ES2646767T3 - Aleación de aluminio para aletas y método de producirla - Google Patents

Aleación de aluminio para aletas y método de producirla Download PDF

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Abstract

Un material de reserva para aletas de aleación de aluminio que consiste en la siguiente composición en % en peso: Fe 0,8-1,25; Si 0,8-1,25; Mn 0,7-1,5; Cu 0,05-0,5; Zn hasta 2,5; otros elementos menos que o igual a 0,05 y menos que o igual que 0,15 en total; y el resto aluminio.

Description

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DESCRIPCION
Aleacion de aluminio para aletas y metodo de producirla SECTOR TECNICO
El presente invento se refiere a productos de aleacion de aluminio para usarse como materiales de reserva para aletas dentro de intercambiadores de calor soldados y mas particularmente a materiales de reserva para aletas que tienen alta resistencia y alta conductividad despues de una soldadura y buena resistencia al pandeo. El invento se refiere tambien a un metodo de producir dichos materiales de reserva para aletas.
ANTECEDENTES DEL INVENTO
Se han usado aleaciones de aluminio en la produccion de radiadores para automoviles durante muchos anos, comprendiendo muchos radiadores tfpicamente aletas y tubos, conteniendo los tubos un fluido de refrigeracion, y uniendose las aletas y los tubos usualmente en una operacion de soldadura fuerte. El material de reserva para aletas se fabrica normalmente a partir de una aleacion de aluminio denominada 3XXX series, en donde el elemento aleante principal que se anade a la masa fundida de aluminio es manganeso (vease “designaciones internacionales de aleaciones y lfmites de composiciones qmmicas para aluminio forjado y aleaciones de aluminio forjadas”, publicada por The Aluminium Alloys” revisada en Enero de 2001; cuya divulgacion se incorpora espedficamente a la presente por su referencia).
Existe una necesidad continua de mejorados materiales de reserva para aletas con el fin de satisfacer la demanda de reducciones en el peso de los vetnculos y de sus componentes. Con el fin de conseguir reducciones en el peso se necesita optimizar diversas propiedades. Principalmente, esto significa mantener o mejorar la resistencia mecanica del material de reserva para aletas despues de una soldadura fuerte, sin detrimento para la conductividad termica ni para la resistencia al pandeo. La resistencia al pandeo es una resistencia a la a la deformacion plastica progresiva a alta temperatura durante el ciclo de soldadura fuerte que es la razon principal del colapso de las aletas durante la soldadura fuerte de unidades intercambiadoras de calor. La conductividad termica, desde luego, tiene un impacto directo sobre el rendimiento termico de la unidad intercambiadora de calor, siendo esenciales las otras propiedades para la estabilidad estructural de la unidad. Junto a estas propiedades, el material de reserva para aletas debe proporcionar proteccion sacrificial a los tubos mientras que se evita el deterioro por corrosion. Es practica comun hacer que las aletas sean electronegativas en relacion con los tubos, de manera tal que las aletas actuan como anodos sacrificiales. Existe una necesidad de equilibrar el efecto sacrificial con la necesidad de mantener el rendimiento termico durante la vida en servicio util del intercambiador de calor. Si las aletas se corroen demasiado rapidamente se compromete el rendimiento termico.
La Publicacion de Patente Europea EP1918394 describe un metodo de producir una chapa de Al-Mn para su uso como aletas en intercambiadores de calor, en el que se usa una aleacion que se encuentra dentro del siguiente intervalo de composiciones (todos los valores de composiciones que se citan seguidamente se expresan en % en peso): 0,3-1,5 Si, <0,5 Fe, <0,3 Cu, 1,0-2,0 Mn, <0,5 Mg, <4,0 Zn, <0,3 de cada uno de los elementos del Grupo IVb, Vb o Vlb de los elementos, siendo <0,5 la suma de estos los elementos, impurezas inevitables y el resto aluminio. La aleacion puede ser moldeada por colada con rodillos gemelos, laminada, recocida de modo intermedio, laminada en fno de nuevo, y luego tratada termicamente para evitar una recristalizacion de la chapa. Aunque se informa de resistencias mecanicas antes y despues de una soldadura, no se senala una conductividad electrica.
