SEGUNDO LABORATORIO DE METALURGICA FISICAI.TITULO:SOLIDIFICACION DE UN LINGOTE DE ALUMINIO Y ALEACION Al-SiII.OBJETIVOS:Estudiar el proceso de solidificacin de un lingote y sus estructuras, caractersticas de la zona de solidificacin.

Estudiar y caracterizar los defectos de solidificacin: segregacin, inclusiones, contraccin(rechupe)

Evaluar el porcentaje de contraccin volumtrica y contraccin slida y volumen del rechupe.

III.FUNDAMENTO TEORICO:SOLIDIFICACION:

Es un proceso del paso de un metal o aleacin liquida a slido. La solidificacin es un proceso fsico que consiste en el cambio de estado de la materia de lquido a solido producido por una disminucin de la temperatura. Es el proceso inverso a la fusin.TIPOS: existen 2 tipos de solidificacin:Solidificacin homognea: El ncleo tiene la forma de una esfera y se forma en todo el volumen de la esfera.

Solidificacin heterognea: El ncleo tiene la forma de un casquete esfrico y se forma en las paredes del molde.

NUCLEACION:

Los cambios estructurales en sistemas metlicos y aleaciones efecta por nucleacin; esto implica un cambio de estado de energa libre, cuando se nuclea la fase nueva se forma generalmente una discontinuidad de la fase matriz, como lmites de grano, dislocaciones.

METAL100%FORMACION D DEL NUCLEO SOLIDOLIQUIDO

FIGURA: formacin de ncleo solido en el interior de un molde

Tipos de nucleacin:NUCLEACION HOMOGENEA

El ncleo tiene la forma de una esfera. Aqu la nueva fase se forma uniformemente en todo el volumen de la fase madre y tiene la forma de una esfera (la nueva fase se forma en todo el volumen de la matriz).EJEMPLO: Solidificacin del Al puro agregndole Ti/B (afinadores de grano), el ncleo adquiere la forma de una esfera.La nucleacin homognea requiere de fluctuaciones que produzcan, partculas suficientemente grandes para que el radio del ncleo sea mayor que el radio critico (rn >rc).

temperatura

sobrecalentamiento

Tiempo local

Tiempo total de solidificacin

tiempo

FIG, curva de enfriamiento para un t en un metal puro homogneoLa nucleacin homognea es la generacin de un ncleo solido a partir de un sector enteramente lquido. Es en este caso, la formacin de ncleos requiere un cierto gasto energtico por concepto de generar un volumen y una superficie.=V Solida

interfaseS-L

FIG.Diagramaesquemtico que muestra la nucleacin de una partcula solida esfrica en un lquidoG: energa libre total-Gv: energa libre superficial r=radio de la partculaExisten 2 tipos de contribuciones de energa que acompaa la formacin de solidificacin:Es la diferencia de energa libre entre el slido y lquido. Si la temperatura est por debajo de la temperatura de fusin la energa libre puede ser negativo y su magnitud es el producto (Gv*).

La energa libre proviene de la formacin del lmite de fase de laI (solida-liquida), durante la transformacin de solidificacin, esta energa libre ocasiona unaGsuperficial() gamma, es positivo y el producto (*).

El cambio de energa total (G) es igual:G= +).

Energa libre

*

r

Gv*

Fig. Curva esquemtico para la energa libre de volumen y la energa libre superficial durante la formacin de un embrin.

Energa libre

G

rrc

Fig. Curva esquemticoG (energa libre para la formacin de un ncleo estable) y radio del ncleo.

http://images.slideplayer.es/2/160240/slides/slide_8.jpg

LECTURA DE LA GRAFICALa curva de energa presenta un mximo en un radio r*, como se muestra en la fig. Los ncleos que poseen un r* podr crecer, ya que por sobre la cuervaG es decreciente con r, por el contrario, los ncleos de r menor que r*, tendern a desaparecer, pues entre 0 y r* la cuerva G es creciente con r. Por esta razn, los ncleos de radio menor a R* son llamados embriones.

RELACIONANDO NUESTRAS VARIABLES:

rnGvG=+(ncleo es inestable y no crece y se distribuye en el lquido)

rn>rc: Grc.

Proporcionar superficies adicionales donde se puedan formar los ncleos slidos.

En gran parte de los procesos metalrgicos, la nucleacin ocurre de manera heterognea en las paredes de un molde; y este molde puede ser lmite de grano o molde propiamente dicho. La nucleacin homognea es ms difcil que ocurre, pues requieren agentes nucleantes.

