Microstructure and characterization of electromagnetic casting Al 2024 alloy ingots

Microestructura y caracterización de lingotes de aleación Al 2024 de colada electromagnética

Este trabajo presenta la investigación sobre la posibilidad de aplicación del proceso de producción para la fundición de aleaciones de aluminio bajo la influencia del campo electromagnético. Los resultados presentados se obtuvieron a partir del examen de la microestructura de lingotes de aleación de Al 2024 colados con o sin campo electromagnético. La caracterización de la microestructura muestra que bajo la influencia del campo electromagnético de baja frecuencia (30-50 Hz) es posible obtener una microestructura más fina y homogénea con porosidad reducida. Al final, resulta evidente en qué sentido deben variarse los parámetros de operación para obtener una buena calidad de los lingotes.

INTRODUCCIÓN

La fundición electromagnética (EMC) es la tecnología desarrollada mediante la combinación de la hidrodinámica magnética y la técnica de fundición [1, 2]. Las fuerzas electromagnéticas, derivadas de la interacción de las corrientes de Foucault inducidas en el metal por el campo magnético inductor, provocan un aumento del flujo del fluido, una convección forzada, un campo de temperatura más uniforme y una débil influencia de la gravitación, cambiando así las condiciones de solidificación. La ventaja de la EMC se refleja en la obtención de una mejor calidad de los lingotes en comparación con el proceso de colada continua convencional. [3]. A saber, la estructura obtenida es más fina y uniforme a través de la sección transversal, con rsegregación del elemento de aleación y porosidad [4, 5].

Aparte de eso, debido a la reducción de la presión de contacto (resultado del efecto del campo electromagnético) entre el molde y el metal, se mejora la calidad de la superficie del lingote, sin necesidad de tratamiento adicional con máquinas.

Las investigaciones realizadas en el mundo [5, 6, 7, 8] tenían como objetivo investigar el efecto de los fenómenos electromagnéticos, magnéticos e hidrodinámicos sobre los lingotes de Al, pero se prestó muy poca atención a la caracterización de la microestructura y las propiedades mecánicas.

Este trabajo, como parte de investigaciones más amplias, debe contribuir a un mejor conocimiento del efecto del campo electromagnético sobre la microestructura obtenida (morfología, tamaño, fracción volumétrica y distribución de fases) y las propiedades de las aleaciones de Al. La aleación elegida fue la EN AW 2024 tratable térmicamente, destinada a la forja con un amplio uso industrial. Se caracteriza por una serie de defectos que se producen durante el proceso de solidificación: porosidad, grietas en caliente, tamaño de grano no uniforme y segregación de cristales.

Dado que la calidad del producto final se ve directamente afectada por estos defectos, es necesario prevenir o reducir su aparición mediante la elección del proceso adecuado y los parámetros óptimos de fundición.