Conclusiones clave
- La densidad del aluminio es aproximadamente2,70 g/cm³- aproximadamente un-tercio del acero (7,85 g/cm³) -, por lo que sustituir el acero por aluminio reduce el peso de los componentes en aproximadamente dos-tercios para el mismo volumen.
- La fuerza está determinada poraleación y temple, no sólo por el metal. La resistencia a la tracción típica oscila entre 90 MPa (1100-O) y más de 500 MPa (7075-T6).
- Una película de óxido-autocurativa proporciona al aluminio una buena resistencia al aire y a muchos medios neutros, pero la películaSe disuelve en ácidos fuertes y álcalis fuertes., y la corrosión galvánica debe controlarse en los contactos con cobre o acero.
- Las aleaciones conductoras de grado EC-alcanzan aproximadamente62% SIGC- aproximadamente dos-tercios de la conductividad del cobre por volumen y aproximadamente el doble de la del cobre por peso.
- La chatarra de aluminio refundida utiliza aproximadamente95% menos energíaque la fundición primaria, y el metal puede reciclarse repetidamente sin perder sus propiedades.
La placa de aluminio es un producto laminado-plano fabricado a partir de aluminio puro o una de sus aleaciones. Se especifica siempre que el peso, la resistencia a la corrosión, la conductividad o la reciclabilidad sean más importantes que el costo de la materia prima. Este artículo cubre las características de rendimiento que deciden la selección del material: propiedades físicas, resistencia mecánica en todas las series de aleaciones, comportamiento a la corrosión y sus límites, una comparación directa con el acero y el cobre, aplicaciones típicas y las limitaciones que todo comprador debe conocer. Los valores de propiedad a continuación son cifras típicas publicadas; Confirme los números exactos con el certificado de prueba de fábrica para el grado y temperamento solicitado.
1. ¿Qué es una placa de aluminio?
Según ASTM B209/B209M, la diferencia es el espesor:hojatiene hasta 6,35 mm (0,250 pulgadas) de espesor;láminatiene un espesor superior a 6,35 mm. Ambos se producen en las familias de aleaciones 1xxx–8xxx con un código de temple que describe cómo se procesó el material:O(recocido, más suave),H(endurecido por deformación-), oT(tratado térmicamente-, incluido el pico T6-envejecido). La designación completa -, por ejemplo 5052-H32 o 6061-T6 -, indica tanto la composición como el procesamiento, y las características de rendimiento se derivan de esos dos datos.
2. Propiedades físicas básicas del aluminio
La siguiente tabla enumera los valores físicos que los compradores solicitan con mayor frecuencia. Todas las cifras son valores típicos para grados comerciales, consistentes con datos publicados bajo ASTM, ISO 209 y EN 573.
| Propiedad | Valor típico | Notas |
|---|---|---|
| Densidad | 2,70 g/cm³(2.700 kg/m³) | Aproximadamente un-tercio del acero (7,85 g/cm³); La base de la ventaja de peso del aluminio. |
| Punto de fusión | ≈ 660 grados (puro); 500–660 grados para aleaciones | La aleación reduce el rango de fusión; Los límites de temperatura de servicio están muy por debajo de este |
| Conductividad térmica | 117–237 W/(m·K) | Grado-dependiente: 1100 ≈ 222; 6061-T6 ≈ 167; 5083 ≈ 117 W/(m·K) |
| Conductividad eléctrica | 59-62 % SIGC | CE 1350 ≈ 61,8% SIGC; 1100 ≈ 59% IACS (IACS=Norma Internacional de Cobre Recocido) |
| Módulo de elasticidad | ≈ 69 GPa | Aproximadamente un-tercio del acero (≈ 200 GPa); afecta el diseño de rigidez |
| Propiedades magnéticas | Ninguno | No-magnético ni-chispa; seguro cerca de instrumentos y en atmósferas explosivas |
| Reflectividad de la superficie | Alto | Admite reflectores de iluminación, reflectores solares y láminas de aislamiento térmico. |
Valores típicos, dependiendo del grado-. Verifique con el certificado de prueba de fábrica de la aleación y el temple solicitados.
3. La resistencia mecánica depende de la aleación y el temple.
El aluminio puro (serie 1xxx) es blando y de baja-resistencia - (una resistencia a la tracción de aproximadamente 90 MPa en estado recocido). La "alta resistencia" sólo se vuelve verdadera cuando se alea y procesa el aluminio. El sistema de series es la forma más rápida de navegar esto: el primer dígito del grado le indica el elemento de aleación principal y, con él, la resistencia típica, la resistencia a la corrosión y la formabilidad.