ADICION DE IMPUREZAS EN PROCESOS DE SOLIDIFICACION

La adicin de impurezas como elementos es una tcnica utilizada para obtener mayor homogeneidad en la estructura del metal solidificado. Al agregar partculas que sirven de nucleantes, se puede producir a solidificacin asubenfriamientomenores y evitar que la formacin y el crecimiento de granos sean mayoritariamente a partir de las paredes del molde, cuestin que resulta en estructuras de comportamiento anisotropico. Para que un nucleante (creador de centros de nucleacin) sea efectivo debe, sin embargo, concluir ciertas caractersticas base como:Debe tener una temperatura de fusin mayor que la del metal o aleacin que se est solidificando. De lo contrario, con el metal sobrecalentado las partculas fundiran y no seran de ofrecer superficies slidas.

Debe tener una alta entropa de cambio de fase (fusin), con el mismo objetivo.

Debe poseer una alta mojabilidad, es decir, un ngulo de mojado con el metal lquido que sea cercano a cero.

liquido solido

radio radio

Fig. formacin de un ncleo solido producido por la aplicacin de un inoculante.

CRECIEMINETO

Ocurre luego de que se han agrupado una suficiente cantidad de tomos para formar una partcula estable que crecer de acuerdo con las fluctuaciones trmicas, hasta de que el lquido se agote.Existen 2 tipos de crecimiento:Planar (gradiente positivo)

Dendrtico (gradiente negativo)

Crecimiento Planar:

Ocurre cuando el gradiente de concentracin es positivo; es decir, la temperatura por encima de la intercara (S-L), es mayor a la temperatura de fusin del metal.CARACTERISTICAS DEL CRECIMIENTO PLANAR:-La temperatura del lquido es superior a la Tf y la del solido es inferior a la Tf.-El calor latente de fusin es mueve del lquido al solido-La intercara S-L del grano avanza en sentido contrario.-El crecimiento se detiene cuando las intercaras se alcanzan entre si.La distribucin de temperatura para una solidificacin con gradiente positivo se muestra en la fig.solidoliquido

TTs

fPosicin

fig., gradiente de temperatura positiva en la intercara (S-L)CRECIEMIENTO FACETADO:

La intercara facetada fig. (a), desplaza una intercara dentada consistente en planos bien definidos (facetas), esta yace paralela a la isoterma de la temperatura de solidificacin (Ts).Loa planos casi siempre forman ngulo con la isoterma Ts.CRECIMIENTO NO FACETADO:

Isoterma (Ts)

La fig. (b) muestra la intercara no facetada que es una cara interplanar que yace paralela la isoterma TS aqu es importante Sf.Sf/RMORFOLOGIAEJEMPLO

3.5facetadainorgnico

SL

PosicinFig. (a) intercara facetadaSL

PosicinFig. (b)intercara no facetada

*La intercara facetada crece con el movimiento de pequeos borde, los tomos se aade solamente en los bordes, de esta manera, la intercara avanza solamente cuando pasa d un borde a la largo del lquido.*la intercara no facetada o Planar avanza por adicin de tomos en la superficie de la intercara.ORIENTACION PREFERENCIAL*Loa planos que forman facetas de la intercara facetada son planos cristalogrficos preferenciales de la forma (h, k, l) estos planos existen orientacin diferencial definida a la estructura del cristal*Los planos no facetados ya sea sobre cualquier plano cristalino si el cristal solido crece una distancia de pocos centmetros y gira hasta que una familia de planos (h, k, l) preferenciales se encuentren en el plano de la intercara (S-L)Crecimiento dendrtico:

Cuando la nucleaciones dbil, el lquido se subenfria antes de que se forme el slido. Bajos estas condiciones, una protuberancia solida pequea llamada dentrita se forma y crea en esta interfase. Conforme crece la dentrita el calor latente de fusin pasa al lquido subenfriado, elevando la temperatura de solidificacin. En los troncos de las dentritas primarios tambin pueden crecer brazos secundarios y terciarios para acelerar la liberacin de calor latente de transformacin.El crecimiento dentrtico contina hasta que el lquido subenfriado alcanza la temperatura de solidificacin.La diferencia entre el crecimiento dentritico y el Planar ocurre debido a las distintas formas de disipar el calor latente de fusin.

