1. Primer paso: Fundición
El aluminio se produce mediante electrólisis a escala industrial, y las fundiciones de aluminio requieren mucha energía para funcionar de manera eficiente. Debido a su demanda energética, suelen ubicarse cerca de grandes centrales eléctricas. Cualquier aumento en el costo de la energía, o en la cantidad de energía necesaria para refinar el aluminio a una mayor pureza, incrementa el costo de las bobinas de aluminio. Además, el aluminio disuelto se separa y se deposita en un área de recolección. Esta técnica también requiere una considerable cantidad de energía, lo que repercute en los precios del mercado del aluminio.
2. Segundo paso: Laminado en caliente
El laminado en caliente es uno de los métodos más comunes para adelgazar una plancha de aluminio. En este proceso, el metal se calienta por encima del punto de recristalización para deformarlo y darle forma. Luego, esta lámina de metal se pasa a través de uno o más pares de rodillos. Esto se realiza para reducir el espesor, uniformizarlo y lograr la calidad mecánica deseada. Una bobina de aluminio se obtiene procesando la lámina a 1700 grados Fahrenheit.
Este método permite obtener formas con los parámetros geométricos y las características del material adecuados, manteniendo constante el volumen del metal. Estas operaciones son cruciales para la producción de artículos semiacabados y acabados, como placas y láminas. Sin embargo, los productos laminados acabados se diferencian de las bobinas laminadas en frío, como se explicará más adelante, en que presentan un espesor menos uniforme debido a la presencia de pequeñas partículas en la superficie.
3. Tercer paso: Laminado en frío
El laminado en frío de flejes metálicos es un área singular del sector metalúrgico. Este proceso consiste en hacer pasar aluminio por rodillos a una temperatura inferior a su punto de recristalización. La compresión del metal aumenta su límite elástico y su dureza. El laminado en frío se produce a la temperatura de endurecimiento por deformación (temperatura inferior al punto de recristalización del material), mientras que el laminado en caliente se produce por encima de dicha temperatura; esta es la diferencia entre el laminado en caliente y el laminado en frío.
Muchas industrias utilizan el proceso de tratamiento de metales conocido como laminación en frío para producir flejes y láminas metálicas con el espesor final deseado. Los rodillos se calientan frecuentemente para facilitar el trabajo del aluminio, y se utiliza lubricante para evitar que el fleje se adhiera a ellos. Para un ajuste preciso, se puede modificar el movimiento y la temperatura de los rodillos. Un fleje de aluminio, que ya ha sido sometido a laminación en caliente y otros procesos, como limpieza y tratamiento, se enfría a temperatura ambiente antes de introducirlo en una línea de laminación en frío en la industria del aluminio. El aluminio se limpia enjuagándolo con detergente, lo que endurece la bobina y le permite soportar la laminación en frío.
Tras estos pasos preparatorios, las tiras pasan repetidamente por rodillos, perdiendo espesor progresivamente. Los planos reticulares del metal se alteran y se desplazan durante el proceso, lo que da como resultado un producto final más duro y resistente. El laminado en frío es uno de los métodos más populares para endurecer el aluminio, ya que reduce su espesor al comprimirlo y empujarlo a través de los rodillos. Esta técnica puede reducir el espesor de una bobina de aluminio hasta en 0,15 mm.
4. Cuarto paso: Recocido
El recocido es un tratamiento térmico que se utiliza principalmente para aumentar la maleabilidad y disminuir la rigidez de un material. La reducción de las dislocaciones en la estructura cristalina del material recocido provoca este cambio en su dureza y flexibilidad. Para evitar la fractura frágil o para facilitar el trabajo del material en operaciones posteriores, el recocido se realiza con frecuencia después de que el material haya sido sometido a un proceso de endurecimiento o de trabajo en frío.
Al restablecer eficazmente la estructura cristalina del grano, el recocido restaura los planos de deslizamiento y permite dar forma a la pieza sin aplicar una fuerza excesiva. Una aleación de aluminio endurecida por deformación debe calentarse a una temperatura específica entre 570 °F y 770 °F durante un período predeterminado, que oscila entre treinta minutos y tres horas. El tamaño de la pieza y la aleación de la que está hecha determinan, respectivamente, la temperatura y el tiempo necesarios.
El recocido también estabiliza las dimensiones de una pieza, elimina los problemas causados por tensiones internas y reduce las tensiones internas que pueden surgir, en parte, durante procesos como el forjado en frío o la fundición. Además, las aleaciones de aluminio que no son tratables térmicamente también pueden recocerse con éxito. Por lo tanto, se aplica con frecuencia a piezas de aluminio fundidas, extruidas o forjadas.
La capacidad de conformado de un material mejora con el recocido. Presionar o doblar materiales duros y quebradizos puede ser difícil sin provocar fracturas. El recocido ayuda a eliminar este riesgo. Además, el recocido puede mejorar la maquinabilidad. La extrema fragilidad de un material puede provocar un desgaste excesivo de las herramientas. Mediante el recocido, se puede disminuir la dureza del material, lo que reduce el desgaste de las herramientas. Cualquier tensión residual se elimina con el recocido. Generalmente, es mejor reducir las tensiones residuales siempre que sea posible, ya que pueden provocar grietas y otros problemas mecánicos.
5. Quinto paso: Rebanar y cortar
Las bobinas de aluminio se pueden fabricar en un rollo continuo muy largo. Sin embargo, para dividirlas en rollos más pequeños, es necesario cortarlas. Para ello, los rollos de aluminio se pasan por máquinas de corte donde cuchillas extremadamente afiladas realizan cortes precisos. Esta operación requiere mucha fuerza. Las máquinas cortan el rollo en trozos más pequeños cuando la fuerza aplicada supera la resistencia a la tracción del aluminio.
Para iniciar el proceso de corte, el aluminio se coloca en un desenrollador. A continuación, pasa por un conjunto de cuchillas giratorias. Las cuchillas se posicionan para obtener el mejor borde de corte, considerando el ancho y la separación deseados. Para dirigir el material cortado al rebobinador, este se introduce posteriormente en separadores. Finalmente, el aluminio se agrupa y se enrolla en una bobina para su envío.
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Fecha de publicación: 19 de diciembre de 2022
