Sujetadores Monel: pernos, tuercas, tornillos

Monel es un grupo de aleaciones de níquel, compuesto principalmente de níquel (del 52 al 67%) y cobre, con pequeñas cantidades de hierro, manganeso, carbono y silicio. Las aleaciones con un contenido de cobre del 60% o más se denominan cuproníquel.

Más fuertes que el níquel puro, las aleaciones de Monel son resistentes a la corrosión por muchos agentes agresivos, incluido el agua de mar que fluye rápidamente. Se pueden fabricar fácilmente mediante trabajo en caliente y en frío, mecanizado y soldadura.

Como aleación cara, su uso se limita a aquellas aplicaciones en las que no se puede sustituir por alternativas más económicas. 

Propiedades:

Monel es una aleación binaria en solución sólida. Como el níquel y el cobre son mutuamente solubles en todas las proporciones, es una aleación de una sola fase. Comparado con el acero, Monel es muy difícil de mecanizar ya que se endurece muy rápidamente. Debe girarse y trabajarse a velocidades lentas y velocidades de avance bajas. Es resistente a la corrosión y los ácidos, y algunas aleaciones pueden resistir el fuego en oxígeno puro. Se usa comúnmente en aplicaciones con condiciones altamente corrosivas. Pequeñas adiciones de aluminio y titanio forman una aleación (K-500) con la misma resistencia a la corrosión pero con una fuerza mucho mayor debido a la formación de gamma prime al envejecer. El monel suele ser mucho más caro que el acero inoxidable.

La aleación 400 de Monel tiene un peso específico de 8.80, un rango de fusión de 1300-1350 ° C, una conductividad eléctrica de aproximadamente 34% IACS y (en estado recocido) una dureza de 65 Rockwell B. La aleación 400 de Monel es notable por su tenacidad, que se mantiene en un rango considerable de temperaturas.

La aleación 400 de Monel tiene excelentes propiedades mecánicas a temperaturas bajo cero. La resistencia y la dureza aumentan con solo un ligero deterioro de la ductilidad o la resistencia al impacto. La aleación no sufre una transición de dúctil a frágil incluso cuando se enfría a la temperatura del hidrógeno líquido. Esto contrasta notablemente con muchos materiales ferrosos que son frágiles a bajas temperaturas a pesar de su mayor resistencia.

Usos:

Aplicaciones aeroespaciales:

En la década de 1960, el metal Monel encontró usos a granel en la construcción de aviones, especialmente en la fabricación de estructuras y revestimientos de aviones de cohetes experimentales, como el norteamericano X-15, para resistir el gran calor generado por la fricción aerodinámica durante el vuelo a velocidades extremadamente altas. El metal Monel conserva su resistencia a temperaturas muy altas, lo que le permite mantener su forma a altas velocidades de vuelo atmosféricas, una compensación contra el aumento de peso de las piezas debido a la alta densidad de Monel.

Monel se utiliza para el cableado de seguridad en el mantenimiento de aeronaves para garantizar que los sujetadores no se deshagan, generalmente en áreas de alta temperatura; El alambre inoxidable se utiliza en otras áreas para ahorrar.

Producción y refinado de petróleo:

Monel se utiliza en la sección de unidades de alquilación en contacto directo con ácido fluorhídrico concentrado. Monel ofrece una resistencia excepcional al ácido fluorhídrico en todas las concentraciones hasta el punto de ebullición. Es quizás la más resistente de todas las aleaciones de ingeniería de uso común. La aleación también es resistente a muchas formas de ácidos sulfúrico y clorhídrico en condiciones reductoras.

Aplicaciones marinas:

La resistencia a la corrosión de Monel lo hace ideal en aplicaciones como sistemas de tuberías, ejes de bombas, válvulas de agua de mar, alambre de pesca por curricán y canastas de coladores. Algunas aleaciones son completamente no magnéticas y se utilizan para anclar cables a bordo de dragaminas, carcasas para equipos de medición de campos magnéticos. En la navegación recreativa, Monel se utiliza como alambre para sujetar grilletes para cuerdas de ancla, para tanques de agua y combustible y para aplicaciones submarinas. También se utiliza para ejes de hélice y pernos de quilla. En los populares veleros Hobiecat, los remaches Monel se utilizan donde se necesita resistencia, pero el acero inoxidable no se puede usar debido a la corrosión que resultaría del contacto del acero inoxidable con el mástil, la botavara y el armazón de aluminio del barco en un entorno de agua salada.

Debido al problema de la acción electrolítica en el agua salada (también conocida como corrosión galvánica), en la construcción naval, Monel debe aislarse cuidadosamente de otros metales como el acero. 

Instrumentos musicales:

El monel se utiliza como material para pistones o rotores de válvulas en algunos instrumentos musicales de mayor calidad, como trompetas, tubas y trompas. 

Aleaciones: 

Monel 400

Monel 400 muestra una alta resistencia y una excelente resistencia a la corrosión en una variedad de entornos ácidos y alcalinos y es especialmente adecuado para condiciones reductoras. También tiene buena ductilidad y conductividad térmica. Monel 400 generalmente encuentra aplicación en ingeniería marina, procesamiento químico y de hidrocarburos, intercambiadores de calor, válvulas y bombas. Está cubierto por las siguientes normas: BS 3075, 3076 NA 13, DTD 204B y ASTM B164.

