Cuando se trata de fabricar piezas de aluminio, existen diferentes formas de hacerlo. La fundición y la forja son dos métodos comunes que se utilizan para crear componentes de aluminio para diferentes industrias. Sin embargo, aluminio moldeado y el aluminio forjado cuenta con diferentes propiedades y beneficios para aplicaciones específicas. La fundición de aluminio suele ser más versátil y asequible, mientras que la forja de aluminio ofrece resistencia y resistencia al desgaste superiores.
Por lo tanto, para tomar una decisión informada, es necesario conocer las diferencias entre ellos y los puntos fuertes de cada uno para los requisitos de su proyecto. Pasemos a aprender más sobre estas aleaciones para descubrirlo.
Aluminio moldeado
El aluminio fundido se crea fundiendo aluminio y vertiéndolo en un molde hueco que coincide con la forma de la pieza. Una vez que el aluminio se enfría y solidifica se obtiene la pieza deseada. El molde puede estar fabricado de diferentes materiales como arena, metal o cerámica. Existen diferentes tipos de métodos de fundición, incluidos fundición a presión, moldeo en arena, fundición a la cera perdida, y fundición en molde permanente.
Este proceso es rentable y se utiliza comúnmente en la fabricación. El resultado final es una aleación ligera que se puede mecanizar o moldear fácilmente en diferentes formas. También es muy duradero y resistente a la corrosión, lo que lo hace ideal para aplicaciones en exteriores como techos o marcos de ventanas.
Ventajas
La aleación de aluminio fundido es muy versátil y tiene varias propiedades beneficiosas. Es fácil de fundir, liviano, resistente a la corrosión y al calor y se puede soldar fácilmente. Se utiliza comúnmente para fabricar piezas de formas complejas que no requieren una resistencia extremadamente alta, como aviones, carcasas de instrumentos, carcasas de motores, pistones de motores, bloques de cilindros y aspas de ventiladores.
Las piezas fundidas tienen una ventaja sobre las forjadas, ya que pueden adoptar formas intrincadas que serían difíciles de lograr para las piezas forjadas. Además, las piezas forjadas suelen ser más costosas porque requieren operaciones de acabado adicionales. Sin embargo, a pesar del mayor costo, las piezas forjadas ofrecen beneficios significativos en términos de confiabilidad, seguridad y reducción del riesgo de falla de los componentes. Estos factores son consideraciones cruciales al elegir entre piezas fundidas y forjadas.
Aluminio forjado
El aluminio forjado se somete a un proceso más complejo en comparación con el aluminio fundido. En este método, la aleación de aluminio puro se calienta hasta que se funde y luego se le da forma a alta presión para lograr la forma y el tamaño deseados. Esto da como resultado un producto mucho más resistente que puede soportar temperaturas y presiones más altas sin romperse. Las aleaciones comunes de forja de aluminio incluyen 6061, 6063, y 7075. Es un material versátil utilizado en diversas industrias, incluida la automotriz, aeroespacial, herramientas, utensilios de cocina y muebles.
La forja ayuda a eliminar defectos y mejora la durabilidad y la dureza al optimizar la microestructura. También mejora la propiedades mecánicas en comparación con piezas fundidas del mismo material debido a la preservación de la estructura completa del metal.
Forja de aluminio Es ideal para aplicaciones que requieren un metal con rendimiento y seguridad y al mismo tiempo mantener un peso ligero para lograr velocidad o eficiencia energética. En maquinaria donde piezas importantes están sometidas a cargas elevadas y condiciones de trabajo severas, además de placas laminadas, piezas soldadas o perfiles con formas simples, se utilizan principalmente piezas forjadas.
Ventajas
La forja es un proceso que permite dar forma a aleaciones hechas de metal y otros polvos aditivos. Estas aleaciones se encuentran en forma de polvo porque sus elementos constituyentes no pueden fundirse ni moldearse con éxito. Los polvos se consolidan en forma sólida mediante energía termomecánica.
Después de la consolidación, se utilizan procesos de deformación como la forja para dar forma adicional a estos materiales mientras son sólidos. Esto ayuda a crear formas más útiles y eficientes, reduciendo el costo de uso de estos costosos materiales. Mediante la forja, los materiales se pueden preparar para satisfacer las demandas de futuros desafíos de diseño garantizando su capacidad y usabilidad.
Cuando los componentes necesitan tener las máximas propiedades y durabilidad durante el servicio, y cuando minimizar el peso y la masa es crucial para evitar fallas costosas o catastróficas, los productos forjados son la opción preferida. Si bien otros procesos pueden afirmar que tienen "propiedades forjadas", sólo el proceso de forja puede ofrecerlas de manera consistente y confiable.
Aluminio fundido versus aluminio forjado: ¿cómo elegir el adecuado?
La forja y la fundición de aluminio son dos procesos de fabricación diferentes. Las piezas fundidas implican fundir la aleación de aluminio, verterla en un molde y dejarla solidificar. Las forjadas, por su parte, dan forma al material mientras éste permanece en estado sólido. Estos procesos dan como resultado productos finales con diferentes características.
Determinar qué proceso es mejor para su proyecto depende de prioridades específicas, como la necesidad de formas complejas, tamaños grandes o altos niveles de resistencia. Exploremos las diferencias clave entre estos procesos en términos de propiedades mecánicas, combinación de materiales, proceso de fabricación y otros aspectos importantes:
1. Composición química
Las aleaciones de aluminio forjado se pueden fabricar a partir de aleaciones como Al-Si-Mg-Cu y Al-Cu-Ni-Fe. Algunas aleaciones de aluminio forjado de uso común son LD2, LD5, LD10 y otras. Estas aleaciones tienen pequeñas cantidades de diversos elementos de aleación.
