ALEACION DE ALUMINIO Y UTILIZACION DE LA MISMA PARA UN COMPONENTE FUNDIDO, PARTICULARMENTE DE UN AUTOMOVIL.

Aleación de aluminio, particularmente aleación de fundición a presión,

preferentemente para un componente fundido de un automóvil, caracterizada por los siguientes elementos de aleación:



y como resto aluminio con impurezas debidas a la fabricación que son, cada una, como máximo del 0,05% en peso y, en conjunto, como máximo del 0,2% en peso

Aleación de aluminio y utilización de la misma para un componente fundido, particularmente de un automóvil.

La invención se refiere a una aleación de aluminio, particularmente a una aleación de fundición a presión así como la utilización de la misma en un componente fundido, particularmente para un automóvil. Además, la invención se refiere a un componente fundido, particularmente para un automóvil, a partir de una aleación de aluminio de este tipo.

En la producción de componentes fundidos a partir de aleaciones de fundición de aluminio-silicio, particularmente para el empleo en la industria de automóviles, se recurre hoy en día fundamentalmente a dos métodos.

El primer método describe el empleo de aleaciones secundarias relativamente económicas, por ejemplo del tipo AlSi10Mg, las cuales presentan, sin embargo, un contenido de hierro relativamente alto de aproximadamente un 0,5 a 1,2% en peso de Fe y un bajo contenido de manganeso de aproximadamente un 0,1% en peso de Mn. El alto contenido de hierro es necesario, entre otras razones, debido a la poca adición de manganeso, de tal modo que la tendencia de la aleación de aluminio a adherirse en el interior del molde de fundición a presión es reducida y el componente fundido puede ser desmoldeado en un proceso seguro.

Sin embargo, en las aleaciones secundarias de este tipo puede considerarse problemático el hecho de que, debido al alto contenido de hierro, se produce en la estructura una fase intermetálica de AlFeSi, la cual presenta una estructura acicular extremadamente grande y, por consiguiente, le otorga al componente fundido propiedades de material extremadamente frágiles. Por añadidura, en las aleación [sic] de fundición de aluminio de alto contenido de silicio de este tipo, resulta una conformación relativamente gruesa y acicular de silicio dentro del eutéctico de AlSi, por el cual la ductilidad del componente fundido es reducida significativamente. Por ello, las aleaciones secundarias de este tipo tienen que ser tratadas térmicamente después del desmoldeo para poder obtener propiedades mecánicas suficientes, por ejemplo con respecto a su dureza y ductilidad. En un caso concreto, sin embargo, ello puede llevar a una deformación de los componentes fundidos.

Del documento EP 0 611 832 B1 resulta conocido un componente fundido fabricado a partir de una aleación secundaria de este tipo, que reviste la forma de un cárter de aceite para un automóvil y en el cual se realiza un tratamiento térmico local a una temperatura adecuada o en un lapso de tiempo adecuado, de tal manera que las zonas del componente se pueden ajustar en distinta dureza. En particular, está previsto que el cárter de aceite queda sin tratar en gran parte en la zona de una brida y presenta, por consiguiente, una dureza de 85 a 110 HB y una ductilidad del 0,5 al 2,5%, mientras que es sometido a un tratamiento térmico correspondiente en una zona de fondo, de tal manera que presenta una dureza de 55 a 80 HB y una ductilidad superior al 4%. En otras palabras, mediante ello se intenta conseguir que en la zona de la brida se mantenga la alta dureza o la baja ductilidad respectivamente, que ya existen en estado de fundición, mientras que en la zona de fondo la dureza es reducida o la ductilidad incrementada para disminuir el riesgo de grietas por el impacto de piedras o daños parecidos en el cárter de aceite. Sin embargo, un tratamiento térmico de este tipo requiere mucho tiempo y por ello resulta costoso, de tal modo que los gastos adicionales son mayores que la reducción de los costos facilitada por la utilización de una aleación secundaria.

El método que se puede elegir como alternativa a la aleación secundaria arriba descrita, describe el empleo de aleaciones primarias, por ejemplo asimismo del tipo AlSi10, cuyo aluminio residual, presente además de los elementos de aleación, presenta impurezas debidas a la fabricación que son, cada una, como máximo del 0,05% en peso y, en conjunto, como máximo del 0,2% en peso.

Una aleación primaria de este tipo se conoce, por ejemplo, del documento EP 0 997 550 B1, la cual - a diferencia de las aleaciones secundarias descritas en lo que precede - presenta un más bajo contenido de hierro del 0,15 al 0,35% Fe en peso y, en comparación con ello, un alto contenido de manganeso del 0,3 al 0,6% en peso de Mn. Aparte del hecho de que una aleación primaria de este tipo presenta una reducida tendencia de adherirse en el molde de fundición y que, por consiguiente, se obtiene un fácil desmoldeo, en una aleación primaria de este tipo no existen las fases intermetálicas de AlFeSi, que son habituales en las aleaciones secundarias. En cambio, se produce por ejemplo una fase intermetálica de Al₁₂(Mn, Fe)Si₂ de sección transversal más bien redonda, que por consiguiente no tiene una configuración acicular o, en su caso, una acusada configuración acicular. De ello resulta una morfología notablemente mejorada, de tal manera que se puede realizar un material con una dureza de aproximadamente 80-100 HB en estado de fundición. Para reducir la configuración gruesa o acicular de silicio en el eutéctico de AlSi, se añade en la aleación primaria arriba descrita preferentemente estroncio, el cual detiene el crecimiento acicular del silicio dentro del eutéctico de AlSi.

