Las aleaciones de aluminio se encuentran entre los materiales más versátiles y eficaces para desarrollar productos para su uso en diversas industrias. Este material tiene excelente resistencia, excelente resistencia a la corrosión, tratabilidad térmica, buena soldabilidad y conformabilidad. Por este motivo, muchos fabricantes utilizan distintos tipos de aleaciones de aluminio en distintas aplicaciones.
El aluminio está disponible en diferentes grados, cada uno con diferentes elementos de aleación y propiedades. Por lo tanto, es necesario conocer las diferencias entre estos grados de aleaciones de aluminio para elegir el más adecuado para su proyecto. Esta guía examina los tipos de aleaciones de aluminio, sus propiedades, beneficios y aplicaciones.
¿Qué es la aleación de aluminio?
La aleación de aluminio es una combinación única de varios elementos metálicos con mayor resistencia y durabilidad. El aluminio es tradicionalmente ligero y tiene una excelente resistencia a la corrosión. Estas aleaciones se crean combinando aluminio en forma líquida/fundida con otros elementos, que posteriormente se enfría y solidifica para formar un material sólido homogéneo. Los demás elementos que se combinan con el aluminio para formar estas aleaciones pueden representar hasta un 15% de la masa total.
Ejemplos de estos elementos adicionales incluyen zinc, hierro, magnesio, cobre y silicio. Lo más importante es que la adición de estos elementos al aluminio le da a la aleación mejor conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión, trabajabilidad y resistencia que los elementos metálicos puros.
Propiedades del aluminio
El aluminio tiene muchas propiedades excelentes que lo hacen famoso y ampliamente utilizado en la mayoría de las aplicaciones. Éstos son algunos de ellos:
Resistencia a la corrosión
El aluminio forma una fina capa natural de óxido que protege al metal de las reacciones ambientales. Por lo tanto, es adecuado para diversas aplicaciones en las que puede estar expuesto a influencias corrosivas, como por ejemplo: en vehículos. Sin embargo, hay que tener en cuenta que las aleaciones de aluminio tienen una mayor resistencia a la corrosión que el aluminio puro.
Luz
El peso estándar del aluminio es exactamente 2,7 g/cm³, aproximadamente un tercio del peso del acero. Su peso ligero ayuda a reducir significativamente los costes de fabricación. Normalmente, el aluminio se utiliza en automóviles para reducir el peso y aumentar la capacidad de carga. Además, puede ajustar la composición de los tipos de aleaciones de aluminio para cambiar el peso según la aplicación.
Conductividad eléctrica y térmica.
Debido a su peso, el aluminio es un excelente conductor de electricidad y calor. Su conductividad eléctrica y térmica es el doble que la del cobre. Por lo tanto, se utiliza a menudo para la construcción de líneas de transmisión de energía. También actúa como un excelente disipador/distribuidor de calor, lo que lo convierte en una opción ideal para dispositivos que requieren una disipación de calor rápida y veloz.
Aplicaciones de las aleaciones de aluminio.
Éstos son algunos de los usos más comunes de las aleaciones de aluminio.
industria aeroespacial
La industria aeronáutica generalmente requiere aleaciones de aluminio ligeras y resistentes. Estas aleaciones deben tener una excelente relación resistencia-peso y al mismo tiempo encajar perfectamente dentro del rango de presupuesto. Además, el uso de grados de aluminio en aeronaves ayuda a prevenir daños prematuros a la aeronave debido a condiciones ambientales desfavorables.
sector salud
Los productos de aluminio han ayudado a la industria de la salud a mantener su alto nivel de limpieza y biocompatibilidad. Varios instrumentos médicos, como los quirúrgicos y ortopédicos, están fabricados con diferentes tipos de aluminio. Los fabricantes también fabrican otros dispositivos de uso general, como bandejas y contenedores de aluminio.
Industria automobilística
Los fabricantes de vehículos utilizan calidades de aluminio para fabricar vehículos ideales que sean ligeros, respetuosos con el medio ambiente y duraderos. Los fabricantes utilizan diversas piezas de aluminio fundido a presión en los automóviles para hacerlos maniobrables y robustos debido a la alta durabilidad y las propiedades livianas de las aleaciones de aluminio.
