El aluminio es el metal más común del planeta, por lo que es lógico que se utilice ampliamente en la fabricación y producción de piezas. Pero ¿se usa tanto solo porque es fácil de encontrar? ¡Claro que no! El aluminio es incluso superior al acero en cuanto a relación resistencia-peso. Los diferentes grados de aleaciones de aluminio son flexibles y fáciles de procesar. Por lo tanto, se utilizan en una amplia gama de aplicaciones.
Como se mencionó anteriormente, existen diferentes grados de aluminio, cada uno con sus propias propiedades. Por lo tanto, este artículo servirá como guía para elegir un material. Primero, describirá los diferentes grados de aluminio, sus usos y cómo funcionan. Además, describirá los diferentes tipos de mecanizado de muestra que se pueden realizar con cada grado de aluminio. Continúe hasta el final para aprender a seleccionar rápidamente el mejor grado de metal para la fabricación de piezas.
Tabla de contenido
Propiedades del aluminio
Las aleaciones de aluminio se componen principalmente de aluminio, pero también se les añade cobre, zinc, magnesio y silicio para mejorar ciertas propiedades específicas. Los diferentes grados de aleaciones de aluminio se basan en su composición química, y cada grado ofrece sus propias ventajas para distintos usos. El tipo de aleación de aluminio utilizado es fundamental para el prototipado rápido, ya que afecta a la eficacia del prototipo final, su coste y su cumplimiento de los requisitos.
- Propiedades físicas. El aluminio puro es un metal muy blando. Sin embargo, las aleaciones de aluminio son muy resistentes. Debido a su densidad relativamente baja, las aleaciones de aluminio presentan la mejor relación resistencia-peso de todos los metales. Además, son resistentes al frío y a la corrosión.
- Propiedades térmicas y eléctricas. El aluminio es un buen material para la fabricación de componentes de intercambio de calor en automóviles debido a su alta conductividad térmica. Además, diferentes aleaciones de aluminio pueden conducir y resistir la electricidad. Por lo tanto, algunas aleaciones de aluminio pueden utilizarse para fabricar cables eléctricos, mientras que otras se emplean donde se requiere resistividad.
- Propiedades mecánicas. La resistencia a la tracción del aluminio puede ser alta o baja, dependiendo del grado. Algunos aluminios tienen una resistencia a la tracción de hasta 100 ksi, mientras que otros son de tan solo 1,5 ksi.
- Reflectancia. Si se pule el aluminio, se puede lograr una superficie muy brillante. Como resultado, las aleaciones de aluminio son excelentes para reflejar la energía radiante, una cualidad deseable en muchas lámparas y accesorios decorativos.
Ventajas y desventajas del aluminio para fines de mecanizado
El aluminio es un metal muy útil que se puede utilizar de muchas maneras. Algunas de sus propiedades lo hacen muy popular para mecanizadoSin embargo, como todas las cosas buenas, el aluminio tiene ventajas y desventajas.
Ventajas del aluminio en el mecanizado
Resistencia a la corrosión
El aluminio no se oxida ni se corroe. Una capa protectora de óxido de aluminio se forma rápidamente en la superficie de las aleaciones de aluminio, lo que las ayuda a resistir la corrosión causada por la intemperie. Si el aluminio recibe un buen tratamiento superficial y un mantenimiento regular, no se corroerá ni siquiera en los entornos más hostiles. Gracias a esta propiedad, se puede utilizar para fabricar componentes expuestos a condiciones ambientales adversas.
Bajo costo
El aluminio no tiene el menor costo de producción, pero considerando sus ventajas, su costo es bastante bajo. Esto significa que es más económico que otros metales con las mismas ventajas y es la mejor opción en la mayoría de los casos.
Fuerte y ligero
El aluminio es el metal con la mejor relación resistencia-peso y, por lo tanto, es muy resistente. Por ello, se puede utilizar donde se necesita resistencia adicional. Esta alta relación resistencia-peso indica que esta resistencia no se consigue a costa del peso. Las aleaciones de aluminio se utilizan para piezas mecánicas que necesitan ser lo más ligeras posible, pero a la vez muy resistentes. Esto se debe a que las aleaciones de aluminio son casi tres veces más densas que el acero.
Reciclabilidad
El aluminio se puede reciclar una y otra vez. Además, es más fácil de reciclar que muchos otros metales, lo que lo convierte en una buena opción para el medio ambiente.
