¿Qué es el aluminio? Resumen del material y consideraciones de diseño

Aluminio , también llamado Aluminio , es el metal no ferroso más utilizado debido a sus características únicas que no se encuentran en los metales basados en hierro. Comprender sus características y seleccionar la aleación adecuada, el método de procesamiento y el tratamiento térmico son cruciales al diseñar productos. Vamos a ’explorar los diferentes tipos y propiedades del aluminio.

Características principales del aluminio

El aluminio posee varias características excelentes, entre ellas: ligero, resistente, resistente a la corrosión, maleable, alta conductividad térmica, alta conductividad eléctrica, reciclable, no magnético, resistente a bajas temperaturas, reflectante del calor y la luz, visualmente atractivo y no tóxico.

Ligero

El aluminio tiene una densidad específica de aproximadamente 2,7, aproximadamente un tercio que la del acero. Su ligereza lo hace muy deseable en industrias como el transporte (aeronaves, satélites y trenes bala), la construcción y la electrónica (teléfonos móviles).

Fuerte

Aleando aluminio puro con otros metales se puede mejorar su resistencia específica. Aleaciones como la serie 7000, que se tratan térmicamente con zinc y magnesio añadidos, presentan una excelente resistencia. El A7075 (duraluminio extra super), por ejemplo, se utiliza ampliamente en componentes de aeronaves.

Resistente a la corrosión

El aluminio reacciona fácilmente con el oxígeno, formando una capa de óxido densa en su superficie que actúa como una capa protectora, previniendo la corrosión. Su alta resistencia a la corrosión lo hace ideal para aplicaciones marinas, construcción naval y arquitectónicas. También hay informes de que no presenta problemas incluso después de 30 años de uso en zonas expuestas a brisas marinas.

Funcional

El aluminio es altamente maleable, lo que lo hace adecuado para diversos métodos de procesamiento. Su bajo punto de fusión y buenas características de fluidez lo hacen ideal para fundición. Puede cortarse y soldarse fácilmente, permitiendo la creación de una amplia variedad de formas, desde formas de paredes delgadas, como el papel de aluminio, hasta formas complejas.

Alta Conductividad Térmica

Aluminio ’su conductividad térmica es aproximadamente tres veces mayor que la del hierro, lo que lo hace ideal para su uso en radiadores de automóviles, intercambiadores de calor y radiadores para dispositivos electrónicos.

Alta Conductividad Eléctrica

El aluminio conduce el doble de corriente que el cobre del mismo peso. Esta propiedad, combinada con su ligereza, lo convierte en un material atractivo para líneas de transmisión de energía. Ayuda a aumentar el espaciamiento entre torres y reducir costos.

Reciclable

El aluminio no se deteriora fácilmente, incluso después de un uso prolongado, y tiene un punto de fusión bajo, lo que facilita su reciclaje mediante la fusión del producto después de su uso. Reciclar aluminio requiere solo el 3 % de la energía necesaria para fabricar productos nuevos, y la calidad del aluminio reciclado es casi equivalente a la de los productos nuevos.

No magnéticos

El aluminio es no magnético y no se ve afectado por los campos magnéticos que lo rodean. Esta propiedad lo hace adecuado para su uso en antenas parabólicas, equipos médicos, brújulas magnéticas y productos relacionados con la superconductividad. Además, es más económico que otros materiales no magnéticos como el oro, la plata y el cobre.

Resistente a Bajas Temperaturas

Incluso bajo temperaturas extremadamente bajas, como la del nitrógeno líquido (-196 °F) y el oxígeno líquido (-183 °F), el aluminio mantiene su resistencia y puede incluso aumentarla. Esta propiedad lo hace adecuado para su uso en plantas de bajas temperaturas, tanques de GNL (gas natural licuado), exploración espacial y biotecnología.

Refleja el Calor y la Luz

El aluminio tiene la capacidad de reflejar rayos infrarrojos, rayos ultravioleta y ondas electromagnéticas. Aumentar su pureza o aplicar un acabado espejo puede mejorar aún más su reflectancia, lo que lo hace adecuado para su uso en reflectores de calefacción, trajes espaciales y espejos poligonales.

Atractivo visual

El aluminio posee una belleza natural, que puede realzarse mediante tratamientos superficiales como el tratamiento Alumite. También puede colorearse mediante coloración electrolítica, lo que lo hace adecuado para su uso en fachadas de edificios y materiales de embalaje.

No tóxico

El aluminio no reacciona con los alimentos y es no tóxico. Incluso si se ingiere, más del 99 % se excreta del cuerpo, sin causar daño al suelo. Se utiliza comúnmente en envases para alimentos y medicamentos, así como en dispositivos médicos.