Ingeniería eléctrica y electrónica
Los fabricantes de productos electrónicos de consumo utilizan continuamente varios tipos de aleaciones de aluminio en la fabricación de productos debido a su alta conductividad térmica. Los fabricantes aprovechan la excelente conductividad térmica del aluminio al producir componentes como componentes de refrigeración de procesadores gráficos y disipadores de calor.
¿Cómo se reconocen los grados de aleaciones de aluminio?
Generalmente, puede identificar la aleación de aluminio utilizando una plantilla de identificación de 4 dígitos. Cada número en la tabla de clasificación del aluminio representa un aspecto diferente del metal aleado y generalmente se escribe antes del elemento de metal puro para mayor claridad. Ejemplo: aluminio 5052.
Los números representan unidades separadas, como aleación de acero, aleación de titanio u otras aleaciones. A continuación se muestra un desglose del principal elemento de aleación que representa cada primer dígito:
- “1” significa que no hay elementos de aleación y es aluminio puro.
- “2” significa cobre
- “5” significa magnesio
- “6” significa magnesio y silicio
- “7” significa zinc
- "8" está reservado para todos los demás componentes de aleación.
Tenga en cuenta que estos números pueden identificar la lista completa de aleaciones de aluminio. Por ejemplo, si "2" representa cobre, todas las aleaciones de aluminio y cobre se denominan "serie 2xxx".
Además, el segundo dígito indica si la liga tiene condiciones especiales y si ha cambiado de su estado original. Sin embargo, el dígito sigue siendo "0" si no hay cambios especiales. El tercer y cuarto dígito se utilizan normalmente para serializar y diferenciar ligas individuales.
Una serie 1xxx (aluminio puro que contiene exactamente 99% de aluminio), donde los dos últimos dígitos indican el contenido mínimo de aluminio por encima del 99%. Por ejemplo, el aluminio 1060 contiene al menos un 99,60 % de aluminio puro.
Diferentes grados de aleaciones de aluminio.
Para uso industrial están disponibles siete aleaciones base diferentes en el rango 1xxx a 7xxx. Cada uno con una combinación numérica única y diferentes proporciones y pares. Aquí está la lista de aleaciones de aluminio estándar para uso industrial:
Serie 1xxx
Esta clase de aleaciones se denomina serie de aluminio puro porque se compone de 99% o más de aluminio puro. Estas aleaciones ofrecen una resistencia a la tracción de exactamente 10 a 27 ksi. Generalmente son soldables pero no tratables térmicamente ya que son susceptibles a altas temperaturas.
Estas aleaciones tienen una excelente conductividad eléctrica y térmica. Además, su excelente resistencia a la corrosión los hace ideales para la fabricación de tanques y tuberías para productos químicos.
Serie 2xxx
El cobre es el principal elemento de aleación de la serie 2xxx, con cantidades importantes de magnesio, manganeso, silicio y otros elementos. El cobre, el principal elemento de aleación del tipo de aluminio de la serie 2xxx, tiene una resistencia a la tracción de 27 a 62 ksi. Estos grados son altamente mecanizables y mantienen una alta resistencia en un amplio rango de temperaturas, lo que los hace adecuados para la industria aeroespacial.
Aunque las aleaciones de la serie 2xxx son fuertes y resistentes, tienen menor resistencia a la corrosión que otros tipos de aleaciones de aluminio. Por lo tanto, puede considerar recubrir o pintar estas aleaciones de aluminio para mejorar su vida útil.
Serie 3xxx
El grado de aluminio de la serie 3xxx contiene magnesio y manganeso como principal elemento de aleación. Proporciona al aluminio una excelente resistencia mecánica, que mantiene en un rango de temperatura más amplio que el aluminio puro.