Se hace un gran uso de Monel 400 en unidades de alquilación, es decir, en la sección de reacción en contacto con ácido fluorhídrico concentrado.

Monel 401

Esta aleación está diseñada para su uso en aplicaciones eléctricas y electrónicas especializadas. La aleación 401 se suelda fácilmente de forma autógena mediante el proceso de arco de gas-tungsteno. La soldadura por resistencia es un método muy satisfactorio para unir el material. También presenta buenas características de soldadura fuerte. Está cubierto por la norma UNS N04401.

Monel 404

La aleación Monel 404 se utiliza principalmente en aplicaciones eléctricas y electrónicas especializadas. La composición de Monel 404 se ajusta cuidadosamente para proporcionar una temperatura Curie muy baja, baja permeabilidad y buenas características de soldadura fuerte.

Monel 404 se puede soldar mediante técnicas de soldadura comunes y se puede forjar, pero no se puede trabajar en caliente. El trabajo en frío se puede realizar utilizando herramientas estándar y materiales de matriz blandos para un mejor acabado. Está cubierto por las normas UNS N04404 y ASTM F96. Monel 404 se utiliza en cápsulas para transistores y sellos de cerámica a metal.

Monel 405

Monel 405 es el grado de mecanizado libre de la aleación 400. El porcentaje de níquel, carbono, manganeso, hierro, silicio y cobre sigue siendo el mismo que el de la aleación 400, pero el azufre se cambia de 0.024 máx. A 0.025-0.060%. La aleación 405 se usa principalmente para material de máquinas de tornillo automático y generalmente no se recomienda para otras aplicaciones. Los sulfuros de níquel-cobre resultantes del azufre en su composición actúan como rompevirutas, pero debido a estas inclusiones el acabado superficial de la aleación no es tan suave como el de la aleación 400. Monel 405 se designa como UNS N04405 y está cubierto por ASME SB -164, ASTM B-164, Federal QQ-N-281, SAE AMS 4674 y 7234, Militar MIL-N-894 y NACE MR-01-75.

Monel 450

Esta aleación presenta una buena resistencia a la fatiga y tiene una conductividad térmica relativamente alta. Se utiliza para condensadores de agua de mar, placas de condensador, tubos de destilación, tubos de evaporador e intercambiador de calor y tuberías de agua salada.

Monel K-500

Monel K-500 combina la excelente característica de resistencia a la corrosión de la aleación Monel 400 con las ventajas adicionales de una mayor resistencia y dureza. [28] [29] Las propiedades mejoradas se obtienen añadiendo aluminio y titanio a la base de níquel-cobre y calentando en condiciones controladas de modo que las partículas submicroscópicas de Ni3 (Ti, Al) se precipiten por toda la matriz.

La resistencia a la corrosión de la aleación K-500 de Monel es sustancialmente equivalente a la de la aleación 400, excepto que, cuando está endurecida por envejecimiento, la aleación K-500 tiene una mayor tendencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en algunos entornos. Se ha descubierto que la aleación de Monel K-500 es resistente a un entorno de gas ácido. La combinación de tasas de corrosión muy bajas en agua de mar de alta velocidad y alta resistencia hace que la aleación K-500 sea particularmente adecuada para ejes de bombas centrífugas en servicio marino. En agua de mar estancada o que se mueve lentamente, pueden producirse incrustaciones seguidas de picaduras, pero estas picaduras se ralentizan después de un ataque inicial bastante rápido.

Las aplicaciones típicas de la aleación K-500 son ejes de bombas e impulsores, cuchillas rascadoras y raspadores, y collares de perforación de pozos de petróleo, instrumentos y componentes electrónicos.

Monel R-405

Monel R-405 es la versión de mecanizado libre de Monel 400. Es una aleación de níquel-cobre con una cantidad controlada de azufre añadido para proporcionar inclusiones de sulfuro que actúan como rompevirutas durante el mecanizado. Al igual que Monel 400, la aleación R-405 es resistente al agua de mar y al vapor a altas temperaturas, así como a las soluciones salinas y cáusticas. Monel R-405 es una aleación en solución sólida que solo puede endurecerse mediante trabajo en frío. Esta aleación de níquel presenta características como buena resistencia a la corrosión, buena soldabilidad y alta resistencia. Una baja tasa de corrosión en agua salobre o de mar que fluye rápidamente, combinada con una excelente resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en la mayoría de las aguas dulces, combinada con su resistencia a una variedad de condiciones corrosivas, justifica su amplio uso en aplicaciones marinas y otras soluciones de cloruro no oxidantes. Esta aleación de níquel-cobre es particularmente resistente a los ácidos clorhídrico y fluorhídrico cuando se desairean. Como era de esperar por su alto contenido de cobre, la aleación R-405 es rápidamente atacada por los sistemas de ácido nítrico y amoniaco.

La aleación R-405 se usa principalmente para material de máquinas de tornillo automático y generalmente no se recomienda para otras aplicaciones.

Monel 502

Monel 502 es una aleación de níquel-cobre y su número UNS es N05502. Este grado también tiene buena resistencia a la oxidación y la fluencia. Monel 502 se puede formar en diferentes formas. Monel 502 se puede mecanizar de forma similar a los aceros inoxidables austeníticos.