La Publicacion de Patente Europea EP1693475 describe una aleacion para aletas de aluminio con 1,4-1,8 Fe, 0,81,0 Si y 0,6-0,9 Mn, en donde la estructura superficial de granos se controla de manera tal que se recristaliza mas de un 80% de los granos. Esta aleacion se moldeo por colada continua con rodillos gemelos. Aunque eran buenas la resistencia al pandeo y la conductividad electrica, la resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte estaba por debajo de 140 MPa. La microestructura esta caracterizada por partfculas intermetalicas de Al-Fe-Mn-Si.
La Publicacion de Patente Europea EP2048252 describe una aleacion de aluminio para aletas con la siguiente composicion: Si 0,7-1,4, Fe 0,5-1,4, Mn 0,7-1,4, Zn 0,5-2,5, otros elementos <0,05, el resto aluminio en donde el producto de chapa tiene una Resistencia a la Traccion Final, en ingles Ultimate Tensile Strength (con el acronimo UTS) despues de una soldadura >130 Mpa y un Lfmite Elastico, en ingles Yield Strength (con el acronimo YS) >45 MPa 500 pm y una conductividad electrica > 47 IACS. Este producto se produce a partir de un fleje moldeado por colada con correas gemelas, estando situado el espesor del fleje moldeado por colada entre 5 y 10 mm.
La Publicacion de Patente de los EE.UU US-A-2005/0106410 describe un material de reserva para aletas revestido en donde el material de nucleo se compone de una aleacion que contiene 0,10-1,50 Si, 0,10-0,60 Fe, hasta 1,00 Cu, 0,70-1,80 Mn, hasta 0,40 Mg, 0,10-3,00 Zn, hasta 0,30 Ti, hasta 0,30 Zr, el resto Al e impurezas y la capa de revestimiento es una aleacion basada en Al-Si. No se informan datos de conductividad termica. La resistencia
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mecanica informada despues de una soldadura fuerte era de 136 o 146 MPa pero no se senalan las aleaciones reales que proporcionan estos valores.
La Publicacion de Patente de los EE.UU US-A-6.620.265 describe el moldeo por colada con rodillos gemelos de una aleacion de aluminio con los siguientes elementos aleantes principales: 0,6-1,8 Mn, 1,2-2,0 Fe y 0,6-1,2 Si, en donde la carga de colada esta controlada, y que incluye por lo menos dos etapas de recocido intermedio durante la laminacion en fno y de tal manera que se evita una completa recristalizacion. La resistencia al pandeo y la conductividad eran buenas pero la resistencia mecanica despues de la la soldadura fuerte estaba por debajo de 140 MPa.
La Publicacion de Patente de los EE.UU US-A-2005/0150642 describe un material de reserva para aletas de aluminio que comprende la siguiente composicion: aproximadamente 0,7-1,2 Si, 1,9-2,4 Fe, 0,6-1,0 Mn, hasta aproximadamente 0,5 Mg, hasta aproximadamente 2,5 Zn, hasta aproximadamente 0,10 Ti, hasta aproximadamente 0,03 In, el resto aluminio e impurezas. Este material de reserva para aletas, que se puede moldear por colada continua, proporciona una conductividad >48 % IACS y una resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte >120 MPa. Despues de un ciclo de soldadura fuerte comercial que implica una velocidad de enfriamiento de alrededor de 70°C/minuto desde la temperatura de pico hasta por debajo de 500°C, la resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte era de 130 o 131 MPa.
La publicacion de patente de los EE.UU US-A-7.018.722 describe un material de reserva para aletas revestido que comprende un nucleo y dos capas de revestimiento, siendo seleccionada la composicion de nucleo entre una amplia gama y siendo seleccionadas las capas de revestimiento a partir de una aleacion de Al-Si. El invento concierne a controlar el contenido de Si en la capa de nucleo de manera tal que haya una diferencia entre la concentracion de Si en la superficie (de 0,8 o mas) y en el centro del nucleo (de 0,7 o menos). No se informan datos de propiedades mecanicas ni datos de conductividad electrica.