Fig., crecimiento dentritico: gradiente negativo.CARACTERISTICAS DEL CRECIEMIENTO DENTRITICO:-La temperatura del lquido esta subenfriado y la del solido est a una temperatura mayor a la Tf.-El calor latente de fusin es mueve del solido al lquido.-La intercara S-L del grano avanza en el mismo sentido.-El crecimiento se detiene cuando el lquido llega a su Tf.La direccin de crecimiento dentritico depende de la estructura cristalina del metal como puede mostrarse en la tabla:

DIRECCION DEL CRECIEMIENTO DENTRITICO

ESTRUCTURA CRISTALINADIRECCION DE CRECIEMINETO DENTRITICO

FCC100

BCC100

HCP

TCC110

El creciente dentritico ocurrir en la solidificacin de los metales puros. E n los metales de relativa alta pureza es casi imposible obtener el sobrecalentamiento trmico para que todo el proceso sea dentritico.En los metales puros se requiere un sobrecalentamiento muy grande (del orden de 100)longitud de la dentrita: La longitud de las dentritas se encuentran por la siguiente formula:

Donde:L: Longitud de la dentrita.Tpunta: Temperatura en la punta a C.Gp: Gradiente de temperatura promedio.Tbase: Temperatura en la base en C.

tiempo de solidificacin: Es la rapidez a la cual crece el slido dependiendo la forma como se extrae el calor del molde

Segn shorinov:

Donde:Ts: tiempo de solidificacin.V: Volumen dela fundicin.A: rea de la superficie de la pieza en contacto con el molde.B: Constante del molde y depende de la temperatura (25) , Temperatura tanto del metal y molde.

CURVA DE ENFRIAMIENTO

Para un metal puro:

https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSBEI0mTHaSrcGqvysNEFRXB0veeiU5YkyjQdX8hevuZidPzu_I

Para una aleacin:

https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSvYJMc-Sx_nDI9QNXhBooawZQ76pZ2tuzVQvcv50p3Uunzm_FK

LAS ESTRUCRURAS DE SOLIDIFICACION

Cuando solidifica un lingote ocurren tres fases separadas en distintas caractersticas de tamao y formas de cristales, llamadas zonas.ZONA DE ENFRIAMIENTO RAPIDO O BRUSCO(chill)

ZONA COLUMNAR.

ZOZA EQUIAXIAL.

Cabe sealar que las tres zonas no siempre ocurren. Por ejemplo, los metales puros pueden exhibir una zona templada (chill) y una zona columnar pero no contiene una zona de granos equiaxiales en el centro.

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Fig., fases de las zonas solidificadas de unos lingotes

ZONA DE ENFRIAMIENTO RAPIDO (Chill):

La estructura de esta zona consiste en muchos granos pequeos casi equiaxiales, sigue el contorno del molde consistente en pequeos cristales de tamaos iguales.Aparentemente la nucleacin por lo general se produce a partir de sitios muy pequeos a los largo de la pared del molde provocndose esta fina estructura de grano. Sin embargo esta estructura no crece mucho hacia adentro de que emerge la estructura columnar.Para el caso de los metales puros, cuando se vierte el metal puro en el molde, las paredes del ultimo, que estn a una temperatura mucho ms bajo (usualmente temperaturas ambiente) que el lquido enfra rpidamente la capa del lquido con la que estn en contacto. Como resultado, se caer la temperatura del metal-liquido, a una corta distancia de las paredes del molde, por debajo de la temperatura de solidificacin de equilibrio.Debido a la rapidez con la que desciende la temperatura del equilibrio, resulta usualmente una considerable magnitud de sobre enfriamiento. Cuando ocurre la nucleacin (del ordinario heterogneo), su velocidad ser relativamente rpida, resultando que el tamao promedio de grano de este solido ser pequea.Debido a que los cristales se forman independiente, sus orientaciones sern causales. Finalmente como el crecimiento se forman por cristales vecinos similares nucleados a tiempos aproximadamente idnticos, sus zonas sern casi uniformes y su estructura se dice que es casi equiaxial. Los cristales en la la zona de enfriamiento rpido se desarrollan tanto por nucleacin como, por crecimiento. Los ncleos cristalinos forman en el lquido y crecen en tamao hasta que hacen contacto con los cristales vecinos.La solidificacin es el proceso inverso a la fusin, el calor que emite el metal fundido debe disiparse.La solidificacin de metales y aleaciones es un importante proceso industrial ya que la mayora de los metales se funden para moldearlos hasta una forma acabada o semi acabada. En general, la solidificacin de un metal o aleacin puede dividirse en las siguientes etapas:1. Formacin de ncleos estables en el fundido (nucleacin).2. Crecimiento del ncleo hasta dar origen a cristales.3. La formacin de granos y estructura granular.ZONA COLUMNAR