Se puede utilizar para la fabricación rápida de moldes.
Un método de producción llamado "herramientas rápidas" se ha popularizado. Esto se debe a que ahorra costos y reduce los plazos de entrega. El aluminio es un material comúnmente utilizado para la fabricación rápida de moldes. Las aleaciones de aluminio son fáciles de formar y no cuestan mucho.Las razones por las que los fabricantes lo prefieren son obvias.
No necesita mantenimiento excesivo
Las piezas de aluminio mantienen su calidad y rendimiento incluso en las condiciones más adversas. Por lo tanto, son una excelente opción para piezas que requieren un mantenimiento regular difícil. Además, el aluminio también puede soportar temperaturas extremadamente bajas sin romperse ni agrietarse.
Personalizable
Gracias a su facilidad de trabajo, el aluminio se puede moldear en casi cualquier forma. El aluminio no solo se pinta bien, sino que su superficie retiene bien la mayoría de los acabados.
Desventajas del aluminio en el mecanizado
- Conductividad fácil. Esto presenta ventajas y desventajas, según su uso. Sin embargo, implica que las aleaciones de aluminio no pueden utilizarse en ciertas aplicaciones donde la resistencia eléctrica es importante.
- Punto de fusión bajo. Dado que el aluminio tiene un punto de fusión bajo, no es adecuado para su uso en lugares con altas temperaturas. Sin embargo, existen algunas aleaciones de aluminio que pueden solucionar este problema.
Grados de aleación de aluminio
Hay dos tipos principales de aleaciones de aluminio: aleaciones forjadas y aleaciones fundidas.
Aleaciones forjadas
En general, estos tipos de aleaciones de aluminio son más resistentes que los metales fundidos. También utilizan el método de cuatro dígitos, pero sin punto decimal. El primer dígito indica el elemento de aleación principal, al igual que el nombre del hierro fundido. Si no es cero, el segundo número indica que la aleación ha cambiado, y los dos últimos números indican a qué aleación de la serie pertenece. A continuación, se muestra una lista de las siete series de aleaciones de forja:
Serie 1xxx
Estas aleaciones de aluminio a veces se denominan "aluminio puro" porque deben contener al menos aluminio 99%. No son muy resistentes, pero los maquinistas las prefieren porque no se oxidan y tienen buena energización. También se pueden soldar, pero el maquinista debe tener mucho cuidado, ya que tienen un punto de fusión muy bajo.
Serie 2xxx
El cobre es el elemento principal de esta serie. El mejor método para tratar estos metales es el tratamiento térmico en solución sólida. Como resultado, las aleaciones de esta serie son muy resistentes y duras, pero no tan resistentes a la corrosión como las de otras series. Por esta razón, cuando es necesario utilizar estas aleaciones en zonas propensas a la corrosión, el maquinista suele aplicarles una pintura o un recubrimiento de metal inoxidable.
Serie 3xxx
El manganeso es el principal elemento que compone estas aleaciones. No son muy fuertes, pero tienen muy buena resistencia al calor y a la oxidación, lo que las hace ideales para su uso como herramientas de cocina. Estas series de aluminio se utilizan comúnmente en centrales eléctricas y automóviles como piezas de repuesto.
Serie 4xxx
Las aleaciones de la serie 4xxx se utilizan como metales de aportación en soldadura debido a su bajo punto de fusión. En estas series, el metal está hecho de una mezcla de aluminio y silicio.
Serie 5xxx
Estas aleaciones de aluminio no se pueden calentar, pero poseen la mayor resistencia a la tracción. Su principal elemento de aleación es el magnesio. Por ello, no se oxidan y son fáciles de soldar, lo que las convierte en una excelente opción para vehículos navales y componentes de equipos. Además, su resistencia máxima a la tracción se encuentra entre 18 ksi y 51 ksi.
Serie 6xxx
Las aleaciones de esta serie presentan una buena resistencia a la corrosión. Su resistencia máxima a la tracción se sitúa entre 18 ksi y 58 ksi. El magnesio y el silicio son los principales elementos de aleación en esta combinación de oros. Estas aleaciones se utilizan para recubrimientos sobre metales propensos a la corrosión. Estos metales también contienen magnesio y silicio, lo que produce siliciuro de magnesio. Este material puede calentarse en solución, lo que lo hace más resistente.
