Comprendiendo las designaciones de aleaciones de aluminio: Guía práctica

El aluminio es un metal ligero pero increíblemente fuerte, lo que lo convierte en una excelente opción para muchas aplicaciones en las industrias automotriz, aeroespacial y electrónica. Junto con su durabilidad y ligereza física, el aluminio es resistente a la corrosión debido a una fuerte capa de película de óxido que cubre su superficie.

Dado que el aluminio forma fácilmente compuestos con otros elementos químicos, se han desarrollado un gran número de aleaciones de aluminio a lo largo de los años. Para crear una aleación de aluminio y mejorar ciertas cualidades del aluminio base, debe agregar un elemento químico al aluminio puro. Esto requiere una mezcla exhaustiva de estos elementos —como magnesio, silicio, zinc o cobre— con aluminio mientras el metal está fundido. Estos elementos pueden aumentar la resistencia, densidad, trabajabilidad, conductividad eléctrica y más del aluminio.

Las aleaciones de aluminio pueden variar significativamente dependiendo de su composición y temple. Para prevenir confusión, las aleaciones de aluminio se nombran y categorizan según un sistema de numeración de aleaciones de aluminio. Estos sistemas ayudan a diseñadores e ingenieros a familiarizarse con varias aleaciones, sus características y aplicaciones comunes. Esto ayuda a los equipos de producto a elegir la aleación de aluminio y método de fabricación adecuados para una pieza particular.

Números de serie de aluminio forjado

La Asociación del Aluminio estableció el sistema de descripción de aleaciones forjadas en 1954. Cuando el sistema se implementó por primera vez, listaba 75 composiciones químicas —hoy hay más de 530 elementos químicos activos registrados, y este número sigue creciendo.

El sistema de series de aluminio forjado nombra elementos con cuatro dígitos numéricos donde el primer dígito representa el elemento de aleación principal, el segundo dígito indica una modificación de una aleación específica, y el tercer y cuarto dígitos son números arbitrarios asignados a aleaciones específicas en la serie.

Aquí están los agentes de aleación principales en la serie de aluminio forjado:

1xxx — 99,000 aluminio mínimo

Es imposible que el aluminio sea 100 % puro, pero el aluminio en esta categoría de serie forjada contiene al menos 99 % de aluminio. Para todos los propósitos, las aleaciones 1xxx se consideran aluminio puro. Notablemente, esta aleación es la excepción a la regla de nombres de la serie forjada —en nombres de aleación 1xxx, los últimos dos dígitos representan el porcentaje mínimo de aluminio por encima de 99. Por ejemplo, la Aleación 1350 consiste en al menos 99,50 % de aluminio.

El aluminio puro tiene gran resistencia a la corrosión y trabajabilidad, además de alta conductividad eléctrica y térmica. Por esta razón, esta aleación a menudo se usa para aplicaciones eléctricas y químicas. El aluminio puro no es muy fuerte y rara vez se usa para aplicaciones estructurales, pero el endurecimiento por deformación puede aumentar moderadamente la resistencia del material.

2xxx — Cobre

Esta aleación de serie forjada ofrece alta resistencia y rendimiento en un amplio rango de temperaturas y se usa regularmente en aplicaciones aeroespaciales. Una aleación de aluminio para aviones bien conocida es la Aleación 2024. Sin embargo, algunas aleaciones de aluminio-cobre son susceptibles a agrietamiento por corrosión por calor y estrés y se consideran no soldables, mientras que otras aleaciones 2xxx pueden soldarse usando los métodos correctos. 2xxx disminuye la elongación y resistencia a la tracción del aluminio y no ofrece tan buena resistencia a la corrosión como otras aleaciones en la serie forjada.

3xxx — Manganeso

Las aleaciones de aluminio 3xxx se usaron primero solo en ollas y sartenes, pero ahora se usan ampliamente en componentes de intercambiadores de calor para vehículos y plantas de energía. Con buena estabilidad de temperatura y resistencia a la corrosión, las aleaciones en esta categoría son adecuadas para uso en condiciones extremas. 3xxx también permite buena formabilidad y trabajabilidad. 3003 es una aleación de manganeso popular usada para aplicaciones de resistencia moderada que requieren formas complejas.

4xxx — Silicio

El silicio reduce el punto de fusión del aluminio y mejora su fluidez cuando está fundido. Por esta razón, las aleaciones 4xxx a menudo se usan en alambre de soldadura por fusión y como aleaciones de soldadura fuerte. El silicio por sí solo no es tratable térmicamente, pero varias aleaciones 4xxx responden bien a tratamientos térmicos gracias al cobre o magnesio añadidos.

5xxx — Magnesio

Las aleaciones de aluminio en esta categoría son fácilmente soldables y ampliamente usadas para aplicaciones en construcción naval, transporte, construcción de puentes y construcción. Las aleaciones 5xxx ofrecen buena resistencia a la corrosión en ambientes marinos y tienen la resistencia más alta de todas las aleaciones no tratables térmicamente. Sin embargo, las aleaciones 5xxx con más de 3 a 3,5 % de magnesio no se recomiendan para servicio a temperatura elevada por encima de 65,6 °C (150 °F) debido a la posibilidad de agrietamiento por corrosión por estrés.

6xxx — Magnesio y silicio

Las aleaciones 6xxx usualmente consisten en alrededor de 1,0 % de magnesio y silicio cada una, lo que produce magnesio-silicido. El magnesio-silicido puede soportar tratamientos térmicos de solución que mejoran resistencia, formabilidad y resistencia a la corrosión. Este número de serie forjado se usa en toda la industria de fabricación de soldadura, principalmente incorporado en componentes estructurales y extrusiones.