Dentro de la zona de enfriamiento rpido (chill), hay una serie de granos columnares, granos que estn orientados casi paralelo a la direccin del flujo trmico. Debido a que cada metal crece ms favorablemente en una direccin cristalogrfica principal, solo aquellos granos orientados favorablemente con su direccin de crecimiento ms perpendicular a la pared del molde crecern hacia el centro del lingote. Los ejes de los granos columnares son paralelos a la direccin de flujo de calor, y crecen a lo largo de planos cristalinos especficos.Po un proceso de crecimiento competitivo, los granos con dentritas mas perfectamente orientados tienden a presionar a los granos menos perfectamente orientado, de modo que la zona columnar consisten en granos relativamente larga orientados cristalogrficamente con sus direcciones dentriticas paralelas a la direccin del flujo de calor. En la figura .Loa metales cbicos las dentritas crecen en la direcciones , por lo cual las direcciones yacen paralelas al eje de hierro para magnetos. La induccin magntica es anisotropico, siendo mayor a lo largo de las direcciones . Con un severo enfriamiento en el fondo de un lingote es posible solidificar direccionalmente desde el fondo a la parte superior, producindose as un lingote que es virtualmente columnar en su totalidad. En tal lingote, todos los granos tienen una direccin alineada y, por consiguiente, esta tcnica se usa bastante para producir magnetos de alto grado.

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Fig, crecimiento equiaxial y columnar desde las paredes del molde

ZONA AQUIAXIAL:

No se encuentran en los metales puros dentro del lquido del centro del lingotes generalmente hay muchos pequeos granos equiaxiales suspendidos en todas las partes a medida que continua la solidificacion estos pequeos granos empiezan a crecer juntos hasta que finalmente bloquea en forma efectiva el movimiento hacia adentro de los granos columnares, este punto se llama transicin de columna a equiaxial.

CUADRO COMPARATIVO DE UNA SOLIDIFICAION DE UNA ALEACION Y UN METAL PUROESTRUCTURA FINAL

PARA UNA ALEACIONPARA UN METAL PURO

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/256599/256599%20Materiales%20Industriales/estruc_metal_puro.JPGhttp://descom.jmc.utfsm.cl/sgeywitz/sub-paginas/Materiales/APTESSOLIDIFICACION_archivos/Image63.gif

PROPIEDADES MECANICAS DE PIEZAS FUNDIDAS

Las propiedades mecnicas pueden ser controladas, por la adicin de tomos sustitucionales e intersticial, los cuales interfieren en el movimiento o deslizamiento de las dislocaciones.Las propiedades mecnicas del aluminio ms interesantes son: su dbil resistencia mecnica, y su gran ductilidad y maleabilidad, que permites tenerlo forjado; trefilado en hilos delgadsimos y laminarlo en lminas o panes tan finos como los del oro, hasta de un espesor de 0.0004 mm. A la temperatura de 500 se vuelven frgil y se puede pulverizar fcilmente. Controlando el proceso de solidificacin podemos obtener buenas propiedades como:Ductilidad:En la solidificacin, un metal deformado se lleva a una temperatura de recocido entonces mientras tenga mayor porcentaje de deformacin habr elevados centros de nucleacin y alta velocidad de nucleacin por lo tanto el tamao del grano ser ms fino y el material ser mal dctil.

DEFECTOS DE SOLIDIFICACION

Segregaciones en lingotes y aluminios (Solidificacin):