La publicacion de patente PCT WO07/013380 describe una aleacion de aluminio para usarse como material de reserva para aletas que comprende la siguiente composicion: 0,8-1,4 Si, 0,15-0,7 Fe, 1,5-3,0 Mn, 0,5-2,5 Zn, el resto impurezas y aluminio. Esta aleacion se produce por moldeo por colada con correas gemelas. Aunque los niveles de resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte son buenos, la conductividad es relativamente baja con un valor maximo informado de 45,8 % IACS.
La Publicacion de Patente de los EE.UU US-A-6.592.688 describe una aleacion moldeada por colada continua que contiene 1,2-1,8 Fe, 0,7-0,95 Si, 0,3-0,5 Mn, 0,3-1,2 Zn, el resto Al. La conductividad despues de una soldadura fuerte era de >49,8 % de IACS y la resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte era >127 MPa. Ninguno de los ejemplos puso de manifiesto una resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte situada por encima de 140 MPa.
La Publicacion de Patente de los EE.UU US-A-6.165.291 describe un procedimiento para producir un material de reserva para aletas, en donde el procedimiento es aplicable a unas aleaciones situadas dentro del siguiente intervalo de composiciones 1,2-2,4 Fe, 0,5-1,1 Si, 0,3-0,6 Mn, hasta 1,0 Zn, otros elementos <0,05 y el resto Al.. El procedimiento implica un moldeo por colada con rodillos gemelos para proporcionar unas muy altas velocidades de enfriamiento durante la colada conjuntamente con un control de la laminacion en fno y de las condiciones de recocido intermedio. Se informa que el resultante material de reserva para aletas tiene una conductividad mayor que 49 % IACS con una resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte >127 MPa.
La Publicacion de Patente de los EE.UU US-A-6.238.497 describe un metodo para producir un material de reserva para aletas de aluminio que comprende moldear por colada continua un fleje, opcionalmente laminar en caliente y luego laminar en fno, recocer de modo intermedio y adicionalmente laminar en fno. El metodo se aplica a una aleacion que tiene la composicion: 1,6-2,4 Fe, 0,7-1,1 Si, 0,3-0,6 Mn, 0,3-2,0 Zn, otros elementos <0,05 y el resto Al.. Se informa que el resultante material de reserva para aletas tiene una conductividad mayor que 49 % IACS con una resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte >127 MPa.
El resto de propiedades vana de una referencia a otra. Ocasionalmente se puede conseguir una alta conductividad termica pero esto se hace a expensas de la resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte. En otros casos la situacion se invierte.
Sena deseable proporcionar un material de reserva para aletas que tenga una alta resistencia mecanica y una alta conductividad despues de una soldadura fuerte, con suficiente rendimiento de corrosion para asegurar que haya una proteccion sacrificial para los tubos del intercambiador de calor al mismo tiempo que se evite un rapido deterioro de las aletas.
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SUMARIO DEL INVENTO
Una forma de realizacion de este invento proporciona un material de reserva para aletas de aluminio que consiste en la siguiente composicion (todos los valores estan en % en peso).
Fe
0,8-1,25;
Si
0,8-1,25;
Mn
0,7-1,5;
Cu
0,05-0,5;
Zn
opcional, hasta 2,5;
otros elementos, si estan presentes en absoluto, <0,05 de cada uno y <0,15 en total; y aluminio constituyendo el resto.
El termino "otros elementos" incluye impurezas y elementos traza y se pretende tambien que incluya pequenas cantidades de adiciones refinadoras del grano (por ejemplo Ti y B) que pueden estar presentes como un resultado de una practica deliberada tfpica dentro de la industria.