Consideraciones al usar aluminio

Aunque el aluminio tiene muchas características excelentes, también hay algunas consideraciones:

Menor resistencia en comparación con el acero

Aunque el aluminio tiene una excelente resistencia específica, su resistencia es menor que la del acero. Es adecuado para estructuras blandas y flexibles, como alas de aviones, pero puede no ser adecuado para piezas que requieren alta resistencia, como engranajes.

Consideraciones de corrosión

Aunque el aluminio es resistente a la oxidación, puede corroerse en ambientes salinos o cuando entra en contacto con metales diferentes. Para prevenir la corrosión, puede ser necesario un tratamiento alúmite.

Alto coeficiente de dilatación lineal

El aluminio tiene un coeficiente de dilatación lineal casi el doble que el de los materiales a base de hierro. Las piezas que experimentan grandes tensiones térmicas y que se calientan y enfrían repetidamente pueden sufrir fallos por fatiga térmica.

Sin límite de fatiga

A diferencia de los materiales ferrosos, el aluminio no tiene un límite de fatiga —el límite inferior de tensión al cual no ocurre la fatiga del metal. Por lo tanto, durante el diseño, es necesario comparar la tensión fluctuante que ocurre durante el uso con el diagrama SN para asegurar que no haya problemas de resistencia incluso si se desarrollan grietas durante la vida útil esperada del producto.

Difícil de soldar

Aluminio ’la película de óxido de aluminio tiene un punto de fusión elevado de aproximadamente 3632 °F, por lo que debe eliminarse antes de la soldadura. Además, la alta conductividad térmica del aluminio y su bajo punto de fusión hacen que el calor durante la soldadura se transmita rápidamente al metal base, lo que podría provocar que este se derrita. La soldadura del aluminio requiere un control cuidadoso de la velocidad de la pistola de soldadura. Para obtener los mejores resultados, considere utilizar una empresa con experiencia comprobada en la soldadura de aluminio. ’la alta conductividad térmica del aluminio y su bajo punto de fusión hacen que el calor durante la soldadura se transmita rápidamente al metal base, lo que podría provocar que este se derrita. La soldadura del aluminio requiere un control cuidadoso de la velocidad de la pistola de soldadura. Para obtener los mejores resultados, considere utilizar una empresa con experiencia comprobada en la soldadura de aluminio.

Tipos típicos de aluminio

El aluminio puro tiene baja resistencia, por lo que normalmente se le añaden otros metales para formar una aleación. Al agregar hierro, zinc, magnesio, cobre, etc. al aluminio, se pueden crear diversos tipos de aleaciones.

Los materiales de aluminio industriales se clasifican ampliamente en aleaciones de aluminio deformadas y aleaciones de aluminio fundidas, dependiendo del uso del producto final ’el aluminio deformado puede procesarse mediante deformación plástica, mientras que el aluminio fundido se utiliza para fundiciones. Revisemos aquí los tipos de aleaciones de aluminio deformadas. ’los tipos de aleaciones de aluminio deformadas aquí.

Aleaciones de aluminio deformadas

• aleación de aluminio 1050

la aleación de aluminio 1050 (1050 AA) es un grado típico de aluminio puro. Aunque tiene baja resistencia, posee una excelente trabajabilidad y resistencia a la corrosión, lo que la hace adecuada para artículos decorativos y líneas de transmisión de energía.

• aleación de Aluminio 2017

la aleación de aluminio 2017 (2017 AA), también conocida como duraluminio, tiene baja resistencia a la corrosión pero alta resistencia, lo que la hace adecuada para su uso en aviones, automóviles y piezas mecánicas.

• aleación de aluminio 2024

la aleación de aluminio 2024 (2024 AA), o superduraluminio, ofrece una mayor resistencia que la 2017 AA.

• aleación de aluminio 5052

la aleación de aluminio 5052 (5052 AA) tiene excelente resistencia a la corrosión, trabajabilidad y soldabilidad, lo que la convierte en la aleación de aluminio más ampliamente distribuida. Se utiliza para materiales estructurales y piezas de chapa metálica .

• aleación de Aluminio 6061

la aleación de aluminio 6061 (6061 AA) es una aleación de aluminio con excelente resistencia a la corrosión. El tratamiento térmico, como el tratamiento T6, mejora aún más su resistencia a la corrosión.

• aleación de aluminio 6063

la aleación de aluminio 6063 (6063 AA) es una aleación de aluminio con excelente resistencia a la corrosión y propiedades para tratamientos superficiales, utilizada principalmente en productos extruidos como marcos de aluminio y materiales eléctricos.

• aleación de aluminio 7075

la aleación de aluminio 7075 (7075 AA), o duraluminio extrafuerte, tiene la mayor resistencia entre las aleaciones de aluminio. Ampliamente utilizada en aeronaves, ha sido fundamental en la construcción aeronáutica, incluyendo contribuciones significativas al rendimiento de los aviones durante tiempos de guerra.