Los lquidos que se han formado para formar aleaciones industriales, contienes muchos elementos de impurezas, Cuando solidifica una aleacin, es que los elementos de soluto presentan como elementos de aleacin o como impurezas son ms solubles.En un lquido metlico existen una serie de elementos que vamos a enumerar para analizar la influencia que pueden tener en la microestructura final del lingote. El primero de ellos es el soluto aadido, adems existen elementos impureza, solutos procedentes de los minerales a partir de los cuales se obtiene el metal, restos de revestimientos del tabique refractario del horno, gases y por ltimo inoculantes aadidos para favorecer una determinada microestructura en el lingote que actan, todos ellos, como centros de nucleacin heterognea proporcionando un tamao de grano fino.En los lingotes se pueden dar tres tipos de segregacin: macrosegregacin, microsegregacin y segregacin inversa.Macrosegregacion: Se refiere a los cambios de composicin a lo largo de toda la pieza. Como hemos comentado, los lingotes tienen un tamao apreciable, la macrosegregacin puede conducir a modificaciones importantes de la composicin a lo largo del lingote, lo que hara que las piezas que se pueden obtener de ellos, tuvieran propiedades diferentes.Hay cuatro factores importantes que pueden conducir a la macrosegregacin en los lingotes: la contraccin trmica debido a la solidificacin y a la diferencia de temperaturas, las diferencias de densidad en el lquido interdendrtica, las diferencias de densidad entre el slido y el lquido y por ltimo las corrientes de conveccin impulsadas por la temperatura e inducidas por las diferencias de densidad del lquido.El slido es ms denso que lquido y desciende hacia el fondo del lingote, llevando menos soluto que el lquido dando lugar a una regin de segregacin negativa en el fondo del lingote. En general la macrosegregacin no es deseable ya que deteriora las propiedades mecnicas del material. Podemos analizar un ejemplo: en el sistema PbSb presenta un eutctico con una composicin 11%Sb a 252CMicrosegregacin: Este efecto se refiere a la segregacin que se produce en la distancia de separacin de los brazos secundarios de las dendritas. Est asociada a la estructura celular debida a subenfriamiento constitucional. La segregacin dendrtica de las aleaciones da lugar a brazos dendrticos con composicin en soluto inferior a la del lquido, estos brazos estn rodeados de un lquido que tiene una concentracin de soluto elevada lo que conduce a la segregacin en la que los brazos dendrticos tienen una composicin variable.Las impurezas con coeficientes de reparto menores que la unidad, son ms solubles en el lquido y se segregan al final de la solidificacin. La microsegregacin puede mitigarse por homogeneizacin posterior del lingote, pero la difusin en el slido es lenta.Segregacin inversa: La segregacin dendrtica puede producir el fenmeno de segregacin inversa. Entre las dendritas columnares hay lquido con elevada concentracin de soluto, que debe fluir entre ellas para compensar la contraccin y aumentar la concentracin de soluto en otros puntos del lingote, que no es en el centro. El flujo de lquido interdendrtico se desplaza por gravedad. Como ejemplo podemos ver que en aleaciones Al/Cu, el cobre segregado en el lquido aumenta su densidad y hace se hunda. Este efecto se ve aumentado por las diferencias de temperatura que aumentan las corrientes de conveccin.La succin que atrae el lquido hacia la superficie es debida a la presencia de los canales interdendrticos, a la contraccin hacia el centro de la pieza y a que las paredes se separan del molde.Porosidad :

Un metal en estado lquido puede contener cierta cantidad de gas disuelto Al solidificarse, parte del gas queda atrapado en el interior del metal y forma burbujas. stas forman cavidades por donde el gas puede entrar o salir del metal (porosidad gaseosa).Ejemplo: H 2 en AlSoluciones:Mantener baja la temperatura del lquido- Aadir materiales al lquido que formen compuestos slidos con el gas- Disminuir la presin externa (vaco) durante la solidificacin para permitir la evaporacin del gasContraccin:

*Contracciones (diferencias)-.En la solidificacin el material llega a contraerse hasta un 7% del volumen del lquido. Si la contraccin empieza en la superficie, se pueden formar cavidades en el interior del slido. Si sus superficies se contraen de distinta forma, se pueden formar pequeos canales.Solucin: Rellenar el slido durante la solidificacin.*Contracciones interdendrticas: Se forman pequeos poros entre los brazos de las dendritas. Caracterstico en dendritas largas y con brazos grandes (el lquido no puede entrar en los interespaciados).Solucin: ritmos de enfriamiento muy altos para disminuir el tamao de las dendritas.