Los elementos de composicion se seleccionan por las siguientes razones. La aleacion se ha disenado para proporcionar una alta resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte sin la adicion de excesivas cantidades de elementos reforzadores de soluciones solidas. Con un apropiado control del procedimiento y de la composicion de las adiciones aleantes principales Fe, Si, Mn y Cu, la microestructura resultante en el calibre final exhibe una alta densidad numerica de partfculas intermetalicas finas, en el estado acabado de moldear por colada. El tamano de estas partfculas es tal que, aunque ellas son relativamente finas si se las comparase con el tamano que se observana si la aleacion fuese moldeada por colada con enfriamiento brusco directo (DC = acronimo de direct chill), ellas permanecen suficientemente grandes para que ellas no se disuelvan por entero ni se transformen en una solucion solida durante el ciclo de soldadura fuerte. Esto proporciona una adicional resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte mediante un fortalecimiento de las partfculas sin comprometer a la conductividad electrica.
Se requiere un estrecho control de los contenidos de Fe y Si para producir partfculas beta monoclmicas durante el moldeo por colada. Estas partfculas de Al-Fe-Si ternarias no permiten la sustitucion de Fe por Mn debido a su estequiometria y a su estructura de retfculos cristalinos. Como resultado, durante el moldeo por colada el Mn permanece ampliamente en solucion solida, mientras que una pequena cantidad se precipita durante la laminacion en caliente y el recocido intermedio como dispersoides finos. El efecto de esta microestructura es tal que, cuando el material se calienta a 600°C como en una operacion de soldadura fuerte, el material retiene resistencia mecanica debido a los efectos de fortalecimiento de soluciones solidas del Mn.
Como resultado, el efecto de fortalecimiento es mas alto que lo que se hubiera podido esperar con este nivel relativamente bajo de Mn en situaciones en las que el Mn se incorpora en otras aleaciones intermetalicas de Al-Fe-Si. Con otras palabras, si los contenidos de Fe y Si estan en un nivel tal que las partfculas acabadas de moldear por colada son predominantemente Al-Fe-Si alfa cubicas, lo que permite que el Mn sustituya a atomos de Fe, entonces la resistencia mecanica resultante despues de una soldadura fuerte sena mas baja, incluso aunque los niveles de Mn en la aleacion sean los mismos. Unas partfculas alfa cubicas, debido a su tamano relativamente grande, son incapaces de redisolverse y ser admitidas en solucion durante el ciclo relativamente corto de soldadura dura.
De esta manera la adicion de Mn se optimiza para proporcionar un equilibrio util de propiedades. Se anade suficiente cantidad de Mn, (opcionalmente en combinacion con Cu), para proporcionar resistencia mecanica pero no de tanta magnitud que afecte desfavorablemente a las conductividades electrica y termica.
Ambos contenidos de Fe y Si se seleccionan para que sean de 0,8 a 1,25 % en peso. Por debajo de 0,8 % en peso, se consigue una inadecuada resistencia mecanica a causa de que son demasiado bajos el numero y el tamano de las partfculas intermetalicas. Por encima de 1,25 % en peso, la conductividad del material de reserva para aletas es demasiado baja. Idealmente hay una estrecha coincidencia entre los contenidos de Fe y Si para asegurar la formacion de la fase beta, y se prefiere que sean aproximadamente iguales en el contenido. Se usa el termino aproximadamente igual puesto que, como una persona experta conoce bien, es imposible, cuando se moldea por colada un metal, controlar con exactitud la composicion moldeada por colada en cada y cualquier momento. Preferiblemente, el contenido tanto de Fe como de Si esta situado entre 0,9 y 1,1 % en peso e incluso mas preferiblemente ambos son de aproximadamente 1,0 % en peso.
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El contenido de Mn se selecciona para que este entre 0,7 y 1,5 % en peso. Un contenido situado por debajo de 0,7 % en peso conduce a una insuficiente resistencia mecanica. Un contenido situado por encima de 1,5 % en peso conduce a cafdas en la conductividad. No hay ningun cambio significativo en la resistencia mecanica desde un contenido de 0,7 % en peso hasta uno de 1,5 % en peso mientras que la conductividad es mas alta en el mas bajo contenido de Mn. Por lo tanto un intervalo preferido para el Mn es de 0,7-1,0 % en peso.
