MXPA05001576A

MXPA05001576A - Fundicion de una aleacion de aluminio.

Info

Publication number: MXPA05001576A
Application number: MXPA05001576A
Authority: MX
Inventors: Rudiger Franke
Original assignee: Rheinfelden Aluminium Gmbh
Priority date: 2004-02-11
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2005-08-19
Also published as: NO20050682D0; KR20050081168A; US20050173032A1; EP1564308B1; DE502005000072D1; ES2270403T3; EP1564308A1; NO20050682L; BRPI0500277A; CA2496140A1; CN1654694A; ATE338149T1; JP2005226161A

Abstract

Un fundido (colada o fundicion) con una buena resistencia al calor que comprende una aleacion con: 2 a 4% en peso de magnesio 0.9 a 1.5% en peso de silicio 0.1 a 0.4 % en peso de manganeso 0.1 a 0.4% en peso de cromo maximo de 0.2% en peso de hierro maximo de 0.1% en peso de cobre maximo de 0.2% en peso de zinc maximo de 0.2% en peso de titanio maximo de 0.3% en peso de zirconio maximo de 0.008% en peso de berilio maximo de 0.5% en peso de vanadio, con aluminio como el material restante, con elementos adicionales y contaminantes inducidos por produccion que individualmente son un maximo 0.02% en peso, y un maximo total de 0.2% en peso.