Requiere:*contraccin liquidarechupe*contraccin de solidificacin*contraccin trmicadiseo del molde

Rechupe:

Se presenta cuando la superficie se enfra ms lentamente que las otras. En cualquier de estos casos la fundicin es defectuosa; estos defectos de destacan por tener una cavidad spera.Solucin:Es necesario utilizar alimentadores, mazarotas, montante o risers. Para esto es necesario que la solidificacin sea direccional, primero solidifique la pieza, despus el neck o cuello y finalmente la mazarota.DIAGRAMA DE EQUILIBRIO ALUMINIO Y SILICIO

Diagrama de fases aluminio-silicioa 577C y una composicin de 11.7%, que forma una matriz alfa, aluminio, y una dispersin de fasebeta o Si forma una eutctica. En las aleaciones de Al con Si, este aparece a partir de la precipitacin de la fase alfa o directamente durante la precipitacin a partir dellquido. En los procesos de colados no se alcanza un equilibrio total apareciendo Si libre. Se suele aadir Na oK para desplazarel eutctico a la derecha, 14%, y disminuir su temperatura en una reaccin de modificacin. Luego el silicio precipita en forma dispersa y uniformes en vez de capas alargadas.https://ingenieriademateriales.wordpress.com/files/2009/07/dibujo1.jpg

Fig. DIAGRAMA ALUMINIO-SILICIOCARACTERISTICAS DEL ALUMINIO

El aluminio es un metal plateado muy ligero. Su masa atmica es 26,9815; tiene un punto de fusin de 660 C, un punto de ebullicin de 2.467 C y una densidad relativa de 2,7. Es un metal muy electropositivo y muy reactivo. Al contacto con el aire se cubre rpidamente con una capa dura y transparente de xido de aluminio que resiste la posterior accin corrosiva.Por esta razn, los materiales hechos de aluminio no se oxidan. El metal reduce muchos compuestos metlicos a sus metales bsicos. Por ejemplo, al calentartermita (una mezcla de xido de hierro y aluminio en polvo), el aluminio extrae rpidamente el oxgeno del xido; el calor de la reaccin es suficiente para fundir el hierro. Este fenmeno se usa en el proceso Goldschmidt o Termita para soldar hierro.

ALGUNOS USOS DEL ALUMINIO

Un volumen dado de aluminio pesa menos que 1/3 del mismo volumen de acero. Los nicos metales ms ligeros son el litio, el berilio y el magnesio. Debido a su elevada proporcin resistencia-peso es muy til para construir aviones, vagones ferroviarios y automviles, y para otras aplicaciones en las que es importante la movilidad y la conservacin de energa. Por su elevada conductividad trmica, el aluminio se emplea en utensilios de cocina y en pistones de motores de combustin interna.Solamente presenta un 63% de la conductividad elctrica del cobre para alambres de un tamao dado, pero pesa menos de la mitad. Un alambre de aluminio de conductividad comparable a un alambre de cobre es ms grueso, pero sigue siendo ms ligero que el de cobre. El peso tiene mucha importancia en la transmisin de electricidad de alto voltaje a larga distancia, y actualmente se usan conductores de aluminio para transmitir electricidad a 700.000 voltios o ms.El metal es cada vez ms importante en arquitectura, tanto con propsitos estructurales comoornamentales. Los perfiles, las contraventanas y las lminas de aluminio constituyen excelentes aislantes. Con el fro, el aluminio se hace ms resistente, por lo que se usa a temperaturas criognicas. El papel de aluminio de 0,018cm de espesor, actualmente muy utilizado en usos domsticos, protege los alimentos y otros productos perecederos. La resistencia a la corrosin al agua del mar tambin lo hace til para fabricar cascos de barco y otros mecanismos acuticos.Se puede preparar una amplia gama de aleaciones recubridoras y aleaciones forjadas que proporcionen al metal ms fuerza y resistencia a la corrosin a lastemperaturas elevadas, algunas de las nuevas aleaciones pueden utilizarse como planchas de blindaje para tanques y otros vehculos militares.

IV.MATERIALES Y EQUIPOS2Kg de Aluminio pistn (Aleacin Al-Si).

2Kg de Aluminio puro cortado.

Modelo de madera (tronco de cono circular )

Caja de moldeo.

Molde de arena hmeda.

Balanza.

Vernier.

Equipo de cortado (sierra sanflex).

Papeles abrasivos N 150, 320, 400, 600 y 1000), pulido (almina).

Reactivo de ataque / qumico (en base flor)

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALObtener los materiales: 2Kg de aluminio puro (cables de alta tensin) y 2Kg pistones (aleacin de Al27%-Si).

Prepara una mezcla de arena que contenga: arena de slice, arcilla, y agua.

H:\DCIM\Camera\IMG_20150921_163044.jpgColocar esta mezcla en una caja donde se colara el modelo, voltear la caja, colocar una segunda caja donde se colocara el modelo de la madera.

