ELABORAREA ALUMINIULUI TM

  • Published on
    16-Jul-2015

  • View
    282

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Generalitii .2Proprieti fizice i caracteristicile mecanice 4Utilizri. 5Aliaje pe baza de aluminiu. .5Aliaje de aluminiu deformabile, nedurificabile prin tratament termic...5Aliaje de aluminiu durificabile prin tratament termic. 6Aliaje de aluminiu pentru turnatorie..8Aliaje de aluminiu obinute prin metalurgia pulberilor.. .9Materiale compozite pe baz de aluminiu.....10Extragerea aluminiului prin electroliza aluminei.....10Rafinarea aluminiului......11Sudarea aluminiului i aliajelor de aluminiu.....12Sudarea n mediu de gaz protector.....13Sudarea cu gaze....14Bibliografie........15

Transcript

Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi Facultatea Constructii de Masini si Management Industrial

Coordonator: Prof. Bejinariu Costica

Studenta: Palade Ionela Gr. 4107 Anul I

Iasi 2010

Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi Facultatea Constructii de Masini si Management Industrial

Iasi 2010

Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi Facultatea Constructii de Masini si Management Industrial

Generalitii .2

Proprieti fizice i caracteristicile mecanice Utilizri. Aliaje pe baza de aluminiu. . aluminiu deformabile, nedurificabile prin tratament

4

5

5 Aliaje de termic...5

Aliaje de aluminiu durificabile prin tratament termic. pentru

6 Aliaje de aluminiu turnatorie..8

Aliaje de aluminiu obinute prin metalurgia pulberilor.. .

9 Materiale compozite pe baz de aluminiu.. ...10

Extragerea aluminiului prin electroliza aluminei.. ...10

Rafinarea ...11

aluminiului... Iasi 2010

Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi Facultatea Constructii de Masini si Management Industrial

Sudarea aluminiului i aliajelor de aluminiu.. ...12

Sudarea n mediu de gaz protector.... .13

Sudarea gaze....14

cu

Bibliografie..... ...15

Generaliti Aluminiul este cel mai raspndit metal n scoara tereatr, iar printre elemente ocup locul al treilea n urma oxigenului i siliciului. Datorit activitii sale chimice mari, se gseste n natur numai sub form de compui. mpreun cu oxigenul i siliciul formeaz 82,58% din scoara terestr. Aluminiul este cunoscut nca din antichitate i era utilizat de ctre greci i romani. Denumirea de aluminiu vine de la latinescul alumen care este folosit pentru a denumi substane astringente. Primele ncercari de separare ale aluminiului dateaz din anul 1810 i apartin fizicianului englez Davy , care a efectuat electroliza hidroxidului de aluminiu uor umezit, dispus ntr-o atmosfer de hidrogen, ntr-o pila Volta, folosind n calitate de anod platina, iar n calitate de catod, o sarm de fier. n urma acestui proces s-a obinut un aliaj Al-Fe, din care ins nu s-a reusit s se separe aluminiu. Prima dat aluminiu a fost descoperit n anul 1827 de un chimist german Wohler care a obinut primele 30g de aluminiu sub form de bobite. n anul 1854 Saint-Claire-Deville, a folosit metoda lui Wohler pentru obinerea industriala a aluminiului, inlocuind potasiul cu sodiu, iar clorura de aluminiu, instabil i higroscopic, cu clorur dubl de aluminiu i sodiu. Iasi 2010

Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi Facultatea Constructii de Masini si Management Industrial