Serie 7xxx
El zinc es el principal elemento de aleación en estas aleaciones de aluminio. Presentan la mayor resistencia a la tracción de todas las aleaciones de aluminio, con valores que oscilan entre 32 y 88 ksi. Este tipo de metal es utilizado por los maquinistas para fabricar herramientas y piezas de engranajes sometidas a mayores tensiones, como engranajes deportivos y aeroespaciales. Además del aluminio, se pueden añadir otros metales como el cobre para modificar el funcionamiento del aluminio forjado.
Aleaciones fundidas
Estas aleaciones pueden tratarse con o sin calor. Utilizan el método de cuatro dígitos, con un punto decimal antes del último. El primer número indica los elementos principales que componen el metal. Los dos siguientes indican el tipo de material y el número después del punto decimal indica si se trata de un lingote o de una pieza fundida.
Diferencias entre aleaciones forjadas y fundidas
- La resistencia a la tracción de las aleaciones fundidas suele ser menor que la de las aleaciones forjadas debido a la dificultad de eliminar defectos durante la proceso de fundición.
- Por el mismo peso, las aleaciones fundidas cuestan menos que las aleaciones forjadas.
- Las aleaciones de aluminio forjado son más fáciles de mecanizar que los metales fundidos.
- Las piezas fabricadas con aleaciones de aluminio forjado pueden tener un mejor acabado superficial que las piezas fabricadas con metal fundido.
Tipos comunes de aluminio
Aluminio 6061-T6
Esta aleación de aluminio pertenece a la serie 6xxx, como su nombre indica. Dado que el segundo número es cero, sabemos que se trata de aluminio industrial con diversas impurezas. Los dos últimos números, 61, indican la composición de este metal: 97,91 TP5T de aluminio, 0,61 TP5T de silicio, 1,01 TP5T de magnesio, 0,21 TP5T de cromo y 0,281 TP5T de cobre.
En este caso, T6 indica tratamiento térmico de solución y envejecimiento. Se requieren 40 ksi para estirar el aluminio 6061 y 45 ksi para descomponerlo por completo. Esto significa que el metal es muy resistente y puede utilizarse en estructuras de construcción. El aluminio 6061 no se oxida. Se utiliza principalmente en la fabricación de piezas de automoción, intercambiadores de calor y electrónica.
Aluminio 7075-T6
El número de serie del aluminio 7075, 7xxx, indica que el zinc es su principal elemento de aleación y que este metal posee una alta resistencia a la tracción. Está compuesto principalmente de aluminio (90%), zinc (5.6%), manganeso (2.5%), cobre (1.6%) y manganeso (0.23%). El aluminio 7075 es una de las aleaciones de aluminio más resistentes y ligeras. Tiene una densidad de 2.81 g/cm³ y una resistencia máxima a la tracción de 83 ksi. Además, el número T6 indica que está tratado térmicamente. Este metal se utiliza comúnmente en la fabricación de engranajes de máquinas herramienta y componentes aeronáuticos.
Aluminio 5052
El aluminio 5052 es bastante resistente y tiene una excelente resistencia a la corrosión. Al no contener cobre, es muy útil en aplicaciones de agua salada. Al pertenecer a la serie 5xxx, no se calienta ni se deforma. Esta aleación se utiliza comúnmente para fabricar piezas de herramientas marinas.
Aluminio 6063
El aluminio 6063, también conocido como aluminio decorativo, es una aleación de aluminio hecha de magnesio y silicio. Esta aleación es moderadamente resistente y dúctil, lo que la hace ideal para la fabricación de moldes. Presenta una alta resistencia a la corrosión y puede utilizarse en exteriores gracias a su bajo contenido de cobre y siliciuro de magnesio. El metal utilizado para fabricar estas piezas puede emplearse en materiales de construcción, tuberías y muebles.
¿Cómo elegir el grado correcto de aluminio?
Puede elegir entre diferentes grados de aluminio. Cada grado de aluminio tiene propiedades diferentes, como soldabilidad, resistencia y resistencia a la corrosión. Puede elegir el grado de aluminio según las características importantes que necesite para su caso de uso. Antes de tomar una decisión, considere los siguientes puntos.
Entendiendo su clasificación de maquinabilidad
Clasificar la facilidad de mecanizado de una aleación de aluminio le dará una idea de su compatibilidad con una máquina CNC. Una aleación de aluminio fácil de mecanizar es fácil de cortar y acabar. Por lo tanto, puede utilizarse para fabricar piezas complejas. Por ejemplo, el aluminio 2011 es muy fácil de mecanizar.