H:\DCIM\Camera\IMG_20150921_163226.jpg

Sacar el modelo dela caja

H:\DCIM\Camera\IMG_20150921_184330.jpgH:\DCIM\Camera\IMG_20150921_184523.jpg

formar un canal vertical para el metal lquido (con un tubo hacemos el orificio) y se espolvorea la superficie del modelo inferior con polvo de arena para impedir que se suelden ambas cajas.

H:\DCIM\Camera\IMG_20150921_191015.jpgH:\DCIM\Camera\IMG_20150921_184032.jpg

Una vez construido el molde de arena, se coloca el aluminio puro y la aleacin(al-Si) en un horno a una temperatura de 760en un tiempo de 120min aproximadamente.

Conlas tenazassacar sacar el crisol con el aluminio.

H:\bluetooth\Screenshot_2015-09-23-08-59-25.pngH:\bluetooth\Screenshot_2015-09-23-09-00-02.pngverterlo en el molde para luego enfriarlo a temperatura ambiente y obtener el lingote de aluminio.

H:\bluetooth\Screenshot_2015-09-23-09-00-30.png

Tomamos datos de los lingotes (Al puro y al-Si): peso, dimetro mayor y dimetro menor, altura.

H:\bluetooth\IMG_20150923_135442.jpgCortar por la mitad ambos lingotes y visualizar los rechupes y poros.

H:\DCIM\Camera\IMG_20150928_124954.jpgH:\DCIM\Camera\IMG_20151005_152204.jpgObtener una muestra representativa para la muestra.

Devastar y pulir con papeles abrasivos: N180,220, 320, 400, 600, 1000, 2000.

Observar en el microscopio las microestructuras

VI. RESULTADOSMaterialAltura(Cm)dimetro mayor(R)cmdimetro menor(r)cmPeso(Gr)Densidad(gr/cm3)

Modelo5.154.5553.272--------

Al54.94.49222.4252.7

Al-Si5.054.94.48227.2532.7

Sean las dimensiones del cono truncado:R: Radio mayor r

r: Radio menor

H: altura.

h H

REl porcentaje de contraccin trmica lineal :

Volumen de la pieza de madera:

Volumen del aluminio:

Volumen del aluminio-Zn:

El porcentaje de contraccin volumtrica:

Volumen del rechupe en el Al:

Volumen del rechupe en el Al-Si:

material%contraccin trmica lineal%contraccin liquida(rechupe)Volumen del rechupe(

Al1.34%10.9%9.02

Al-Zn1.56%8.59%7.23

VI. DISCUSION DE RESULATOSLos valores obtenidos del porcentaje de contraccin de la pieza solidificada calculados para la aleacin Al-Si () y para el aluminio puro () no estn el rango especifico, ya que por teora la contraccin de las aleaciones de aluminio es de 7%.

Los lingotes presentan una caracterstica especial en su superficie; una gran cantidad de poros ya que es producto de la excesiva humedad del molde por lo que el agua contenida en esta se evapora y el hidrogeno se almacena en forma de bolsas dentro del material.

La disminucin del volumen y, por lo tanto la formacin de rechupes se la por la contraccin de solidificacin y la contraccin liquida que se produce en el material

VII. COLCLUSIONES Y RECOEMDACIONESconclusiones

Segn lo observado en lo lingotes de aluminio y de la aleacin se llega a la conclusinque los poros son productos de la humedad excesivay la falta de permeabilidad del molde.

El lingote puro(Al)tiene una contraccin mayor, que la contraccin de la aleacin(Al-Si ),concluyndosequela agregacin delSi en el aluminio reduce la cantidad de poros y rechupes.

El porcentaje de contraccin trmica lineal de los lingotes deAl (1.34%) y Al-Si (1.56%) nos indican que las dimensiones de una pieza deben disearse con un incremento de 1.34 y 1.56 respectivamente, para que no haya dificultades con la pieza que deseamos fundir.

El aspectos fsico del Al-Si tiene ms brillo que Al puro.

Recomendaciones

Para eliminar el rechupe ocasionado despus de la solidificacin es necesario agregar una mazarota o alimentador seguida del neck.

Para la separacin del molde de arena se debe tener en cuenta el porcentaje de humedad de la arena para evitar un exceso de porosidad.

Sedebe tener en cuenta u pesoespecficoencima de la cajaque contiene el molde para evitar el derrame del colado.