En cuanto a las aleaciones de fundición de aluminio, existen cuatro tipos: series Al-Si, Al-Cu, Al-Mg y Al-Zn. El aleación Al-Si, también llamada aleación de aluminio y silicio, ofrece el mejor equilibrio entre rendimiento de fundición y propiedades mecánicas entre las aleaciones de aluminio fundido.
En general, las aleaciones de aluminio forjado tienen una mayor densidad, así como una mayor resistencia a la tracción y a la fatiga.
2. Proceso de fabricación
El aluminio forjado requiere múltiples pasos de procesamiento complejos, que incluyen forjado, estiramiento y corte. Esto elimina los defectos encontrados en los métodos de fundición y da como resultado una mayor dureza, propiedades mecánicas estables y una mayor confiabilidad y durabilidad.
Por otro lado, el aluminio fundido se produce mediante una moldeo por inyección proceso que involucra fundición, inyección, enfriamiento, etc. Este método tiene mayor eficiencia de producción pero propiedades mecánicas relativamente peores, con tendencia a deformaciones y defectos.
3. Propiedades mecánicas
Las aleaciones de aluminio forjado sufren múltiples procesos de deformación durante su fabricación, que refinan la estructura de grano de metal. Como resultado, las piezas de aluminio forjado tienen mayor resistencia mecánica, tenacidad y ductilidad. También exhiben una excelente resistencia a la corrosión, lo que los hace ideales para fabricar componentes automotrices y aeroespaciales de alta calidad que necesitan soportar cargas.
Por otro lado, las aleaciones de aluminio fundido, a pesar de su alta eficiencia de producción, son propensas a agrietarse térmicamente bajo presión. Además, los productos procesados tienen menor resistencia y mayor fragilidad, lo que los hace más adecuados para aplicaciones de baja resistencia y bajo costo.
4. Fuerza
Cuando las piezas forjadas de aluminio se tratan térmicamente, exhiben excelentes propiedades mecánicas que les otorgan una relación resistencia-peso superior en comparación con las piezas fundidas de aluminio. Además, la forja elimina la presencia de porosidad. Además, el tratamiento térmico puede mejorar aún más la resistencia de las piezas forjadas de aluminio. Esta mayor resistencia da como resultado un mejor rendimiento y una vida útil más larga para las piezas forjadas de aluminio.
5. Durabilidad
El aluminio forjado es más resistente y duradero en comparación con el aluminio fundido. Es menos propenso a agrietarse o romperse y ofrece una mejor resistencia contra la corrosión, el desgaste y el desgaste.
6. Costo
Al elegir una opción de fabricación para una aplicación particular, el costo es un factor importante a considerar. El costo total depende del método específico utilizado. En general, la fundición de aluminio es menos costosa que la forja porque su realización requiere más tiempo y mano de obra. Para tiradas de producción medianas y grandes, la forja de aluminio puede ser la opción más rentable.
7. Acabado superficial
Cuando se forja aluminio, a menudo se necesitan pasos adicionales para refinar y completar el producto según requisitos específicos. Por otro lado, el aluminio fundido normalmente proporciona un producto terminado que requiere un mínimo acabado de superficies.
Sin embargo, ciertas aleaciones de forja de aluminio, como 6061, tienen excelentes propiedades anticorrosión incluso sin ningún tipo de acabados superficiales necesario.
8. Flexibilidad
No todos los componentes de aluminio se pueden forjar, pero en comparación con la fundición, el forjado de aluminio proporciona una mayor flexibilidad para adaptarse a nuevas sugerencias de diseño de los clientes.
La siguiente tabla proporciona un resumen de las principales diferencias entre el aluminio forjado y el aluminio fundido en función de varias características principales.
| Características | Aluminio forjado | Aluminio moldeado |
| Composición química | Aleación Al-Si-Mg-Cu y aleación Al-Cu-Ni-Fe | Serie Al-Si, serie Al-Cu, serie Al-Mg y serie Al-Zn |
| Integridad estructural | Muy superior en fuerza | Más poroso y propenso a romperse |
| Durabilidad | Excelente | Alto |
| Tolerancia | No apto para formas complejas. | Puede lograr un alto nivel de detalle y tolerancias estrictas. |
| Tamaño del producto | Capacidades limitadas en tamaño y grosor (los tamaños más grandes son más desafiantes) | Compatible con varios tamaños |
| Operaciones secundarias | Generalmente requiere operaciones adicionales para refinar y terminar el producto. | Proporciona un producto terminado que requiere un posprocesamiento mínimo. |
| Costo | Más rentable para tiradas de producción medianas y grandes | Generalmente es menos costoso que la forja, pero depende del método de fundición específico utilizado. |
Conclusión
Tanto el aluminio fundido como el forjado ofrecen ventajas únicas en proyectos de metalurgia. Las piezas fundidas suelen ser más asequibles y versátiles, mientras que las forjadas proporcionan resistencia y resistencia al desgaste superiores. La elección entre los dos depende de las prioridades específicas de su proyecto.
Si prioriza el bajo costo, la capacidad de utilizar aleaciones exóticas y la necesidad de formas complejas, sin dejar de ser lo suficientemente resistente para uso en exteriores, el aluminio fundido probablemente sería la opción preferida. Por otro lado, si necesita una aleación con resistencia e integridad estructural excepcionales para aplicaciones de servicio pesado como construcción o piezas de automóviles, el aluminio forjado puede ser la mejor opción. En última instancia, sea cual sea el tipo de aluminio que elija, asegúrese de que se ajuste a sus necesidades y requisitos específicos.
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