5.1 Conclusiones
A partir de los resultados, obtenidos durante el desarrollo de la investigación de las aleaciones recicladas de aluminio silicio, se puede concluir lo siguiente:
De acuerdo a la revisión literaria y a los hallazgos encontrados en Bogotá en materia del reciclaje de aluminio, esta investigación podría ser considerada pionera en el país en cuanto al estudio de las propiedades mecánicas del aluminio secundario, así como en el análisis del proceso de aprovechamiento de los residuos de aluminio, pues no fueron identificados trabajos que abordaran esta temática a nivel nacional. En cuanto a los factores de innovación que fueron tenidos en cuenta durante el desarrollo de la investigación se encuentran: 1) caracterizar y comparar las propiedades mecánicas de diferentes residuos de aluminio y su eficiencia en el proceso de fundición; pues la mayoría de las investigaciones consultadas se enfocaron en el reciclaje de latas de aluminio o el uso de materias primas de origen primario, 2) fabricar la aleación AlSi a partir de silicio primario con el objetivo de evitar el uso de residuos que pudieran incrementar los niveles de hierro y afectar las propiedades mecánicas; mientras que la mayoría de estudios reprocesaron la aleación AlSi primaria para simular una aleación secundaria, y 3) utilizar un horno a gas como equipo de trabajo para que fuera acorde con la tecnología disponible en las fundiciones de Bogotá; lo cual crea un contraste con los trabajos consultados pues predominó el uso de hornos de inducción.
Se logró fabricar la aleación AlSi con 7% de silicio a partir del reciclaje y aprovechamiento de residuos de aluminio y silicio primario, concluyendo del proceso lo siguiente:
a) Para fabricar esta aleación es necesario utilizar un tamaño de partícula de silicio entre 1-8 mm ya que las aleaciones con una granulometría menor a 1 mm no lograron alcanzar la concentración esperada pues el reducido espesor de las finas partículas facilitaron la formación de escoria. Respecto a los residuos, se encontró que las aleaciones a base de latas obtuvieron una mayor concentración de silicio a comparación de aquellas donde se utilizó perfil.
b) El mejor indicador de eficiencia durante el proceso de fundición se obtuvo al trabajar con residuos de perfil y silicio de granulometría entre 1-8 mm. Las aleaciones fabricadas a partir de latas obtuvieron mayor pérdida debido a su reducido espesor y a las pinturas que recubrían el envase pues se convirtieron en una fuente de impurezas. Así mismo, las aleaciones con partículas de silicio menor a 1 mm contribuyeron a una menor eficiencia debido a que las finas partículas se acumularon en la escoria y a que se oxidaron al tener una mayor área expuesta.
Sobre las propiedades mecánicas, y de acuerdo a los resultados de DRX, EMO, MO, MEB, EDX, prueba de dureza y prueba de tensión; se concluyó lo siguiente:Figura 5-1 Correlación entre microestructura y propiedades mecánicas
a) En la microestructura de las aleaciones a base de latas se observó la fase intermetálica α con morfología de escritura china o esquelética, la cual se formó debido a la favorable relación Fe:Mn producto del alto contenido de manganeso. En cuanto a las propiedades mecánicas, estas aleaciones se caracterizaron por tener mayor dureza debido a sus altas concentraciones de hierro y silicio aunque el Grupo 2 obtuvo un mayor valor por su alto nivel de silicio proveniente de las partículas entre 1-8 mm. Su UTS es alta gracias a la presencia de la fase α, que al neutralizar el contenido de hierro y la formación
de la fase β, redujo los concentradores de esfuerzos y el riesgo de fractura. Entre el Grupo 1 y Grupo 2, éste último obtuvo una menor UTS por su alto nivel silicio.
b) En la microestructura de las aleaciones a base de perfil se identificó la presencia de la fase intermetálica β con morfología acicular alargada o laminar. Los residuos de perfil al tener una baja concentración de manganeso respecto al hierro generaron en las aleaciones una desfavorable relación Fe:Mn que facilitó la formación de ésta fase. Como consecuencia, las aleaciones resultaron con baja UTS ya que la fragilidad de la fase β facilitó la fractura pues es en esa región donde inicia el crecimiento de las microgrietas y donde se concentran los esfuerzos durante la prueba de tensión. Entre el Grupo 3 y Grupo 4, éste último obtuvo una menor UTS por su alto contenido de silicio. Respecto a la dureza, se obtuvieron valores inferiores por el reducido contenido de hierro y silicio en las aleaciones aunque el Grupo 4 resulto con un mayor valor debido al alto silicio proveniente de las partículas entre 1-8 mm. El mayor valor de elongación lo obtuvieron las aleaciones del Grupo 3 debido a su menor dureza y contenido de hierro y silicio, mientras que en las aleaciones del Grupo 4 no se determinó esta propiedad por su mayor dureza, concentración de silicio y proporción de la fase β.
c)
De manera general las aleaciones del Grupo 1 arrojaron los mejores resultados en cada una de las propiedades evaluadas mientras que las aleaciones del Grupo 4 obtuvieron los menores valores en cada prueba. Hay que precisar que las ventajas o desventajas de los resultados en cada propiedad dependerán de la aplicación que se le vaya a dar a la aleación de aluminio.5.2 Recomendaciones
Las recomendaciones para futuros estudios contemplan los siguientes aspectos:
Estudiar otro tipo de residuos de aluminio (utensilios, autopartes, cables, sartenes, envases, entre otros) y caracterizar sus propiedades mecánicas.
A partir del estudio del aluminio reciclado identificar nuevas aleaciones no comerciales y sus posibles aplicaciones para incrementar tasa de reciclaje.
Establecer nuevos mecanismos de aprovechamiento de residuos a parte del método por fusión.