Estos tipos de aluminio normalmente no se pueden tratar térmicamente y tienen resistencias a la tracción que oscilan entre 16 y 41 ksi. La aleación 3004 es un excelente ejemplo de aleación adecuada para envasar productos de consumo de esta clase.
serie 4xxx
El grado de aluminio de la serie 4xxx es la única categoría que incluye aleaciones de aluminio tratables térmicamente y no tratables térmicamente. Cuando se agrega silicio al aluminio como elemento de aleación primario, se reducen los puntos de fusión y se mejora la fluidez de las aleaciones de la serie 4xxx en su forma fundida/líquida. Aunque el silicio no es inherentemente tratable térmicamente, algunas aleaciones de silicio contienen cobre o magnesio, lo que hace que respondan positivamente al tratamiento térmico.
serie 5xxx
La serie 5xxx tiene magnesio como principal elemento de aleación. Estas aleaciones de aluminio suelen ser muy fuertes, muy resistentes a la corrosión y a los álcalis, perfectas para aplicaciones marinas y se pueden soldar fácilmente. Debido a su alta conformabilidad, se pueden perforar, doblar, enrollar, estirar y torcer fácilmente.
El aluminio 5083 es un excelente ejemplo de un grado de aluminio de la serie 5xxx que se usa ampliamente para aplicaciones industriales debido a su resistencia al agua de mar y diversos químicos industriales.
serie 6xxx
Las aleaciones 6xxx se componen de magnesio y silicio, que forman siliciuro de magnesio. Estas aleaciones de aluminio son fácilmente moldeables, soldables y tratables térmicamente. La aleación 6061 es la aleación de aluminio más común de la serie 6xxx y tiene una excelente resistencia a la corrosión y buena resistencia. Por lo tanto, se utiliza a menudo para fabricar estructuras de barcos y camiones.
Fundido versus aleaciones fundidas Aleaciones forjadas: ¿Cuáles son las diferencias?
Las aleaciones fundidas y las aleaciones forjadas son las principales categorías de aleaciones de aluminio. Existen varias diferencias significativas entre las aleaciones de aluminio fundido y forjado.
elementos de aleación de metal
Las aleaciones forjadas contienen menos metales que las aleaciones fundidas. En general, las aleaciones forjadas contienen ≤4% de elementos de aleación en comparación con >22% de las aleaciones fundidas. Aunque esta diferencia pueda parecer intangible, tiene un mayor impacto en las propiedades materiales de estas aleaciones.
La ductilidad de una aleación de aluminio disminuye cuando se añaden otros elementos de aleación. Esto hace que la mayoría de las aleaciones fundidas sean susceptibles a una fractura frágil. Por otro lado, se puede aumentar la resistencia, la resistencia a la corrosión y la conductividad de las aleaciones de aluminio forjado añadiendo varios elementos de aleación manteniendo al mismo tiempo su flexibilidad y otras propiedades positivas.
Técnicas de fabricación
Sin embargo, la mayor diferencia entre estas dos categorías está en la tecnología de fabricación por la que pasan estas aleaciones antes de crear el producto final. Las aleaciones fundidas generalmente dejan el molde con la forma sólida precisa y deseada.
Las aleaciones forjadas, por otro lado, requieren varios cambios en su forma sólida. Por lo tanto, las diferencias en la fabricación suelen tener un impacto significativo en las posibles formas y propiedades físicas de los productos finales.
Características
Las aleaciones de aluminio fundido tienen puntos de fusión más bajos y menor resistencia a la tracción que el aluminio forjado. El aluminio-silicio es la aleación de aluminio más utilizada porque su alta concentración de silicio facilita la fundición. El aluminio forjado es el más utilizado y los fabricantes producen productos mediante extrusión o laminado de aluminio.
Tipos de aleaciones de aluminio comúnmente utilizadas para el mecanizado.
Esta sección explica los diferentes tipos de aleaciones de aluminio que puede utilizar para mecanizar sus productos.
Aluminio 6061
El aluminio 6061 tiene silicio y magnesio como componentes principales. Su fuerza, resistencia a la corrosión, soldabilidad y tratabilidad térmica lo hacen adecuado para diversas aplicaciones. Se adapta bien a la tecnología de extrusión y la aplicación del templado T6 ayuda a hacerlo más resistente y duradero. Asimismo, se puede anodizar bien para obtener un acabado estético mejorado.