Costo y disponibilidad
Una de las consideraciones más importantes al elegir un grado de aluminio para un trabajo es el costo de la aleación. Un paso crucial al iniciar el proceso de producción es encontrar la relación entre el costo objetivo y las mejores propiedades dentro de ese rango de precios. La disponibilidad del grado de aluminio seleccionado también depende de su precio. La disponibilidad también es fundamental, ya que las aleaciones de aluminio raras y difíciles de conseguir pueden ralentizar el proceso de producción.
¿Qué tan práctico es?
Esto se refiere a la facilidad con la que se forma una aleación de aluminio específica. Las aleaciones con alta ductilidad son fáciles de trabajar y se utilizan principalmente donde se requiere resistencia a la fatiga, como en componentes de aviación.
¿Se puede soldar?
Es importante considerar la soldabilidad de una aleación si la pieza fabricada debe soldarse a otras piezas. Si se requiere soldadura, el aluminio 3003 es una buena opción.
Resistencia a la corrosión
El lugar de uso de la pieza determina si debe ser resistente a la corrosión. Por ejemplo, las piezas utilizadas en entornos químicos o marinos deben ser altamente resistentes a la corrosión.
¿Puede ser tratado térmicamente?
El temple del aluminio implica calentarlo a temperaturas muy altas o muy bajas. Este proceso, llamado tratamiento térmico, lo fortalece. Debe tener en cuenta qué series de aleación de aluminio se pueden calentar y cuáles no.
¿Qué tan fuerte es?
La fuerza que una aleación puede soportar antes de deformarse depende de su resistencia. Es natural utilizar aluminio de alta resistencia para piezas sometidas a altas fuerzas.
Dependiendo del proyecto, es posible que también necesite usar acero. Entonces, ¿cómo elegir el grado de acero adecuado? Puede consultar la Guía de selección de acero inoxidable 304 y 316 para obtener ayuda profesional.
Diferentes usos del aluminio
El aluminio tiene múltiples usos en diversas industrias. A continuación, se presentan algunos de los sectores donde se utilizan comúnmente productos y piezas de aluminio:
Campo médico
Las piezas y productos de aluminio son muy comunes en industrias que requieren limpieza y biocompatibilidad. Las herramientas médicas, como los instrumentos quirúrgicos y ortopédicos, se fabrican con diferentes tipos de aluminio. Además, el aluminio es un componente importante de algunos artículos de uso diario, como bandejas y cubos.
Aeroespacial
Los materiales utilizados para construir aviones deben ser ligeros y resistentes. El aluminio es ideal para este propósito gracias a su ligereza y alta resistencia. Por ello, puede soportar el mismo peso que otros metales más resistentes. Además, gracias a su alta resistencia a la corrosión, puede ayudar a proteger los aviones de daños cuando se exponen a las inclemencias del tiempo.
Industria eléctrica
Las empresas que fabrican productos electrónicos de consumo suelen utilizar aleaciones de aluminio debido a su excelente conductividad térmica. Componentes eléctricos como radiadores y componentes de refrigeración para sistemas gráficos utilizan aleaciones de aluminio.
Industria automotriz
Los mejores automóviles deben ser ligeros, duraderos y ecológicos. Las aleaciones de aluminio logran esto gracias a su ligereza y resistencia. Por lo tanto, los automóviles pueden ser flexibles y resistentes. Además, las piezas de aluminio se pueden reciclar, lo que hace que los automóviles con piezas de aluminio sean más ecológicos.
Conclusión
El aluminio es un metal muy flexible que cambia sus cualidades al mezclarse con otros elementos. Los distintos tipos de aluminio también son adecuados para diferentes negocios debido a sus distintas propiedades. Sin embargo, con la amplia variedad de aleaciones de aluminio disponibles, puede resultar difícil decidir qué aleación de aluminio utilizar en el diseño de su muestra.
En Yonglihao Machinery podemos ayudarte elige el mejor material Para su trabajo de mecanizado. Contáctenos hoy mismo y le ayudaremos con la selección de materiales. Al seleccionar materiales, también es importante comprender las propiedades de las diferentes aleaciones y su rendimiento en diferentes aplicaciones. Puede consultar Acero inoxidable 316 y 316L en prototipado rápido para obtener información más especializada.