La sfritul secolului al XIX-lea, metoda lui Saint Claire-Deville a fost nlocuit, fiind aplicat procedeul de extragere a aluminiului prin electroliza aluminei dizolvat n criolit topit, procedeu aplicat i n prezent n metalurgia acestui metal. 1810 Davy obine aliajul fier-aluminiu pe cale electrolitic; 1821 Berthie descoper bauxita; 1824 Oersted obine n stare elementar metalul; 1827 Wohler produce aluminiu sub form de pulbere prin reducerea cu potasiu a clorurii sale; 1854 Sainte-Claire-Deville toarn primul lingou de aluminiu; 1886 Herault i Hall descoper i breveteaza procedeul de electroliz a aluminei dizolvate n criolit topit; 1890 Bayer descoper procedeul de fabricare a aluminei prin atacul bauxitei cu soluii de sod caustic; 1903 Odam realizeaz sudarea autogen a aluminiului cu ajutorul fluxurilor; 1905 Betts stabileste principiile rafinarii electromagnetice a aluminiului; 1905 Claessen demonstreaza posibilitaile de mbunataire a proprietailor aliajelor de aluminiu prin clire; 1906 Wilm aplic aluminiului aliajul tip duralumin tratamentul termic de clire i mbtrnire; 1911 De Saint-Martin determin principiile de baz ale anodizrii aluminiului i aliajelor sale; 1920 Pacz imbunteste proprietaile aliajelor de aluminiu-siliciu prin modificarea cu sodiu; 1920 Hoopes elaborarea aluminiului de inalt puritate; 1926 Soderberg introduce la electroliza anozi continui; 1932 Gadeau aplic pe scar industrial tehnologia de rafinare electrolitic; 1938 - apariia unor publicaii despre proprietaile aluminiului ultra pur. Principalul minereu din care se extrage aluminiul este bauxita, conine aproximativ 60% aluminiu. Bauxita se gasete n munii Bihorului, Grecia, Turcia i n Ungaria. Principalele elemente de aliaje sunt, Mg, siliciu, cupru, Mn. n natur se gaseste numai sub form de combinatii ntr-un numr foarte mare de minerale ce conin oxizi, silicai. Cateva dintre mineralele ce conin aluminiu sunt: bauxita Al2O3*nH2O, corindonul Al2O3, hidrargilitul Al(OH)3, ortoclazul K(AlSiO8), albitul Na(AlSi3O8), anortitul Ca(Al2Si2O8), alaunitul KAl(SO4)2*2Al(OH)3, nelelinul Na(AlSiO4), criolitul Na3(AlF6). Industrial aluminiul se obine aproape n ntregime prin descompunerea electrolitic a aluminei pure dizolvate ntr-o topitur de criolit cu adaus de fluorur de calciu. Prin electroliz se obine aluminiul tehnic primar numit i aluminiu tehnic pur care conine de la 0,2% la 1% impuritai metalice (Fe, Si, Ca, Ti, Na) i nemetalice (alumina, electrolit, Iasi 2010

Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi Facultatea Constructii de Masini si Management Industrial

carbura de aluminiu, gaze). n ara noastra sunt standardizate urmatoarele marci de aluminiu tehnic pur: Al 99,8, Al 99,7, Al 99,6, Al 99,5, Al 99,4, Al 99 si AIE. Aluminiul de nalt puritate se obine din aluminiul tehnic filtrat, splat cu gaz sau degresat, prin rafinarea electrolitic cu anod solubil n sruri topite cunoscute sub numele de rafinare n trei straturi. Acest aluminiu conine de la 0,05% la 0,1% impuriti, in ara noastr fiind stabilizate trei marci Al 99,99, Al 99,95 si Al 99,90. Aluminiul extra pur se obine prin topirea zonar, distilarea halogenurilor inferioare sau electroliza compuilor organici ai aluminiului de nalta puritate, gradul de puritate putnd ajunge pn la 99,999995%.