Una pequena adicion de Cu aumenta la resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte y puede contribuir a la formacion de los grandes granos de torta, lo que mejora las propiedades de resistencia al pandeo. Una proporcion de Cu situada por encima de 0,5 % en peso puede conducir a problemas por corrosion. Por estas razones el contenido de Cu se ajusta entre 0,05 y 0,5 % en peso.
Se sabe que el Zn afecta al potencial anodico de una aleacion basada en aluminio. Unas adiciones de Zn daran lugar a que una aleacion de aluminio se vuelva mas electronegativa (sacrificial). Es preferible en unidades intercambiadoras de calor que el material de reserva para aletas sea sacrificial para el material para tubos y que dependa de la composicion del propio material para tubos. En la practica esto significara que algunos fabricantes requieren una aleacion para aletas sin ninguna adicion de Zn, siempre y cuando que el potencial de la aleta sea mas electronegativo que el del tubo. Por otra parte, si el potencial de corrosion libre del material para tubos ya es electronegativo, entonces se puede necesitar anadir Zn a la aleta para aumentar su electronegatividad y hacerla sacrificial. Si el contenido de Zn es demasiado alto, p.ej. >2,5 % en peso, la corrosion propia del material de reserva para aletas se deteriora y la eficiencia termica de la unidad intercambiadora de calor disminuye rapidamente. Por estas razones, el Zn es un elemento opcional pero puede estar presente en unas proporciones hasta de 2,5 % en peso. La conductividad electrica de la aleacion mejora aun mas mediante la adicion de Zn y, en situaciones en las que se desea una aleacion con conductividad mas alta, (>48 % IACS), se puede anadir Zn en una proporcion de 0,25-2,5 % en peso.
El control de la composicion y del procedimiento asegura que el material, incluso cuando se lamina a unos calibres situados por debajo de 0,07 mm, tenga una alta resistencia al pandeo. Cuando un intercambiador de calor montado ha sido sometido a una soldadura fuerte con atmosfera controlada, el material de reserva para aletas, el material de reserva para tubos y el material de reserva para cabeceros son sometidos a unas temperaturas situadas en el intervalo de 595-610°C. A estas temperaturas los componentes de aluminio comenzaran a deformarse plasticamente de modo progresivo. Aunque la duracion de una soldadura fuerte es corta, el delgado calibre de los materiales usados y las muy altas temperaturas hacen que la deformacion plastica progresiva sea un problema particular para un material de reserva para aletas de automoviles. Esta deformacion plastica progresiva a alta temperatura es referida tambien como resistencia al pandeo. Puesto que el calibre del material de reserva para aletas es reducido, la capacidad del material de reserva para aletas para resistir al pandeo durante la operacion de soldadura fuerte se vuelve mas importante. Los materiales de reserva para aletas con estructuras de granos equiaxiales son altamente propensos a la deformacion plastica progresiva mientras que los que tienen una estructura de granos de torta muestran una mayor resistencia al pandeo. El contenido de Mn de este invento retarda la recristalizacion de la estructura de granos, reduciendo de esta manera la tendencia a formar granos equiaxiales. La fina distribucion de materiales de reserva intermetalicos presentes despues de una colada continua y una laminacion hasta calibre final impide que los granos crezcan a lo largo del espesor de las chapas aunque ellos permiten el crecimiento de los granos en el plano de la laminacion. El retraso de la recristalizacion y la promocion del crecimiento de los granos en la direccion de laminacion permiten que la aleacion de este invento desarrolle una estructura de granos de torta y una satisfactoria resistencia al pandeo.
Otra caractenstica de este invento consiste en que el resto de las propiedades se obtiene en un material de reserva para aletas tan delgado como de 0,05 mm. Normalmente los materiales de reserva para aletas se suministran en unos calibres de alrededor de 0,07 mm. Aunque la diferencia es pequena, en terminos porcentuales una perdida de 0,02 mm es importante y proporcionara significativos ahorros de peso. La aleacion y el procedimiento de este invento proporcionaran resultados deseables en los calibres mas altos pero el calibre del material de reserva para aletas de acuerdo con el invento puede estar por debajo de 0,07 mm, alternativamente <0,06 mm y alternativamente <0,055 mm.