Ya que, sin embargo, por lo menos un porcentaje de los componentes fundidos fabricados mediante una aleación primaria de este tipo presentan, tras ser desmoldeados en su estado de fundición, solamente un alargamiento de rotura A₅ de < 5%, éstos, para poder ser empleados como componentes de seguridad en la industria de automóviles, son sometidos a un procedimiento de tratamiento térmico subsiguiente, en el cual son parcialmente solubilizados por recocido hasta alcanzar una temperatura de 400 a 490ºC durante un lapso de tiempo de 20 a 120 minutos y posteriormente refrigerados al aire. De este modo se consigue un notable aumento de la ductilidad del componente fundido, de tal manera que se produce un alargamiento de rotura A₅ de > 12%. Con el tratamiento térmico la dureza del componente fundido disminuye a un valor de aproximadamente 60 a 65 HB.

Por consiguiente, el objetivo de la presente invención es crear una aleación de aluminio así como la utilización de la misma para fabricar un componente fundido, particularmente de un automóvil, del tipo inicialmente indicado, con el cual la fabricación de un componente fundido de este tipo puede realizarse notablemente más fácil y, por consiguiente, más económicamente. Por añadidura, el objetivo de la invención es fabricar más fácil y económicamente un componente fundido fabricado a partir de una aleación de aluminio de este tipo, particularmente para la industria de automóviles con las altas exigencias mecánicas correspondientes.

Según la presente invención, este objetivo es alcanzado mediante una aleación de aluminio con las características de la reivindicación 1, con la utilización de la misma en un componente fundido, particularmente de un automóvil, con las características de la reivindicación 6, así como mediante un componente fundido fabricado a partir de una aleación de aluminio de este tipo, particularmente para un automóvil, con las características de la reivindicación 10. Algunas configuraciones ventajosas con desarrollos apropiados y no triviales de la invención están descritas en las reivindicaciones dependientes.

Para alcanzar el objetivo de la presente invención, la aleación de aluminio, que se ha de utilizar particularmente como aleación de fundición a presión, comprende los siguientes elementos de aleación:

y como resto aluminio con impurezas debidas a la fabricación que son, cada una, como máximo del 0,05% en peso y, en conjunto, como máximo del 0,2% en peso.

Debido al contenido de silicio reducido en comparación a la aleación primaria conocida hasta ahora de acuerdo con el documento EP 0 997 550 B1, el porcentaje de eutéctico de AlSi es reducido notablemente y, haciendo una comparación, el porcentaje de cristales mixtos de aluminio es aumentado notablemente. Por consiguiente, con la aleación de aluminio-silicio de acuerdo con la invención es posible combinar dos propiedades que en realidad son opuestas entre sí. Por una parte, con la aleación de aluminio según la invención se pueden crear componentes fundidos, que ya en estado de fundición - es decir sin tratamiento térmico adicional tras el desmoldeo - presentan una dureza de >...

1. Aleación de aluminio, particularmente aleación de fundición a presión, preferentemente para un componente fundido de un automóvil, caracterizada por los siguientes elementos de aleación:

y como resto aluminio con impurezas debidas a la fabricación que son, cada una, como máximo del 0,05% en peso y, en conjunto, como máximo del 0,2% en peso.

2. Aleación de aluminio según la reivindicación 1,

caracterizada porque

ésta presenta, en su estado de fundición, una dureza de > 80 HB, y preferentemente de entre 84 HB y 88 HB.

3. Aleación de aluminio según la reivindicación 1 ó 2,

caracterizada porque

ésta presenta, en su estado de fundición, un alargamiento de rotura A₅ del > 5%, y preferentemente del 8% al 12%.

4. Aleación de aluminio según una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizada porque

ésta presenta como elemento adicional de aleación el 0,1 al 0,4% en peso de cobre.

5. Aleación de aluminio según una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizada porque

ésta presenta, el 0,22 al 0,4% en peso, y preferentemente el 0,32 al 0,36% en peso, de magnesio.

6. Utilización de una aleación de aluminio según una de las reivindicaciones 1 a 5 en un componente fundido, particularmente en un cárter de aceite de un automóvil.

7. Utilización según la reivindicación 6,

caracterizada porque

el componente fundido es fabricado en un procedimiento de fundición a presión.

8. Utilización según la reivindicación 6 ó 7,

caracterizada porque

el componente fundido es sometido, después del proceso de fundición, a un procedimiento de tratamiento térmico.

9. Utilización según la reivindicación 8,

caracterizada porque

el componente fundido es parcialmente solubilizado por recocido en un rango de temperatura de 400 a 490ºC, particularmente en un rango de temperatura de 420 a 460ºC, durante un lapso de tiempo de 20 a 120 minutos y posteriormente enfriado al aire.

10. Componente fundido, particularmente para un automóvil, a partir de una aleación de aluminio según una de las reivindicaciones 1 a 5,

11. Componente fundido según la reivindicación 10,

caracterizado porque

éste está configurado como cárter de aceite de un automóvil.

12. Componente fundido según la reivindicación 10 ó 11,

caracterizado porque

éste presenta, en su estado de fundición, en todas las partes del componente una dureza al menos aproximadamente uniforme de > 80 HB, y preferentemente de entre 84 y 88 HB.

13. Componente fundido según una de las reivindicaciones 10 a 12,

caracterizado porque

éste presenta, en su estado de fundición, en todas las partes del componente un alargamiento de rotura A₅ al menos aproximadamente uniforme de > 5%, y preferentemente del 8% al 12%.

14. Componente fundido según la reivindicación 13,

caracterizado porque

éste está parcialmente solubilizado por recocido al menos parcialmente en un rango de temperatura de 400 a 490ºC, particularmente en un rango de temperatura de 420 a 460ºC, durante un lapso de tiempo de 20 a 120 minutos y posteriormente enfriado al aire.