Aluminio AlSi12 Polvo
El polvo de aluminio AlSi12 es un polvo de aleación de aluminio que contiene silicio 12% como principal elemento de aleación. Es conocido por su excelente fluidez, su bajo punto de fusión y su buena resistencia a la corrosión. Esta guía ofrece información detallada sobre la pulvimetalurgia del AlSi12, su composición, propiedades, métodos de producción, aplicaciones y proveedores.
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Índice
Visión general de Aluminio AlSi12 Polvo
El polvo de aluminio AlSi12 es un polvo de aleación de aluminio que contiene silicio 12% como principal elemento de aleación. Es conocido por su excelente fluidez, su bajo punto de fusión y su buena resistencia a la corrosión. Esta guía ofrece información detallada sobre la pulvimetalurgia del AlSi12, su composición, propiedades, métodos de producción, aplicaciones y proveedores.
Polvo AlSi12 Propiedades principales:
- Composición: Aluminio con 12% Si
- Punto de fusión: Alrededor de 575°C
- Densidad: 2,68 g/cm3
- Excelente fluidez y moldeabilidad
- Buena resistencia a la corrosión
- Bajo coeficiente de dilatación térmica
- Elevada relación resistencia/peso
AlSi12 Composición del polvo
La tabla siguiente muestra la composición química típica del polvo de aleación de aluminio AlSi12:
| Elemento | Peso % |
|---|---|
| Aluminio (Al) | Base/Balance |
| Silicio (Si) | 11-13% |
| Hierro (Fe) | 0,6% máx. |
| Cobre (Cu) | 0,05% máx |
| Manganeso (Mn) | 0.10% máx. |
| Magnesio (Mg) | 0.10% máx. |
| Níquel (Ni) | 0,05% máx |
| Zinc (Zn) | 0.10% máx. |
| Estaño (Sn) | 0,05% máx |
| Plomo (Pb) | 0,05% máx |
| Titanio (Ti) | 0.20% máx. |
El contenido exacto de silicio determina la denominación de la aleación: AlSi12 contiene entre 11-13% de silicio en peso. El resto es aluminio, que constituye la base. Otros elementos, como el hierro, el manganeso y el magnesio, sólo están presentes en cantidades mínimas como impurezas.
¿Por qué se añade silicio al aluminio?
El silicio se añade estratégicamente para crear una aleación de aluminio y silicio que ofrece ventajas únicas:
- Disminuye el punto de fusión del aluminio puro para mejorar la colabilidad y la fluidez en estado fundido.
- Mejora la resistencia, la dureza y la resistencia al desgaste
- Mejora las propiedades de resistencia a la corrosión
- Altera el coeficiente de dilatación térmica
El control del porcentaje de silicio permite personalizar las propiedades de la aleación para diferentes aplicaciones durante la pulvimetalurgia del aluminio.
Proceso de fabricación del polvo de AlSi12
El polvo de aleación AlSi12 se fabrica utilizando las siguientes técnicas estándar de procesamiento de polvo metálico:
1. Atomización de gases
- Los lingotes de aluminio se funden por inducción junto con el silicio
- La corriente de metal fundido se desintegra mediante chorros de aire comprimido o gas inerte
- De este modo, las finas gotas se solidifican rápidamente y se convierten en polvo.
- El tamaño de las partículas de polvo y la morfología pueden controlarse mediante parámetros de proceso
2. Atomización del agua
- Similar a la atomización con gas, pero la corriente de metal fundido se rompe mediante chorros de agua a alta presión.
- Permite un enfriamiento más rápido y polvos más finos
3. Fresado mecánico
- Molienda con bolas de mezclas de polvo metálico de aluminio y silicio
- Conduce al refinamiento de las partículas y a la aleación por soldadura en frío y fracturación
Ventajas: La atomización con gas y agua permite obtener polvos de gran pureza, aleados, esféricos y reactivos. La técnica de fresado mecánico es sencilla y rentable. Ambos métodos producen polvos finos de aluminio AlSi12 adecuados para la fabricación aditiva y el moldeo por inyección de polvos.
Propiedades del polvo de aleación AlSi12
El silicio de aluminio AlSi12 tiene unas propiedades físicas, térmicas, eléctricas y mecánicas equilibradas que lo hacen adecuado para aplicaciones de ingeniería ligera:
Propiedades físicas
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Densidad | 2,68 g/cm3 |
| Punto de fusión | ~575°C |
| Coeficiente de dilatación térmica | 21-23 x 10-6 K-1 |
| Conductividad térmica | 150-180 W/m.K |
Propiedades mecánicas
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Dureza | 80-90 Brinell |
| Resistencia a la tracción | 210-290 MPa |
| Alargamiento | 1-3% |
| Módulo elástico | 80-85 GPa |
| Ratio de Poission | 0.33 |
| Resistencia a la fatiga | 100-120 MPa |
Conductividad eléctrica
Alrededor de 30% IACS
Su menor densidad frente al aluminio puro permite aligerar el peso. Su excelente fluidez permite moldear formas complejas. Su gran dureza y resistencia, combinadas con su bajo peso, hacen que el AlSi12 sea adecuado para componentes de ingeniería y automoción. Su moderada resistencia a la corrosión permite su uso en diversos entornos industriales.