Como resultado del hecho de controlar la composicion y la microestructura de esta manera se ha desarrollado un producto que exhibe el siguiente equilibrio de propiedades. La resistencia a la traccion final (UTS) es >140 Mpa y la conductividad electrica es >46% IACS despues de una soldadura fuerte a 600°C.
De acuerdo con otra forma de realizacion ilustrativa del invento, se proporciona un metodo parta producir el material de reserva para aletas. El metodo comprende las etapas de moldear por colada continua la aleacion del invento para formar un fleje con un espesor de 4-10 mm, opcionalmente laminar en caliente el fleje acabado de moldear por colada para dar una chapa con 1-5 mm de espesor, laminar en frio el fleje acabado de moldear por colada o la chapa laminada en caliente para dar una lamina con un espesor de 0,07-0,20 mm, recocer la chapa intermedia a 340-450°C durante 1-6 horas, y laminar en frio la chapa intermedia para dar el calibre final (0,05-0,10 mm).
Si se lleva a cabo la laminacion en caliente, se prefiere que el fleje acabado de moldear por colada entre en el proceso de laminacion en caliente a una temperature entre aproximadamente 400 y 550°C. La magnitud de laminacion en fno en la etapa de laminacion final se puede ajustar para dar un tamano medio de granos despues de una soldadura fuerte >110 pm, preferiblemente >240 pm. Para un material de reserva para aletas con un espesor de 5 0,05 mm, hay usualmente 3 granos de tal tamano a traves del espesor de la chapa. El beneficio de tales granos de
"torta" es evidente en cuanto a la resistencia a la deformacion plastica progresiva (o pandeo).
En el proceso de moldeo por colada, si la velocidad de enfriamiento media es demasiado lenta, las partfculas intermetalicas formadas durante el moldeo por colada seran demasiado grandes, lo cual causara problemas de laminacion. Las partfculas intermetalicas seran tambien de la variedad alfa cubica que, como se ha descrito mas 10 arriba, es incapaz de ser redisuelta durante el ciclo de soldadura fuerte. Una baja velocidad de enfriamiento implicara generalmente un moldeo por colada con DC y una subsiguiente homogeneizacion. Con el fin de obtener una velocidad de enfriamiento mas alta durante el moldeo por colada, se debena usar un procedimiento de moldeo por colada continua de fleje. Existe una diversidad de procedimientos alternativos que incluyen el moldeo por colada con rodillos gemelos, el moldeo por colada con correas y el moldeo por colada en bloque. Para el moldeo por colada 15 de rodillos gemelos la velocidad media de enfriamiento no debera superar aproximadamente los 1.500°C/s. El moldeo por colada con correas y el moldeo por colada en bloque trabajan ambos con unas velocidades de enfriamiento medias maximas de 250°C/s, o mas corrientemente por debajo de 200°C/s. El procedimiento de colada continua crea un mayor numero de partfculas intermetalicas finas y cuanto mas rapida es la velocidad de enfriamiento, mas finas son las partfculas intermetalicas. Con el fin de controlar mas eficazmente el tamano de las 20 partfculas intermetalicas, una alternativa preferida es usar un moldeo por colada con rodillos gemelos en donde la velocidad de enfriamiento es preferiblemente mayor que 200°C/s.
BREVE DESCRIPCION DEL DIBUJO
Los siguientes Ejemplos se proporcionan como ilustracion adicional de las formas de realizacion ejemplares. En lo que sigue, se hace referencia al dibujo anejo en el que la Fig. 1 es un grafico que muestra el efecto de Fe, Si y Cu 25 sobre la resistencia a la traccion final (UTS) de las aleaciones del Ejemplo 3 despues de una soldadura fuerte.
EJEMPLO 1
Unas aleaciones con unas composiciones mostradas en la Tabla 1, (todos los valores estan en % en peso), se moldearon por colada con rodillos gemelos hasta un calibre de 6,0 mm y luego se laminaron en frio en un cierto numero de etapas de laminacion hasta un calibre de 0,78 mm. La chapa intermedia con un calibre de 0,78 mm se 30 recocio con una temperatura de pico del horno de 420°C durante un penodo de tiempo de ciclo total de 35 h. Despues de este recocido intermedio, el calibre de la chapa se redujo adicionalmente al de un material de reserva para aletas por laminacion en fno en etapas hasta llegar a un calibre final de 0,052 mm con el fin de proporcionar un temple H18. Se prepararon cuatro aleaciones.
