Las aleaciones de aluminio se clasifican en aleaciones de aluminio deformadas y aleaciones de aluminio fundidas según sus usos. Las aleaciones de aluminio forjadas incluyen puertas y ventanas de aleación de aluminio de uso cotidiano, así como materiales para los mecanismos del transbordador espacial, que pueden someterse o no a un tratamiento térmico en función de los distintos requisitos de uso; el otro tipo son las aleaciones de aluminio fundido, que incluyen principalmente aleaciones de aluminio y silicio, aleación de aluminio y cobre, así como aleaciones de aluminio y magnesio, aleaciones de aluminio y zinc y aleaciones de aluminio y tierras raras, etc.
En el proceso de producción real, las aleaciones de aluminio fundido se clasifican en función del contenido de diversos elementos químicos. En el proceso de fundición es necesario aumentar o reducir la cantidad de materias primas en función de la composición química real.
Utilizando lingotes de aluminio puro como materia prima, el proceso de fundición ajusta la composición química en función de las necesidades reales de producción. Permite fundir aleaciones de aluminio líquidas de diferentes calidades y adaptarse a las necesidades de distintos productos, con una amplia variedad de tipos. Antes de fundir la aleación de aluminio, la composición debe ajustarse a los requisitos establecidos. La composición debe basarse en los grados de aleación, y hay que tener en cuenta la combustión de diversos elementos en el proceso de fundición del material nuevo, el material reciclado y la aleación madre.
El método de fundición más económico y habitual en la fundición de aleaciones de aluminio es la fundición en horno de gas, que requiere: una fundición rápida, un tiempo reducido y una menor absorción de aire. El orden de alimentación no solo afecta a la eficiencia de la fusión y al consumo de aleación, sino que también influye directamente en la calidad del aluminio fundido. El principio de alimentación es el siguiente: primero lo pequeño, luego lo grande; primero lo que se funde fácilmente y luego lo que se funde con dificultad; primero lo que se quema menos, luego lo que se quema fácilmente y, por último, lo que se deteriora.
En primer lugar, se añaden pequeños trozos de material de recalentamiento, lingotes de aleación de aluminio con un punto de fusión más bajo (como la aleación Al-Si); a continuación, se añaden lingotes de aluminio de mayor volumen y punto de fusión más alto, así como aleaciones intermedias (como Al-Mn), Mg, etc., que se queman fácilmente; estos elementos se añaden en último lugar. Los trozos pequeños de material reciclado se colocan primero en el fondo del horno para proteger el cuerpo del mismo y reducir el impacto en la pared del horno cuando se introducen los trozos grandes de carga. Además, dado que el material reciclado tiene un punto de fusión bajo y se funde fácilmente, se puede mejorar la eficiencia de fusión cuando posteriormente se funden las materias primas con puntos de fusión más altos. Añadir Mg para reducir la temperatura y disminuir así las pérdidas por combustión.
La fusión es un proceso en el que un sólido se calienta hasta convertirse en un líquido con fluidez. Una vez completada la alimentación, comienza la fusión. Durante el proceso de fusión, hay que asegurarse de que esta sea rápida y uniforme, y de que la temperatura cerca de la llama sea más alta, alcanzando los 1200 ℃ o más. Para evitar el sobrecalentamiento local y las altas temperaturas, una oxidación grave de la aleación de aluminio causará problemas en el posterior refinado del producto. Se debe realizar una agitación durante el proceso de fusión, y la carga no fundida debe introducirse con un rastrillo en el aluminio fundido para que quede casi completamente sumergida y se remueva de manera uniforme, con el fin de evitar el sobrecalentamiento local. En el caso de los últimos elementos sumergidos, como el Mg, la llama no puede calentarlos ni fundirlos directamente. Dado que el aluminio líquido está sumergido en las materias primas, la temperatura se reduce y los elementos como el Mg se mantienen a una temperatura relativamente baja para fundirse, lo que reduce la pérdida por combustión y mejora la eficiencia de la misma.
La aleación de aluminio comienza a fundirse a unos 600 ℃; la temperatura se eleva hasta los 660 ℃ para que se funda por completo, y se controla para que la temperatura de fusión no supere los 760 ℃. Cuando la temperatura de fusión supera los 770 ℃, la oxidación de la aleación de aluminio es grave, aumentan la absorción de hidrógeno y las inclusiones de escoria durante el proceso de fusión, los granos cristalinos se vuelven gruesos durante el proceso de colada y solidificación, y se reducen las propiedades mecánicas. Para reducir la oxidación de la aleación de aluminio durante la fusión, se añade entre 0,41 TP3T y 0,51 TP3T de agente de recubrimiento con el fin de proteger la película de óxido de la superficie de la aleación de aluminio y evitar que resulte dañada. El tipo de agente de recubrimiento es similar a la composición química del agente de limpieza.
La temperatura del proceso de fundición se mantiene entre 720 y 760 ℃. Una vez fundida una parte del lingote de aluminio, se añaden materias primas con puntos de fusión más elevados, como el silicio (Si) y el titanio (Ti). El titanio forma núcleos heterogéneos en la aleación para refinar la estructura. Se introduce a presión en el aluminio fundido para que se funda y se reduzca la pérdida por combustión. Una vez que el lingote de aluminio se ha fundido prácticamente por completo, se añaden elementos de aleación como el magnesio (Mg) y el cobre (Cu), que se queman con facilidad. No deben añadirse demasiado pronto, para reducir las pérdidas por combustión, ni demasiado tarde, para no afectar a la difusión y la segregación. Cierre la puerta del horno para continuar con la fundición.