Description

- - FUNDICIÓN DE UNA ALEACIÓN DE ALUMINIO ¦ DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con la fundición de una aleación de aluminio con buena resistencia al calor. Para los componentes tensionados térmicamente hoyen día, normalmente se utilizan aleaciones" de AlSi, en donde la resistencia al calor se obtiene por la adición de Cu a la aleación. - No obstante, el cobre incrementa la tendencia " a la fractura por calor y tiene un efecto negativo sobre la colabilidad. Las aplicaciones en las cuales se requiere . resistencia particular al calor normalmente se presentan en el campo de cabezas de cilindro en la construcción de automóviles, véase por ejemplo, F.J: Feikus, "Optimisation of Aluminium Silicon Casting Alloys for Cylinder Heads", Giesserei-Praxis 1999, Vol . 2, páginas 50-57. El documento WO-A_0043560 describe una aleación de aluminio .con 2.5-7.0% en peso de Mg, 1.0-3.0% en peso de Si, 0.3-0.49% en peso de Mn, 0.1-0.3% en peso de Cr, máximo de 0.15% en peso de Ti, máximo de 0.15% en peso de Fe, máximo de 0.00005% en peso de Ca, máximo de 0.00005% en peso de Na, máximo de 0.0002% en peso de P, otros contaminantes individualmente en un máximo de 0.02% en peso de y el resto" de aluminio, para la producción de componentes de seguridad- en fundido a presión, fundido por apretado, tixoconformación y procedimientos de tixoforjado. La invención se basa en el objetivo de preparar una aleación de aluminio con buena resistencia al calor adecuada para la producción de componentes tensionados térmicamente. La aleación es adecuada particularmente para el fundido a presión por gravedad, fundido enfriado a baja presión y fundido en arena. Los componentes fundidos de la aleación deben tener una elevada tenacidad en relación con una alta ductivilidad. Las propiedades mecánicas deseadas del componente se definen como sigue: Limite elástico ' Rp0.2 > 170 MPa Resistencia a la tracción Rm > 230 MPa Alargamiento en la ruptura A5 > 6% Debido a las aplicaciones, la tendencia a la corrosión de aleaciones debe mantenerse tan baja como se pueda y la aleación debe tener una resistencia a la fatiga correspondientemente buena. La colabilidad de la aleación debe ser mejor que la de las alecciones de fundido de AlSiCu las cuales se utilizan actualmente, la aleación no debe presentar tendencia a fracturas por calentamiento. ' El termino "fundido" (fundición - o colada) incluye, asi como los componentes puros producidos únicamente por fundido como aquellos fundidos como un premolde y posteriormente conformados a las dimensiones finales mediante conformación en caliente o en frío. Los ejemplos de fundido puro son aquellos los cuales se producen exclusivamente por fundido en arena, fundido a presión por gravedad, fundido con enfriamiento a baja presión, fundido a presión, tixofundido o fundido por apretado. ' Las operaciones de conformación realizadas sobre un premolde fundido . mediante conformación son, por ejemplo, forjado y tixoforjado. El objetivo de acuerdo con la invención se obtiene por una aleación de aluminio con: 2 a 4% en peso de magnesio 0.9 a 1.5% en peso de silicio ' 0.1; a 0.4 % en peso de manganeso ,0.1 a 0.4% en peso de cromo máximo, 0.2% en peso de hierro máximo, 0.1% en peso de cobre máximo, 0.2% en peso de zinc máximo, 0.2% en peso de titanio máximo, 0.3% en peso de zirconio máximo, 0.008% en peso de berilio máximo 0.5% en peso de vanadio, • con' el resto de aluminio, con elementos adicionales y contaminantes inducidos por producción - individualmente con un máximo 0.02% en peso., y un máximo total de 0.2% en peso. Se prefieren, los siguientes intervalos de contenido para los elementos de aleación individuales: Mg 2.5 a 3.5% en peso, en particular 2.7 a 3.3% en peso Si 0.9 a 1.3% en peso, Mn .0.15 a" 0.3%. en peso/ ' Cr · 0.15 a 0.3% en peso, Ti 0.05 a 0.15% en peso, Fe máximo 0.15% en peso, Cu máximo 0.-05% en peso, Be 0.002 a 0.005% en peso, V 0.01 a 0.1% en. peso Zr. 0.1 a 0.2% en peso .El efecto de los elementos de aleación se puede caracterizar aproximadamente como sigue: -; El silicio junto con. el magnesio genera un endurecimiento, correspondiente en donde, en particular, es de interés el endurecimiento térmico. Se prefiere el tratamiento térmico a un estado T6, por ejemplo recocido en solución a 550°C' durante 12 horas con envejecimiento artificial subsecuente a 160-170°C durante 8 a 10 horas. La combinación de manganeso y cromo genera una buena resistencia al calor a una temperatura sostenida de hasta 180°C. Se utilizan titanio y zircbnio para refinado de grano. El buen refinado de grano realiza una contribución sustancial a una mejora en las propiedades de fundido. El berilio junto con el vanadio reduce la formación de espuma. .· Un área preferida de aplicación de' los fundidos dé acuerdo con la invención son componentes . tensionados térmicamente, . en particular recipientes a presión, alojamientos de compresores y componentes de motor tales como cabezas de cilindros en construcción de automóviles. Los componentes preferiblemente se producen por fundido en arena o por un procedimiento de fundido y enfriamiento. Las ventajas, características y detalles adicionales de la invención surgen de la descripción siguiente.de los ejemplos de la modalidad preferida y los dibujos los cuales muestran: · Las figuras 1-3, muestran la resistencia a la tracción, el- limite elástico y el alargamiento en la ruptura como una función de. la temperatura después de 500 horas de carga a temperatura sostenida para una aleación de acuerdo con la invención y una aleación de comparación, de acuerdo con la técnica anterior. . ·, De acuerdo con la referencia de la invención A.lMg3SilMnCr y una referencia de aleación de comparación AlSi7MgCul por F.J: Feikus, "Optimisation of Aluminium Silicon Casting Alloys ¦ for Cylinder Heads", Giesserei- Praxis 1999, Vol . 