35 Tabla 1:
# de muestra
Fe Si Mn Cu
A
0,99 0,96 0,73 0,17
B
1,01 0,97 1,30 0,15
C
0,71 0,65 0,71 0,16
D
0,70 0,65 1,33 0,17
En cada caso otros elementos presentes como impurezas y elementos traza estaban en unas proporciones de <0,05 y el resto era Al.
Las muestras A y B son aleaciones de acuerdo con el invento, las muestras C y D son aleaciones fuera del alcance del invento.
40 El material de reserva para aletas con el calibre final se sometio luego a un ciclo de soldadura pensado para simular unas tfpicas condiciones de soldadura fuerte industriales en atmosfera controlada. El ciclo de soldadura fuerte implicaba colocar muestras en un horno de atmosfera controlada previamente calentado a 570°C, la temperatura se aumento luego a 600°C en aproximadamente 12 minutos y se mantuvo en 600°C durante 3 minutos, despues de lo cual se permitio que el horno se enfriase a 400°C a razon de 50°C/min, despues de cuyo punto las muestras se
45 retiraron y se dejaron enfriar a la temperatura ambiente.
Las propiedades de traccion se midieron de una manera normal para un material de este calibre y la conductividad despues de soldadura se midio de acuerdo con la norma JIS-N0505. Los resultados se muestran en la Tabla 2.
5
10
15
20
25
30
Tabla 2:
Muestra
UTS despues de soldadura fuerte MPa Conductividad electrica % IACS
A
143,1 48,5
B
149 46,0
C
126 47,7
D
134 43,2
Las aleaciones de acuerdo con el invento, A y B, combinaban una alta resistencia mecanica despues de una soldadura fuerte (por encima de 140 MPa), y una alta conductividad electrica (por encima de 46% IACS).
EJEMPLO 2
Se ensayaron otras 2 composiciones de aleaciones que incorporaban adiciones de Zn. Las composiciones de las aleaciones se muestran en la Tabla 3, (todos los valores estan en % en peso).
Tabla 3:
# de muestra
Fe Si Mn Cu Zn
E
0,90 0,89 0,78 0,20 0,34
F
0,96 0,93 0,95 0,18 0,47
En cada caso la proporcion de los otros elementos presentes como impurezas y elementos traza eran de <0,05 y el resto era Al.
Unas aleaciones de acuerdo con cada muestra se moldearon por colada con rodillos gemelos hasta un calibre de 6,0 mm. La muestra E se recocio de modo intermedio despues de la laminacion en caliente hasta un calibre intermedio de 0,78 mm con una temperatura de pico del horno de 420°C durante un tiempo de ciclo total de 35 h y luego se laminaron en fno hasta un calibre final de 0,052 mm para proporcionar material en un temple H18.
La muestra F fue proporcionada tambien en un temple H18 pero realizandose el recocido intermedio despues de una laminacion en caliente hasta un calibre de 0,38 mm con la misma temperatura de recocido intermedio y la misma duracion que la muestra E.
El material de reserva para aletas con el calibre final se sometio luego al mismo ciclo de soldadura fuerte que se ha descrito en el Ejemplo 1.
Se midieron las propiedades de traccion de la manera normal para un material de este calibre y se midio la conductividad despues de una soldadura fuerte de acuerdo con la norma JIS-N0505. Los resultados se muestran en la Tabla 4.
Tabla 4:
Muestra
UTS despues de soldadura fuerte MPa Conductividad electrica % IACS
E
143 49,4
F
148 49,0
La adicion de Zn mejoraba la conductividad electrica pero no causaba ningun deterioro en la resistencia mecanica.