Proprietai fizice i caracteristicile mecanice Proprietaile fizice i caracteristicile mecanice ale diferitelor sorturi de aluminiu sunt influenate de prezena impuritailor. Cele mai frecvente impuritai din aluminiu sunt fierul si siliciul, elemente care se pot gasi pan la 0,5-0,6% fiecare. Fierul este practic insolubil n aluminiu, formnd cu acesta eutecticul Al-Al3Fe care conine doar 7% Al3Fe (1,7%Fe). Ca urmare aluminiul impurificat cu fier prezint un aspect microscopic format din cristale poliedrice de aluminiu i precipitate aciculare de Al3Fe. Eutecticul din sistemul Al-Si se formeaz la 11,7% i Si este alctuit din solutie solid i siliciu. Dac n acelai timp sunt prezente simultan fierul i siliciul, se formeaz dou faze noi: faza (Fe3SiAl3) i faza (FeSiAl5), care nu exist n aliaje binare. Aceti compui, situai n mod obinuit la limitele cristalelor de aluminiu micoreaz mult plasticitatea acestuia. Aluminiul face parte din grupa IIIA a sistemului periodic al elementelor, are un singur izotop stabil 27Al i cinci izotopi radioactivi (24Al,25Al,26Al,28Al) cu perioadele de injumatire cuprinse ntre 2,10 s i 94 s. Aluminiul se caracterizeaz prin plasticitate foarte mare, rezisten mecanica mic, conductibilitate electric i termic ridicat i rezisten mare la coroziune n aer, ap i acizi organici. Principalele proprieti ale aluminiului care influeneaza defavorabil sudabilitatea sunt: -conductibilitatea termic ridicat; deci i temperatura de topire a aluminiului este redus (6500C) totuii, datorit conductibilitii de calbur i prenclzirea intregii piese la temperaturii ridicate; -coeficientul mare de dilatare al aluminiului care determin probucerea de tensiunii permanente i deformaii mari; -la nclzire, aluminiul nu-i schimb culoarea din care cauz la sudare nu se poate aprecia vizual gradul de ncalzire; difilcultatea se mrete, deoarece aluminiul se topete n mod brusc; Iasi 2010

Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi Facultatea Constructii de Masini si Management Industrial

-fragilitatea aluminiului la temperaturi nalte; deformarea i fisurarea pereilor se prentampin prin fixarea piesei pe suporturi ct mai exact; -in stare lichid, aluminiul absoarbe cu avilitate oxigenul, reduce rezistenta imbinarii; -oxidul de aluminiu avnd punctul de topire ridicat (20500C) formeaz o pojghi solid care impiedic sudarea; ndepartarea oxidului se poate realiza pe cale chimica prin utilizarea unor fluxurii carea formeaz cu oxidul o zgur uor fluzibil i care protejeaz metalul topit.

Utilizri Folosirea aluminiului ca material pentru constructii mecanice si metalice este limitat din cauza proprietilor de rezistent scazute. Totui, o serie dintre proprietile aluminiului fac ca acest metal s fie deosebit de apreciat pentru o serie de aplicaii. Astfel, plasticitatea mare a aluminiului permite ca din el s se obin prin deformare plastic produse foarte subiri ca foliile utilizate pentru ambalaje n industria alimentar; conductibilitatea electrica mare, 65% din cea a cuprului determin ca aluminiul s fie mult utilizat ca material pentru conductorii electrici; rezistena mare la coroziune permite folosirea aluminiului n industria chimic i alimentar. Aluminiul este utilizat pe scar larg ca baz pentru o serie important de aliaje. Aliaje pe baz de aluminiu Principalele elemente de aliere ale aluminiului sunt Cu, Mg si Zn, la care se adaug MN, Ni, Cr, Fe, alierea avnd ca principiu i mbuntirea caracteristicilor de rezistent mecanice ale acestuia. Cele mai rspndite i utilizate aliaje sunt aliajele din sistemele Al-Si, Al-Mg, Al-Cu-Mg, Al-Mg-Mn, Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg-Cu. Clasificarea aliajelor pe baz de aluminiu Aliaje pe baz de aluminiu se impart n: 1) aliaje deformabile; 2) aliaje pentru turntorie; 3) aliaje obinute prin metalurgia pulberilor. Aliajele deformabile se mpart n aliaje deformabile nedurificabile prin tratament termic i aliaje deformabile durificabile prin tratament termic. Aliaje de aluminiu deformabile, nedurificabil