Las aleaciones de aluminio fundido basadas en el sistema AlSi son muy utilizadas en la industria automotriz y aeronautica. La mayoría contienen un elevado volumen de fases generadas por la reaccion eutéctica por lo que la microestructura final estára determinada en gran medida por la morfologia y el tamaño del Silicio eutectico. Sin embargo, el Silicio se forma de manera facetada con un crecimiento fuertemente anisotrópico, siendo dificil cambiar la dirección de crecimiento. Esta disposicion altera las propiedades. Se vuelve importante entonces la modificación de la forma del silicio eutéctico ya que si fuese fino y pequeño, se mejorarian, entre otras propiedades, la ductilidad del material. Esta propiedad es importante porque es la defensa que posee el material de los efectos de las propiedades direcccionales ( anisotropia ) y las tensiones residuales que ocurren por su manufactura. Para modificar la morfología del silicio eutéctico se utilizan diferentes medios químicos y físicos, los que logran una estructura de silicio fibrosa y fina, siendo los mas usuales las vibraciones forzadas, campos magnéticos alternos, vibraciones ultrasónicas, entre otros (1,2). Lo más sencillo y ventajoso, es aplicar vibraciones mecánicas. Esta investigacion estudia el efecto que producen en la microestructura de la aleación de AlSi, la aplicación simultanea de vibraciónes de baja frecuencia y altas velocidades de extraccion de calor. Los resultados indican que las vibraciones mecanicas ejercen un fuerte efecto sobre la microestructura, refinando tanto la fase de aluminio primario como la fase formada por el silicio eutéctico. Se observa ademas, que las dendritas más gruesas (en cualquier colada convencional), se transforman en una fase más fina despues del proceso de vibracion El incremento de la velocidad de extraccion de calor potencia el efecto de modificacion microestructural

1. Las vibraciones mecánicas como herramienta de
mejora en la fabricación de aleaciones de
aluminio
Tovio Daniel Oscar, Cozzarin Ana Laura, Feloy Lucas, Ruiz Diaz Fernando, Lacoste
Juan Leon, Alvarez Cecilia, Maffia Ernesto Gustavo
UIDET ProInTec I&D, Departamento de Mecánica, Facultad de Ingeniería.
Universidad Nacional de La Plata.
ernesto.maffia@ing.unlp.edu.ar

2. la fabricación por fundición
TIENE ALGUNOS INCONVENIENTES:
desgarros // problemas de contracción //
porosidad // segregación
HAY SOLUCION??
refinar el grano
El proceso de fundición
es una de las técnicas
metalúrgicas más
antiguas del mundo.

3. Como es la trabajabilidad de materiales con estructura
columnar?

4. De cuantas formas se puede refinar el grano?
• refinado de grano por vibración y agitación durante la solidificación,
• solidificación rápida
• agregar un refinador
• deformación plástica severa

5. refinamiento del grano
Por lo tanto, el refinado de grano de aluminio se considera una técnica clave en
la industria de procesamiento de aluminio.
mejora
simultáneamente
la resistencia y la
plasticidad de los
materiales
metálicos.
QUE PRODUCE EL
REFINADO

6. Objetivo de este trabajo experimental
estudiar las consecuencias que se generan en la
estructura de un metal por el hecho de aplicar de
vibraciones mecánicas en el momento de la
solidificación

9. PARTE EXPERIMENTAL
Aluminio de pureza comercial
Horno a gas natural con crisol de carburo de
silicio.
macro y micrografías
Aluminio puro

10. Aleación
scrap de aleación 2219
horno a gas, sin atmosfera de protección;
temperatura de colada 700°C en molde de cobre a
temperatura ambiente
temperatura de colada 700°C en molde de cobre a
temperatura de 300°C.
sin flux de protección y sin desgasificación,

11. onda vibratoria de frecuencia constante (50Hz) y
amplitud (0,4mm).
molde de cobre (unido a la mesa por sistema de
sujeción )
perturbación aplicada al conjunto molde-liquido.
Los parámetros utilizados en el caso de aluminio de
pureza comercial fueron: temperatura de colada de
800°C.
En el caso de la aleación, la temperatura de colada
utilizada fue 700°C, temperatura del molde fue 25°C y
300°c, con la máxima vibración de la mesa

12. RESULTADOS Y
DISCUSION

13. Cuando se vierte metal (Al comercialmente puro) en un molde metálico, se desarrolla
crecimiento columnar en todo el lingote

14. se aplica vibración mecánica, se altera de alguna manera el crecimiento columnar. En su lugar
se crean condiciones para que ocurra nucleación y crecimiento de granos equiaxiales

15. Como se explica este fenómeno?
dentro de la masa fundida, cuando se aplican vibraciones mecánicas, la energía
vibratoria fuerza a que parte de las dendritas en crecimiento se desprendan y
se conviertan en nuevos núcleos que aumentan la tasa de nucleación del
material solidificante, generando una fina microestructura de granos equiaxiales
Evidentemente, este fenómeno ocurrirá en la ultima porción en solidificar, ó sea, el
centro del lingote

16. aleación de Aluminio 2219
La comparación entre micrografías permiten distinguir
claramente la influencia de las vibraciones mecánicas
en la macroestructura de solidificación.
.
morfología distintiva entre los granos
Muestra vibrada

17. Micrografías de la aleación 2219 realizadas con
microscopia óptica
solidificación bajo la
influencia de vibraciones
(molde frio (20°C))

18. solidificación con vibraciones y
molde caliente (300°C).
La finalidad de esta condición de
ensayo es demorar el proceso de
solidificación y dar mas tiempo a
los eventos de multiplicación de
grano.
Tamaño del grano= 55 a 75 um
Micrografía de Aleación 2219 realizadas con
microscopia óptica

19. CONTRACCION SUPERIOR (RECHUPE)
Aluminio puro,
con Vibración

20. CONTRACCION SUPERIOR (RECHUPE)
Aleacion de Aluminio ,
con Vibración

21. Resultados preliminares
Se estudiaron los efectos que producen las vibraciones mecánicas en la estructura de solidificación de un metal.
1. Los resultados iniciales muestran que, las vibraciones mecánicas afectan la forma de los granos
columnares y promueven el crecimiento de granos equiaxiales
2. Este fenómeno es MAS evidente cuando el metal liquido permanece mas tiempo sin solidificar ( por ej
vaciar la aleacion en un molde caliente significa baja velocidad de extracción de calor )
3. Durante el desarrollo de los ensayos también se observó que las vibraciones mecánicas despegan el
lingote del molde. Este resultado facilita la extracción de piezas y evita el uso de pinturas refractarias.
4. aun no fue posible demostrar fehacientemente en qué medida las vibraciones afectaron el nivel de
porosidad.

22. Como será la continuidad de esta investigación?
Molde de arena
Molde
metálico