Aluminio 7075
La aleación de aluminio 7075 es una aleación fuerte con excelente resistencia, similar al acero. Sus elementos de aleación más importantes son el cobre y el zinc. Se utiliza en aplicaciones que requieren una excelente resistencia, como naves espaciales, aviones, etc. Aunque no es soldable, es fuerte, moderadamente soldable y resistente al estrés.
Aluminio 5052
El aluminio 5052 es una aleación confiable con excelente resistencia a la corrosión y resistencia moderada. Es ideal para aplicaciones de agua salada porque la aleación no contiene cobre. Los equipos marinos son la pieza más común fabricada con aluminio 5052. Sin embargo, el 5052 pertenece a la clase de aleación de aluminio 5xxx y, por lo tanto, no puede tratarse térmicamente.
Aluminio 6063
La aleación de aluminio 6063 está compuesta de magnesio y silicio y a menudo se le llama aluminio arquitectónico debido a su resistencia moderada y alta ductilidad. Es muy compatible con el moldeado. Además, el aluminio 6063 es altamente resistente a la corrosión debido a su composición de siliciuro de magnesio.
Las piezas comunes fabricadas con aluminio 6063 incluyen productos arquitectónicos, muebles, tuberías, etc. El aluminio grabado con láser también es compatible con este tipo de aluminio.
Consideraciones para elegir el tipo correcto de aleación de aluminio
Elegir el tipo de aluminio adecuado para su proyecto es fundamental para lograr resultados óptimos. Estos son los factores más importantes que debe considerar antes de elegir una aleación de aluminio.
1. Evaluar la maquinabilidad
La clasificación de maquinabilidad de una aleación de aluminio indica la compatibilidad del material con los procesos de mecanizado de aluminio CNC. Es útil saber que el aluminio 6061-T6, el aluminio 2011 y el aluminio 7075 son aleaciones adecuadas con índices de maquinabilidad de altos a moderados. Por lo tanto, puede utilizar estos materiales para producir piezas complejas con requisitos complicados.
2. Costos y disponibilidad de materiales
Al elegir un material para su proyecto, es importante considerar el costo de la aleación de aluminio. Encuentre un equilibrio entre su presupuesto y costo de material con las propiedades ideales para su proyecto. De esta manera creará una base eficiente para su proceso de producción.
Además, los precios del grado de aluminio seleccionado determinan la disponibilidad de la aleación de aluminio. Un tipo escaso de aluminio ralentiza el proceso de fabricación. Por ejemplo, el aluminio 7075 ofrece una excelente maquinabilidad pero es extremadamente caro. Por otro lado, el aluminio 6061 es mucho más económico y tiene menor dureza y resistencia a la tracción, lo que facilita el mecanizado.
3. Tratamiento térmico
El tratamiento térmico implica el tratamiento de aleaciones de aluminio a temperaturas extremas para mejorar su resistencia y durabilidad. Por lo tanto, debes averiguar qué series de aluminio son tratables térmicamente y cuáles no.
Sin embargo, es útil saber que las aleaciones de aluminio de las series 2xxx, 6xxx y 7xxx son tratables térmicamente. Puede tratar térmicamente piezas fabricadas con estas aleaciones para mejorar la resistencia de los productos terminados.
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Concluyendo
El aluminio es un material metálico de uso común con propiedades versátiles que dependen de la composición elemental. Los distintos tipos de aleaciones de aluminio tienen diferentes propiedades, lo que las hace adecuadas para diferentes aplicaciones. Por eso, es importante comprender las diferencias entre estas aleaciones de aluminio para elegir el material ideal para sus proyectos.
Preguntas frecuentes
¿Se oxidan las aleaciones de aluminio?
La calidad de todos los materiales metálicos se deteriora con el tiempo si no se cuidan adecuadamente. Aunque el aluminio no se oxida, existe una alta probabilidad de corrosión. Sin embargo, la capa de óxido de aluminio de la superficie protege el material de la corrosión.
¿Qué aleación de aluminio entre 6061 y 7075 es más fácil de mecanizar?
La aleación de aluminio 6061 tiene varias ventajas en comparación con el aluminio 7075 al considerar el proceso de fabricación. Esto se debe a que el 6061 tiene menor dureza y resistencia a la tracción y, por lo tanto, es más fácil de mecanizar que el 7075.