Distribución granulométrica del polvo de AlSi12
Distribuciones granulométricas habituales:
- D10 = 20-30 μm
- D50 = 35-45 μm
- D90 hasta 100 μm
Los polvos tienen forma esférica con satelitación. Diferentes distribuciones de tamaño disponibles en función del método de aplicación.
Aplicaciones de Aluminio AlSi12 Polvo
Las principales aplicaciones del polvo de aleación AlSi12 incluyen:
Piezas de automóviles
El AlSi12 se utiliza para fabricar las siguientes piezas ligeras de pulvimetalurgia para automóviles:
| Aplicaciones | Ejemplos |
|---|---|
| Tren motriz | Engranajes, tapas de cojinetes |
| Chasis, carrocería | Brazos de control, manguetas de dirección |
| Motor | Pistones, bielas |
| Transmisión | Bombas de aceite, Piezas de embrague |
| Interior | Pedales, palancas, interruptores |
Componentes aeroespaciales
El AlSi12 se utiliza en componentes de aviones y naves espaciales, como impulsores y turbinas.
Piezas industriales
Disipadores térmicos, carcasas electrónicas, cierres mecánicos, sistemas hidráulicos, válvulas, plantillas de herramientas, etc.
Productos sanitarios
Su bajo peso y biocompatibilidad permiten su uso en prótesis e implantes.
Ventajas que impulsan el uso
Los principales factores que promueven la adopción del polvo de AlSi12 incluyen:
- Aligeramiento frente a piezas de fundición/acero
- Mecánicamente fuerte, resistente al desgaste y al calor
- Permite fabricar piezas pulvimetalúrgicas complejas con forma de red
- Relación coste-eficacia
- Posibilidad de personalizar la composición de la aleación
El sector del automóvil es el que más utiliza las aleaciones AlSi12 para aligerar el peso de los vehículos.
Métodos de fabricación de polvo de AlSi12
El polvo de aleación AlSi12 puede consolidarse en componentes de uso final mediante las siguientes técnicas pulvimetalúrgicas:
1. Moldeo por inyección de metal (MIM)
- Mezcla de polvo fino con aglutinante en la materia prima
- Moldeo por inyección
- Desmoldeo y sinterización
Permite fabricar micro piezas complejas de gran volumen con capacidad de forma de red.
Densidad típica alcanzada: ≥99% Precisión dimensional: ±0,5%
Aplicaciones: Pequeñas piezas intrincadas de automoción y electrónica, como engranajes y cerraduras.
2. Fabricación aditiva
- Impresión directa de metal mediante fusión de lecho de polvo con láser y haz electrónico
- No necesita molde
- Fusión y consolidación selectivas capa por capa
Permite crear rápidamente prototipos personalizados de piezas con geometrías complejas.
Densidad: 90-95% Resolución: 50 μm verticalmente
Aplicaciones: Soportes aeroespaciales, prototipos de automoción, implantes biomédicos
3. Forja en polvo
- Compactación de polvo metálico en preformas
- Preformas forjadas en caliente para componentes de alta densidad
Adecuado para bielas y cojinetes de automoción.
Densidad alcanzada: ≥96% Ritmo de producción: Alta
4. Compactación en frío/caliente
Aplicaciones como cojinetes autolubricados con porosidad controlada.
5. Cilindros de aluminio
Las camisas de AlSi12 se fabrican mediante un proceso de fundición centrífuga en bloques de motor de acero aleado para motores ligeros y de bajo consumo.
Normas y especificaciones
El polvo de aleación AlSi12 de calidad industrial fabricado por reputados proveedores mundiales se ajusta a las siguientes especificaciones:
| Estándar | Descripción |
|---|---|
| ASTM B601 | Composiciones químicas y formas de los polvos de aleaciones de aluminio |
| ASTM B214 | Análisis granulométrico, contenido de humedad |
| ES 1611 | Condiciones técnicas de inspección y entrega |
Personalización
- Composición química adaptada a los requisitos de la aplicación
- Distribución granulométrica ajustada en función de las necesidades del proceso de producción
También hay disponibles polvos de grado médico de alta pureza sometidos a pruebas específicas de biocompatibilidad.
Comparación del polvo AlSi12 con otras alternativas
A continuación se compara el polvo de AlSi12 con aleaciones de aluminio sustitutivas y otros materiales para resaltar las diferencias:
Frente a otros polvos de aluminio
| Parámetro | AlSi12 | AlSi10Mg | Al6061 |
|---|---|---|---|
| Contenido en silicio | Alta en 12% | Baja | Algunos Si |
| Fuerza | Alta | Más alto | Medio |
| Resistencia a la corrosión | Bien | Excelente | Excelente |
| Soldabilidad | Pobre | Excelente | Bien |
| Colabilidad | Excelente | Bien | Medio |
| Coste | Bajo | Alta | Medio |
- AlSi12 compite en coste y requisitos de moldeabilidad
- AlSi10Mg preferido para aplicaciones de fabricación aditiva que exigen solidez y resistencia a la corrosión.
