El punto de fusión del aluminio es una propiedad física crucial con la cual es posible crear el metal aluminio ideal. La temperatura a la que una sustancia pasa de estado sólido a líquido influye directamente en su manipulación y aplicación.
En este caso, el aluminio tiene un punto de fusión que se acerca a los 1220°F (660°C). A diferencia de los otros metales, en el caso del aluminio es casi del doble del punto de fusión del zinc y la mitad de la temperatura del proceso de fusión del acero inoxidable.
Es importante mencionar que el punto de fusión del aluminio varía de acuerdo a la composición de la aleación. Este dato es vital para conocer el tiempo y temperatura que tomará fabricar piezas de aluminio.
Elementos del proceso de fusión del aluminio
En casi todos los procesos de fabricación de metales, se suele requerir que estos se calienten hasta su temperatura de fusión. En este caso, la fundición, la soldadura por fusión y el moldeado requieren que los metales sean prácticamente líquidos para poder crearse.
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El aluminio y las aleaciones pueden fundirse y refundirse según sea necesario. Dentro de este proceso también se incluye la fusión, tal es el caso para la fundición de lingotes y palanquillas, así como para procesos de fabricación posteriores como laminado, forja y reciclaje.
¿Cómo se produce el aluminio de primera calidad?
Es importante tener en cuenta que un aluminio de calidad se produce de una forma diferente. El aluminio siempre se presenta como un compuesto, nunca como una forma pura, ya que sus propiedades se ven alteradas y no se puede garantizar la calidad.
Las formas puras del metal deben ser primero refinadas químicamente en alúmina u óxido de aluminio. Después se debe fundir en aluminio a través de un proceso de reducción electrolítica, comúnmente llamado Hall-Héroult, proceso de producción primaria.
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¿Cómo se obtiene el aluminio?
La obtención del aluminio comienza con la extracción de una materia prima básica llamada bauxita. Con esta materia prima se produce el aluminio, para después eliminar las impurezas de la bauxita mediante sedimentación y filtración.
Con este proceso químico se obtiene la alúmina también, pero para que funcione la bauxita se debe triturar y mezclar con una solución de hidróxido de sodio. Al final, se calienta con vapor a presión para disolver la alúmina y obtener el metal aluminio.
El punto de fusión del aluminio
El punto de fusión del óxido de aluminio es más alto que el del aluminio, de hecho se debe realizar a unos 3.762°F (2072.22°C). Es por eso que la extracción de aluminio del óxido de aluminio se realiza a través de un proceso llamado electrólisis antes de fundir el metal.
La electrólisis es una técnica de separación que funciona para dividir los elementos químicos. Se suelen utilizar en ollas o celdas de reducción en una planta de procesos reductivos. Este proceso elimina el oxígeno de la alúmina y así se obtiene aluminio puro.
Factores que afectan el punto de fusión del aluminio
Como en cualquier proceso químico, existen factores que afectan al punto de fusión del aluminio y es importante conocerlos para que podamos obtener aluminio puro y de primera calidad para los procesos necesarios.
Compuesto de aleación
Hace un momento mencionamos que el tipo de aleaciones del aluminio es un factor importante para saber cómo manipular el metal. Las temperaturas de fusión varían ligeramente en función de la aleación.
Algunos rangos de fusión para algunas aleaciones descritos por ASM International son:
- Aleación 1100: de 1190 (643.33°C) y hasta 1215°F (657.22°C)
- Aleación 2024: de 935 (501.66°C) y hasta 1180°F (637.77°C)
- Aleación 3003: de 1190 (643.33°C) y hasta 1210°F (654.44°C)
- Aleación 5052: de 1125 (607.22°C) y hasta 1200°F (648.88°C)
- Aleación 5456: de 1055 (568.33°C) y hasta 1180°F (637.77°C)
- Aleación 6061: de 1080 (582°C) y hasta 1205°F (651.66°C)
- Aleación 7075: de 890 (476.66°C) y hasta 1175°F (635°C)
Impurezas químicas en el aluminio
Las impurezas químicas son comunes en los procesos de refinación metalúrgica. En el caso del aluminio y sus aleaciones, inevitablemente siempre contienen impurezas. Una impureza se describe como un elemento químico que no debe estar en la composición de la aleación.
Las impurezas químicas cambiarán la temperatura del punto de fusión, por lo que cuando el punto de fusión varía en más de 41°F (5°C) se le denomina: depresión del punto de fusión y esta es una prueba de que hay impurezas.
Las impurezas suelen aparecer en diferentes partes del proceso de fusión. De hecho, puede existir contaminación de la carga durante la fusión y la fundición. O puede ocurrir durante la interacción con el revestimiento metálico y los fundentes e incluso disolución de elementos del equipo de fundición y de la herramienta de fundición.
Incluso las impurezas pueden entrar durante la refundición de los residuos de aluminio en la producción secundaria.
La composición de las moléculas
Existen características que deben ser alteradas sí o sí para que funcione el proceso de fusión. Las moléculas con enlaces fuertes requieren más energía para romperse, en este caso, el aluminio tiene enlaces covalentes que conducen a un punto de fusión más alto.
Asimismo, la fuerza de tracción del aluminio es importante. Este metal tiene enlaces polares fuertes que conducen a una baja volatilidad, altos puntos de fusión, ebullición y una densidad alta.
Finalmente, la aplicación de presión durante el proceso de calentamiento puede alterar los puntos de fusión ya que cuando el punto de fusión empieza a disminuir por encima de una determinada presión crítica puede inducir un calentamiento reentrante.
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