EJEMPLO 3
Las aleaciones descritas en la Tabla 5 se moldearon por colada en unos tamanos de "molde de libro", 25 mm x 150 mm x 200 mm. Los lingotes moldeados por colada se calentaron previamente desde la temperatura ambiente hasta 525°C a lo largo de 9 h y se dejaron empapar durante 5,5 h. Ellos fueron luego laminados en caliente hasta un calibre 5,8 mm seguido por una laminacion en fno hasta un calibre de 0,1 mm.
Tabla 5:
# de muestra
Fe Si Mn Cu Fe + Si
G
1,01 1,00 1,01 0,11 2,01
H
1,01 1,01 1,00 0,28 2,02
J
0,81 0,79 1,00 0,11 1,60
# de muestra
Fe Si Mn Cu Fe + Si
K
0,82 0,80 1,01 0,29 1,62
L
1,21 1,19 1,01 0,11 2,40
M
1,20 1,18 1,00 0,29 2,38
En cada caso las proporciones de otros elementos presentes como impurezas y elementos traza fueron <0,05 y el resto era Al.
Ellos se sometieron luego al mismo ciclo de soldadura en atmosfera controlada que se ha descrito en los Ejemplos 1 y 2 y se ensayaron por traccion para determinar la UTS despues de una soldadura fuerte. Las propiedades se 5 muestran en la Tabla 6.
Tabla 6:
# de muestra
UTS (MPa)
G
155,0
H
164,0
J
145,8
K
153,5
L
163,5
M
170,6
La Fig. 1, ilustra que segun va aumentando el contenido de Fe + Si, tambien lo hace la UTS despues de una soldadura fuerte y que el hecho de aumentar el contenido de Cu para el mismo contenido de Fe + Si tambien 10 aumenta la UTS despues de una soldadura fuerte.

Claims (10)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    REIVINDICACIONES
    1. Un material de reserva para aletas de aleacion de aluminio que consiste en la siguiente composicion en % en peso:
    Fe 0,8-1,25;
    Si 0,8-1,25;
    Mn 0,7-1,5;
    Cu 0,05-0,5;
    Zn hasta 2,5;
    otros elementos menos que o igual a 0,05 y menos que o igual que 0,15 en total; y el resto aluminio.
  2. 2. Un producto de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el contenido de Si es de 0,9-1,1 % en peso.
  3. 3. Un producto de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, caracterizado por que el contenido de Mn es de 0,9-1,1 % en peso.
  4. 4. Un producto de acuerdo con la reivindicacion 1, la reivindicacion 2 o la reivindicacion 3, caracterizado por que el contenido de Zn es de 0,25-2,5 % en peso.
  5. 5. Un producto de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el material de reserva para aletas de aleacion de aluminio posee una UTS longitudinal >140 MPa y una conductividad >46 % IACS despues de una soldadura fuerte a 600°C.
  6. 6. Un metodo para producir un material de reserva para aletas de aluminio que comprende las siguientes etapas:
    a) moldear por colada continua una masa fundida de aleacion de aluminio que consiste en la siguiente composicion en % en peso:
    Fe 0,8-1,25;
    Si 0,8-1,25;
    Mn 0,7-1,50;
    Cu 0,05-0,5;
    Zn hasta 2,5;
    otros elementos menos que o igual a 0,05 y menos que o igual que 0,15 en total; y el resto aluminio.
    b) laminar en caliente la chapa moldeada por colada continua;
    c) recocer de modo intermedio la chapa laminada en caliente, y
    d) laminar en frio la chapa hasta un calibre de chapa.
  7. 7. Un metodo como se reivindica en la reivindicacion 6, caracterizado por que la etapa a) de colada continua es un proceso de colada con rodillos gemelos.
  8. 8. Un metodo como se reivindica en la reivindicacion 6 o la reivindicacion 7, caracterizado por que el calibre de la chapa es <0,07 mm.
  9. 9. Un metodo como se reivindica en la reivindicacion 6 o la reivindicacion 7, caracterizado por que el calibre de la chapa es <0,06 mm.
  10. 10. Un metodo como se reivindica en la reivindicacion 6 o en la reivindicacion 7, caracterizado por que el calibre de la chapa es de <0,055 mm.
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