Estas aleaciones son sensibles a grietas de solidificación, lo que significa que no deben soldarse sin materiales de aporte —a menudo, 6xxx se suelda con materiales de aporte 4xxx o 5xxx para aumentar la soldabilidad. Una aleación principal de magnesio-silicido es 6061, que es una de las aleaciones de aluminio tratables térmicamente más versátiles.

7xxx — Zinc

Este número de serie forjado contiene algunas de las aleaciones de aluminio de mayor resistencia que son las más adecuadas para aplicaciones de alto rendimiento en equipos deportivos competitivos o las industrias de aviones y aeroespacial. Las adiciones de zinc varían de 0,8 a 12 % en aleaciones 7xxx y pueden acoplarse con porcentajes menores de magnesio, cobre y cromo para tratabilidad térmica.

Como 2xxx, 7xxx contiene aleaciones tanto adecuadas como no adecuadas para soldadura —una aleación comúnmente soldada es 7005, que se usa principalmente con rellenos de aleación 5xxx. Una de las aleaciones de aluminio de mayor resistencia disponibles es 7075, que a menudo se usa en estructuras de fuselaje y para otras aplicaciones de alto estrés.

Consideraciones para la serie de aluminio forjado

Es importante notar qué aleaciones de aluminio son tratables térmicamente y cuáles no lo son. Esto ayudará a los equipos de producto a determinar aplicaciones apropiadas para aleaciones de aluminio específicas, y proteger componentes de altas temperaturas cuando sea necesario.

• Las aleaciones de series 2xxx, 6xxx y 7xxx son tratables térmicamente.
• Las aleaciones de series 1xxx, 3xxx y 5xxx de aluminio forjado no son tratables térmicamente y solo permiten endurecimiento por deformación.
• La serie 4xxx contiene algunas aleaciones tratables térmicamente, pero mayormente aleaciones no tratables térmicamente. Sin embargo, la mayoría de las aleaciones 4xxx no tratables térmicamente pueden responder a tratamientos térmicos cuando se mezclan con otras aleaciones tratables térmicamente.

En Estados Unidos, principalmente usamos la serie de aleaciones de aluminio forjado, pero hay otros sistemas de nombramiento y organización de aluminio, incluyendo la serie de aleaciones de aluminio fundido. Los números de serie de aluminio fundido se ven similares a los de arriba. La serie de aluminio fundido usa un número de 3 dígitos y un decimal (xxx.x), donde el primer dígito (Xxx.x) indica el elemento de aleación principal.

Comprendiendo aleaciones de aluminio y temple

Los templados indican si una aleación de aluminio ha sufrido algún procesamiento para aumentar propiedades mecánicas como resistencia a la tracción, dureza o resistencia al calor. Los templados se muestran en la serie de aluminio forjado como una letra etiquetada después de un número de aleación, ej. 3003-H.

Templados endurecidos por deformación (-H)

La adición de un "-H" después de aleaciones 1xxx, 3xxx, 5xxx, y a veces 4xxx indica que la aleación ha sido endurecida por deformación ya que no pueden ser tratadas térmicamente. El número inmediatamente siguiente a la H indica su procesamiento:

• H1 — Endurecido por deformación
• H2 — Endurecido por deformación y recocido parcialmente
• H3 — Endurecido por deformación y estabilizado
• H4 — Endurecido por deformación y laqueado o pintado

Las aleaciones de aluminio endurecidas por deformación son seguidas por dos números, donde el segundo número indica una designación de escala que varía de 0 (totalmente recocido, más blando) a 8 (más duro). Por ejemplo, Aluminio 5052-H32 ha sido endurecido por deformación más estabilizado y es relativamente blando.

Templados tratados térmicamente y por calor (-T)

La adición de un "-T" después de aleaciones 2xxx, 6xxx, 7xxx, y algunos 4xxx indica que la aleación ha sido tratada térmicamente, enfriada rápidamente o templada, o endurecida por precipitación. El número siguiente a la T indica qué proceso térmico ha sufrido.

• T1 — Enfriado desde temperatura elevada y envejecido naturalmente
• T2 — Enfriado desde temperatura elevada, trabajado en frío y envejecido naturalmente
• T3 — Tratamiento de solución térmica, trabajado en frío y envejecido naturalmente
• T4 — Tratamiento de solución térmica y envejecido naturalmente
• T5 — Enfriado desde temperatura elevada y envejecido artificialmente
• T6 — Tratamiento de solución térmica y envejecido artificialmente
• T7 — Tratamiento de solución térmica y estabilizado
• T8 — Tratamiento de solución térmica, trabajado en frío y envejecido artificialmente
• T9 — Tratamiento de solución térmica, envejecido artificialmente y trabajado en frío
• T10 — Enfriado desde temperatura elevada, trabajado en frío y envejecido artificialmente

Las aleaciones endurecidas por precipitación o tratadas térmicamente a veces contienen un dígito adicional, que indica propiedades finales específicas como alivio de tensión por estiramiento (-T51) o compresión (-T52).

Leyendo la serie de aluminio forjado con Fast Radius

Si bien es importante estar familiarizado con el sistema de numeración de aleaciones de aluminio, no esperamos que conozca todas las aleaciones de aluminio de memoria. Para asegurar que está eligiendo la aleación de aluminio adecuada para la aplicación de su proyecto, reclute la ayuda de un socio de fabricación experimentado.

Fast Radius puede ayudarle a entender la serie forjada de aleaciones de aluminio y determinar la mejor aleación de aluminio posible para una pieza dada. Nuestro equipo de fabricantes expertos tiene conocimiento y experiencia profunda en la industria, que dedicaremos a hacer su próximo proyecto un éxito. Contáctenos hoy para comenzar su viaje de aleaciones de aluminio.

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