Introducción

Piezas de fundición a presión de aluminio

Factores que influyen en la resistencia de las aleaciones de aluminio

• Cobre: El cobre es un elemento de aleación común en las aleaciones de aluminio. Las aleaciones con una cantidad significativa de cobre, como la serie 2000 (p. ej., 2024), son conocidas por su alta resistencia. El cobre forma compuestos intermetálicos dentro de la matriz de aluminio, que actúan como barreras al movimiento de las dislocaciones en la estructura cristalina. Esta resistencia al movimiento de dislocación da como resultado una mayor fuerza.

• Magnesio y Silicio: En aleaciones como la serie 6000 (por ejemplo, 6061), se añaden magnesio y silicio. Estos elementos se combinan para formar precipitados de magnesio-silicio (Mg₂Si). Estos precipitados fortalecen la aleación mediante un proceso llamado endurecimiento por precipitación. Cuando la aleación se trata térmicamente, se forman estos finos precipitados que impiden el movimiento de las dislocaciones, aumentando así la resistencia de la aleación.

• Zinc: Las aleaciones de aluminio de la serie 7000, que contienen zinc como elemento de aleación principal, se encuentran entre las aleaciones de aluminio más resistentes. El zinc, a menudo en combinación con otros elementos como magnesio y cobre, puede crear precipitados muy complejos y difíciles de mover. Esto hace que la 7075, una popular aleación de la serie 7000, sea extremadamente resistente y adecuada para aplicaciones de alta tensión.

Piezas de fundición a presión de caja de engranajes y motor de carcasa de aluminio

Tratamiento térmico

• Tratamiento térmico de solución: Este es el primer paso en el tratamiento térmico de muchas aleaciones de aluminio. La aleación se calienta a una temperatura específica y se mantiene allí durante un período. Durante este tiempo, los elementos de aleación se disuelven en la matriz de aluminio. Por ejemplo, en una aleación 6061, el magnesio y el silicio se disuelven en la red de aluminio. Esto crea una solución sólida sobresaturada.

• Temple: Después del tratamiento térmico de la solución, la aleación se enfría rápidamente, generalmente enfriándola en agua. Este rápido enfriamiento "atrapa" los elementos de aleación disueltos en la red, creando una estructura metaestable. La aleación se encuentra ahora en un estado relativamente blando, pero tiene potencial para fortalecerse significativamente.

• Envejecimiento: El envejecimiento es el paso final. La aleación enfriada se deja a temperatura ambiente (envejecimiento natural) o se calienta a una temperatura moderada (envejecimiento artificial). Durante el envejecimiento, los elementos de aleación que quedaron atrapados en la red durante el enfriamiento comienzan a formar finos precipitados. Estos precipitados son los que dan a la aleación su mayor resistencia.

• Forja: Las aleaciones de aluminio forjado tienden a tener mayor resistencia en comparación con las aleaciones fundidas. En la forja, el material se moldea bajo alta presión. Este proceso alinea la estructura de grano de la aleación, lo que puede mejorar sus propiedades mecánicas. El flujo continuo de grano en una pieza forjada puede resistir mejor las fuerzas aplicadas, lo que da como resultado una mayor resistencia.

• Extrusión: La extrusión implica empujar la aleación de aluminio a través de una matriz para crear una forma de sección transversal específica. Este proceso también puede mejorar la resistencia de la aleación. La deformación plástica durante la extrusión refina la estructura del grano, fortaleciendo la aleación. Además, el acabado superficial obtenido mediante extrusión puede ser beneficioso para la resistencia a la corrosión, lo que a su vez puede contribuir a la resistencia a largo plazo del componente.

Pieza fundida de metal anodizado

Aplicaciones demostrativasResistencia de la aleación de aluminio

• Estructuras de aeronaves: Las aleaciones de aluminio se utilizan ampliamente en la construcción de aviones. El fuselaje, las alas y el tren de aterrizaje suelen incorporar aleaciones de aluminio de alta resistencia. Por ejemplo, la aleación 7075 se utiliza en largueros de alas de aviones y otros componentes estructurales críticos. Su alta relación resistencia-peso permite la construcción de estructuras livianas pero robustas que pueden soportar las fuerzas extremas experimentadas durante el vuelo, como los diferenciales de presión del aire a gran altitud y las tensiones del despegue y el aterrizaje.

• Componentes del motor: Algunos componentes del motor, como las palas del compresor, están hechos de aleaciones de aluminio. Se utilizan aleaciones resistentes a altas temperaturas, como las de la serie 2000. Estas aleaciones pueden mantener su resistencia incluso cuando se exponen a temperaturas elevadas dentro del motor de un avión.

Pieza de estufa de ruedas de coche de aleación de aluminio

Industria automotriz

• Marcos de vehículos: Muchos automóviles modernos utilizan bastidores de aleación de aluminio para reducir el peso y mejorar la eficiencia del combustible. Comúnmente se utilizan aleaciones como 6061 y 6082. Estas aleaciones ofrecen un buen equilibrio entre resistencia y formabilidad. El bastidor debe ser lo suficientemente resistente para proteger a los pasajeros en caso de colisión, y el uso de aleaciones de aluminio permite diseñar una estructura ligera pero rígida.

• Componentes de suspensión: También prevalecen los componentes de suspensión de aleación de aluminio, como brazos de control y manguetas. Estos componentes deben ser fuertes para soportar las fuerzas ejercidas durante la conducción, incluidos los impactos de carreteras irregulares. El uso de aleaciones de aluminio en estas piezas no sólo reduce el peso no suspendido del vehículo sino que también proporciona la resistencia necesaria para un rendimiento fiable.

La carcasa del radiador de perfil de aluminio muere piezas de fundición de hierro

¿Es fuerte la aleación de aluminio??