⚫La onda de corriente alterna rompe la capa de
óxido superficial y derrite efectivamente el metal.

12. ⚫Las partes a unir deben prepararse de
manera que en la junta de la soldadura no
haya espaciamiento; esto evitará el
descontrol del charco de soldadura y la
deformación de las piezas por el calor.
⚫En espesores superiores a 5 mm. debe
realizarse un biselado en la pieza para
permitir una correcta fusión en la raíz de la
junta.

13. ⚫Para lámina muy delgada es preferible
utilizar una plantilla de respaldo para evitar
distorsiones y separaciones de la junta.
⚫Si es posible soldar espesores delgados
con TIG de pulsos se tiene una ventaja, ya
que el aporte de calor es menor y por
tanto el riesgo de distorsión es menor.

14. Soldadura GMAW del aluminio

15. ⚫El proceso GMAW se puede utilizar para soldar
aluminio en espesores desde 3 mm. en adelante,
teniendo un desempeño óptimo aunque no de la
calidad de la soldadura GTAW; sin embargo, la
velocidad de avance es mucho mayor.
⚫Este proceso utiliza corriente continua con polaridad
inversa y se usa siempre argón como gas protector.
En este proceso debe usarse siempre material de
aporte, a diferencia del GTAW en el que es opcional
su uso.
⚫El paso de iones desde el aluminio hacia el electrodo
rompe la capa superficial y derrite el material de
aporte, que conforma el cordón de soldadura.

16. Materiales de aporte

17. AWS COMPOSICION APLICACION
ER - 1100
Cu: 0.05 – 0.2%
Mn: 0.05%
Si – Fe: 0.8%
Zn: 0.1%
Al: 99%
Usos generales en industria de alimentos, lácteos,
refrigeración, unión, relleno y reparación de
planchas y piezas. Aleaciones 1060, 1350, 3003,
1100, entre otras
ER – 4043
Cu: 0.05%
Mn: 0.05%
Fe: 0.8%
Ti: 0.2%
Mg: 0.05%
Si: 4.5 – 6%
Zn: 0.1%
Otros: 0.15%
Aluminio: Resto
Culatas y cárter de aluminio, envases y coladores
químicos. Este material de aporte se adecúa a las
aleaciones en las que no se conoce con certeza la
composición química de la misma. Aleaciones
2014, 3003, 6061, 4042, 4043, entre otras

18. AWS COMPOSICION APLICACIONES
Cu: 0.1%
Este material de aporte es el de mayor
adaptación a la aplicación con mezcla de argón
y helio. Su resistencia la hace apta para ser
aplicada en la reparación de estanques.
Aleaciones 5083, 5086, 5486, 5454, 5356,
entre otras.
Mg: 4.5 – 5%
Mn: 0.05 – 0.02%
ER – 5356
Cr: 0.05 – 0.02%
Si – Fe: 0.5%
Zn: 0.1%
Ti: 0.06 – 0.2%
Otros: 0.15%
Aluminio: Resto

19. Limpieza antes de la soldadura.
⚫El aluminio debe ser
limpiado minuciosamente
antes de ser soldado, para
que la calidad y la facilidad
del procedimiento se vea
mejorada.
⚫La limpieza puede
realizarse por medios
mecánicos, químicos o
una combinación de
ambos métodos.

20. ⚫ La limpieza química puede
realizarse mediante un
desengrasado con
percloroetileno y un
limpiado superficial con
alcohol o con acetona
(preferible). El
desengrasado es opcional
aunque preferiblemente
debe realizarse. Luego de
realizado el desengrasado
y la limpieza debe retirarse
completamente los
excedentes de elementos
químicos.

21. ⚫ La limpieza mecánica
puede realizarse con
cepillo de acero inoxidable
manual o rotatorio, lima o
lija. El cepillo de acero
inoxidable debe ser
exclusivo para piezas de
aluminio, esto con el fin de
evitar inclusiones de
óxidos o elementos
extraños
⚫ El material de aporte
también debe ser limpiado
exhaustivamente.

22. Soldadura por fricción

23. ⚫La soldadura por fricción se basa en la forja de
dos piezas mediante una pieza giratoria que
pasa por encima de la junta. Esto aunado a altas
temperaturas logra la fusión del material y la
realización de la soldadura. No usa gas de
protección ni aporte.
⚫Pueden soldarse piezas desde 2 hasta 30 mm.,
consiguiendo gran calidad en la junta.

24. Aplicaciones del aluminio
⚫El aluminio tiene un
gran campo de acción
gracias a sus
propiedades
mecánicas, de
resistencia a la
corrosión, eléctricas,
térmicas, de toxicidad
y estéticas.

25. ⚫El aluminio es usado en la
industria alimenticia,
láctea, aeronáutica,
automotriz, ingeniería civil,
naval, militar, construcción
de maquinaria, industria
química, transmisión de
electricidad, reflexión de
luz, electrónica, etc. Es
posible verlo en envases,
máquinas, barcos,
aviones, automóviles y
muchos productos más.

26. USO DE ALEACIONES DE ALUMINIO
ELEMENTO ALEACIONES USO
Puro 1199, 1188, 1100
Conexiones eléctricas, tanques para
químicos, metalización.
Cobre (Cu) 2014, 2219, 2024
Tanques, transbordadores espaciales,
aviones.
Manganeso (Mn) 3004, 3003 Calderería, muebles, equipo médico.
Magnesio (Mg) 5056, 5356, 5183
Estructural, hidráulica, carrocerías,
tanques contenedores.
Zinc (Zn) 7039, 7046, 7005
Partes automotrices, artículos deportivos,
parachoques.
Silicio (Si) 4047, 4043, 4653 Electrodos, brazing, fundición.
Magnesio (Mg)
Silicio (Si)
6013, 6061, 6063
Extrusiones, chasis, intercambiadores de
calor, calderas

27. Perfiles de
aluminio

28. Tubería de
aluminio

29. Referencias bibliográficas e infográficas
Materials Handbook. McGraw – Hill
Manufactura: Ingenieria y tecnología.
es.wikipedia.org/wiki/Aluminio
www.lenntech.com/espanol/tabla-peiodica/al.htm
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE
CENTRO DE MATERIALES Y ENSAYOS
TECNICO PROFESIONAL EN FABRICACION DE CONSTRUCCIONES SOLDADAS
MODULO DE FORMACION: GTAW (TIG)
BOGOTA D.C.
2008
Dirección y revisión:
Ing. OSCAR ELIAS NAVARRO TELLEZ
Aprendiz: Juan Manuel Penagos Martínez
Número de orden: 40691