- Serie 6xxx seleccionada cuando la soldabilidad es crítica
Polvos de acero
| Parámetro | AlSi12 | Acero inoxidable | Acero para herramientas |
|---|---|---|---|
| Densidad | Ligero | Pesado | Pesado |
| Precio | Rentable | Caro | Muy caro |
| Fuerza | Moderado | Muy alta | Extremo |
| Dureza | Bajo | Alta | Muy alta |
| Corrosión | Mejor | Mejor | Propenso a oxidarse |
| Magnético | No | Sí | Sí |
- AlSi12 ofrece un equilibrio óptimo entre propiedades y coste
- El acero supera claramente al aluminio en dureza y resistencia
- La ventaja de la densidad hace que AlSi12 sea adecuado para aligerar peso
Comparación de materiales de la competencia
| Parámetro | AlSi12 | Hierro fundido | Plásticos |
|---|---|---|---|
| Coste de la materia prima | Económico | Barato | Más barato |
| Proceso de producción | Complejo | Fácil | Fácil |
| Fuerza | Medio | Alta | Bajo |
| Conductividad térmica | Excelente | Pobre | Pobre |
| Resistencia a la corrosión | Feria | Pobre | Genial |
| Expansión térmica | Moderado | Alta | Varía |
| Conductividad eléctrica | 30% IACS | Bajo | Aislador |
- AlSi12 más fácil de moldear en formas complejas que el hierro fundido
- Los plásticos son los más fáciles de fabricar, pero sus propiedades son muy limitadas
- AlSi12 ofrece un rendimiento equilibrado a un coste moderado
Limitaciones y desventajas
A pesar de sus ventajas, el polvo de AlSi12 presenta ciertas desventajas:
Dificultades de fabricación
- Ventana de sinterización estrecha
- Gran contracción durante el PIM
- Baja resistencia a la oxidación
- Mala soldabilidad
- Puede ser necesario precalentar para soldar
Propiedades mecánicas medias
- Resistencia a la tracción inferior a la de aleaciones de aluminio como AlSi10Mg
- Propenso a la formación de silicatos que afectan a la ductilidad
- No apto para aplicaciones de alta resistencia al desgaste o de soporte de carga
Gestión térmica
- El elevado coeficiente de dilatación térmica requiere consideraciones de diseño
- Su bajo punto de fusión limita su uso a altas temperaturas
Acabado superficial
- Las piezas de AlSi12 suelen necesitar un mecanizado secundario para mejorar la suavidad de la superficie.
- Acabado sinterizado inferior al de otros polvos de aluminio o acero
PREGUNTAS FRECUENTES
Aquí encontrará respuestas a algunas preguntas frecuentes sobre el polvo de AlSi12:
Q. ¿Por qué se prefiere AlSi12 a otras aleaciones de Al para piezas de automoción?
El AlSi12 ofrece el equilibrio óptimo entre propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión, moldeabilidad y coste necesario para componentes de automoción de gran volumen. El alto contenido en silicio confiere una buena resistencia al desgaste combinada con una baja densidad.
Q. ¿Es compatible el polvo de AlSi12 con la fabricación aditiva?
Sí, el polvo de AlSi12 puede utilizarse en impresoras 3D DMLS, SLM y de inyección de aglutinante. La fluidez y el estrecho intervalo de fusión ofrecen ventajas sobre otras aleaciones de aluminio. Aunque los niveles de porosidad son superiores a los de aleaciones como AlSi10Mg.
Q. ¿Cuál es el acabado superficial típico que se consigue en el moldeo por inyección de metales?
Las piezas de AlSi12 tienen una rugosidad superficial sinterizada moderada de entre 4 y 6 micras Ra. A menudo se realizan operaciones secundarias como granallado, pulido y revestimientos.
Q. ¿Se pueden soldar o mecanizar las piezas de AlSi12?
La soldadura de AlSi12 requiere un precalentamiento a 200-300°C para evitar el agrietamiento. Se recomienda utilizar herramientas afiladas y refrigerantes para obtener buenos acabados.
Q. ¿Cuáles son los pasos de postprocesado habituales para las piezas de polvo de AlSi12?
Son populares la infiltración con aleaciones de aluminio-silicio, el cobreado, el tratamiento térmico, el anodizado y el granallado. La pintura y el recubrimiento en polvo mejoran aún más la protección contra la corrosión.
Q. ¿Cuál es el volumen de producción habitual de piezas PIM para automóviles?
AlSi12 es adecuado para producir más de 100.000 piezas de precisión de automoción al año mediante el proceso PIM para pequeñas geometrías complejas.
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