2, páginas 50-57, con las composiciones que se proporcionan en la tabla 1, se comparan con respecto al comportamiento a largo plazo bajo una carga a temperatura sostenida. Tabla 1 : composición química de aleaciones (% "en peso) La aleación de acuerdo con la invención se funde en un molde de varilla de ensayo de acuerdo con Diez para varilla redonda de 16 mm de diámetro. Las propiedades mecánicas de limite elástico (Rp0.2), resistencia a la tracción (Rm) y, alargamiento en la ruptura (A5) se determinan en varillas de ensayo en estado T6 (165°C/6 horas) después de una carga a temperatura sostenida de 500 horas a diversas temperaturas . Los valores correspondientes • para la aleación de comparación se toman a partir - del artículo anterior por F.J. Feikus. Los resultados se muestran en la -figura 1 en forma de diagrama. La aleación ~ AlMg3SilMnCr de acuerdo . con la invención, de manera admitida no alcanza los valores picos de la aleación de comparación AlSi7MgCul con respecto al limite elástico y a la -resistencia atracción, pero en su comportamiento de temperatura es "menos susceptible al cambio".. Esta susceptibilidad al . cambio tiene un efecto destructivo en operación en la medida en que los ligeros cambios en la temperatura pueden generar grandes cambios en las propiedades mecánicas. El limite elástico de la aleación de acuerdo con la invención permanece en aproximadamente ' el mismo nivel hasta aproximadamente 180°C, gradualmente desciende alejándose hasta 200 °C, y solo por encima de. aproximadamente 200°C comienza a disminuir de manera continua. La disminución continúa se lleva a cabo con un gradiente menor en comparación con la aleación AlSi7MgCul. - · Con respecto al alargamiento en ruptura, la aleación de acuerdo con la invención se caracteriza por un valor casi constante de hasta 180 °C. Los valores de elongación. elevados proporcionan un comportamiento favorable a la fractura/falla. Una deformación visible precede a la ruptura del componente. Por encima de 180°C el alargamiento se incrementa- continuamente. En comparación, la aleación AlSi7MgCul, se puede observar el efecto de endurecimiento claro. Los valores de alargamiento bajos provocan un comportamiento de falla poco favorable, es decir, el componente sólo se deforma ligeramente o no se deforma de manera " alguna. Bajo cargas máximas, los componentes se rompen sin advertencia.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un fundido (fundición o colada) de una aleación de aluminio, con buena resistencia al calor, caracterizada porque la aleación contiene-. El objetivo de acuerdo con la invención se obtiene por una aleación de aluminio con: 2 a- 4% en- peso de magnesio, 6.9 a 1.5% en peso de silicio, -0.1 a 0.4 % en peso de manganeso, 0.1 a 0.4% en peso de cromo, máximo de 0.2%" en peso de hierro, máximo de 0.1% en peso de cobre, máximo de 0.2% en peso de zinc, máximo de 0.2% en peso de titanio, máximo de 0.3% en peso de zirconio, máximo de 0.008% en peso de berilio, máximo de 0.5% en peso de vanadio, con el resto de aluminio, con elementos adicionales y contaminantes inducidos por producción que individualmente son un máximo 0.02% en peso, y un -máximo total de 0.2% en peso. 2. El fundido como se describe en la reivindicación 1, caracterizado porque la aleación contiene 2.5 a 3.5% en peso de Mg, en particular 2.7 a 3.3% en peso de Mg. 3. El fundido como se describe en la reivindicación l o 2, caracterizado porque la aleación contiene 0.9 a 1.3% en peso de Si . 4. -El fundido como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la aleación contiene 0.15 a 0.3% en peso de Mn. 5. El' fundido como se describe en cualquiera de las reivindicaciones l a , caracterizado porque la aleación contiene 0.15 a 0.3% en peso de Cr. 6. .. El fundido - como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la aleación contiene 0.05 a 0.15% en peso de Ti . 7.. El fundido como se describe en. cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la aleación contiene un máximo de 0,15% en peso de. Fe. 8. El fundido como se describe en cualquiera de las reivindicaciones l a 7, caracterizado porque la aleación contiene un máximo de 0.05% en peso de Cu. 9. El fundido como se describe . en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la aleación contiene 0.002 a 0.005% en peso de Be. - 10. El fundido como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la aleación contiene 0.01 a 0.01% en peso de V. 11. El fundido como se describe en . cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la aleación contiene 0.01 a 0.2% en peso de Zr. 12. El fundido como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, producido por el fundido en arena o por- el procedimiento de fundido con enfriamiento. 13. El uso de un fundido como se describe en cualquiera de las reivindicaciones l a 12 para recipientes a presión, alojamiento de compresor y componentes de motor tales como cabezas de cilindro en construcción de automóviles .