| Serie | Principales elementos de aleación. | Resistencia a la tracción típica (MPa) | Fortaleza | Resistencia a la corrosión | Formabilidad | Usos representativos |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1xxx | Mayor o igual al 99% Al | 75–140 | Bajo | Excelente | Excelente | Láminas, envases de alimentos, conductores eléctricos (1350) |
| 2xxx | Cobre | 190–480 (T3/T6) | Alto | Moderado a bajo | Moderado | Estructuras de aviones, paneles de camiones. |
| 3xxx | Manganeso | 110–285 | Bajo-moderado | Bien | Excelente | Techos, utensilios de cocina, tanques de almacenamiento (3003) |
| 4xxx | Silicio | 120–300 | Moderado | Bien | Bien | Alambre de soldadura, láminas para soldadura fuerte, piezas forjadas. |
| 5xxx | Magnesio | 125–350 | Moderado-alto | Excelente (marino) | Bien | Placa marina, recipientes a presión, transporte (5052, 5083) |
| 6xxx | Magnesio + silicio | 125–330 (T6) | Moderado-alto | Bien; anodiza bien | Bien | Placa estructural, extrusiones, piezas mecanizadas (6061, 6063) |
| 7xxx | Zinc + magnesio | 220–570 (T6) | más alto | Moderado | Justo | Aeroespacial, componentes de alta-carga (7075) |
Valores típicos para grados comerciales según ASTM B209/B209M y datos de fábrica publicados; Las cifras exactas dependen del espesor, el temperamento y la dirección de la prueba.
El temple importa tanto como la aleación: dos placas con la misma aleación pero con diferentes temples pueden diferir en resistencia en un factor de dos o más. Una placa 6061-O tiene una resistencia a la tracción típica cercana a 125 MPa; el mismo 6061 en T6 alcanza unos 290 MPa. Especifique siempre tanto el grado como el temperamento en el pedido.
4. Resistencia a la corrosión
El comportamiento a la corrosión del aluminio está definido por su película de óxido superficial. La película tiene sólo entre 2,5 y 4 nm de espesor, se forma instantáneamente en el aire y se repara sola cuando se raya. En la atmósfera, el agua dulce y muchos medios neutros, esto hace que el aluminio sea duradero sin ningún recubrimiento -, razón por la cual las aleaciones 5xxx son la opción estándar para la exposición marina y costera.
El aluminio no se "oxida"- óxido significa óxido de hierro y el aluminio no contiene hierro. Se corroe a su manera: la película de óxido se disuelve enÁcidos fuertes y álcalis fuertes.(soluciones de limpieza cáusticas, hidróxido de sodio, contacto con hormigón o cemento fresco), tras lo cual el metal se ataca rápidamente. Los ambientes alcalinos son el principal riesgo de corrosión, no la exposición atmosférica.
Corrosión galvánica: acoplar aluminio con cobre, latón o acero en un electrolito húmedo acelera el ataque al miembro de aluminio. Utilice juntas aislantes, revestimientos o sujetadores compatibles, o diseñe la junta para ello.
exposición a la sal: la mayoría de las aleaciones sobreviven al aire cargado de sal-suave; para zonas de salpicaduras permanentes-o servicio de agua de mar, seleccione grados marinos 5xxx (5083, 5086) o aplique un acabado protector.
Protección de superficies: el anodizado (según ISO 7599 / MIL-A-8625 tipo II/III), el recubrimiento en polvo o la pintura extienden la vida útil y agregan opciones de apariencia - las placas anodizadas y con acabado de espejo son comunes en trabajos arquitectónicos.
5. Aluminio versus acero versus cobre
| Propiedad | Aluminio (típico) | Acero (estructural) | Cobre |
|---|---|---|---|
| Densidad (g/cm³) | 2.70 | 7.85 | 8.96 |
| Resistencia a la tracción típica (MPa) | 90–570 (por aleación y temple) | 400–550 (leve/estructural) | 220–380 (recocido a estirado duro) |
| Módulo de elasticidad (GPa) | 69 | ≈ 200 | 117 |
| Conductividad eléctrica (% IACS) | ≈ 62 (CE 1350) | ≈ 10 | 100 (referencia IACS) |
| Conductividad por unidad de peso | Aproximadamente 2 × cobre | - | Referencia |
| Corrosión atmosférica | Buena -película auto-protectora | Se oxida sin recubrimiento | Bien; empaña |
Valores típicos; cifras de aluminio según escala ASTM B209 e IACS, acero según estándares de acero estructural, cobre según ASTM B152/IACS.
Tres comparaciones importan en la práctica.Para el servicio de transporte-actual, un conductor de aluminio necesita aproximadamente 1,6 veces la sección transversal-de cobre (100 ÷ 62) para transportar la misma corriente, pero pesa aproximadamente la mitad - razón por la cual las líneas aéreas y las barras colectoras usan aluminio.Para rigidez, el módulo del aluminio es un-tercio del del acero, por lo que una viga de aluminio debe ser más profunda o más gruesa para igualar la deflexión.Para fuerza con el mismo peso, las aleaciones 5xxx/6xxx/7xxx son competitivas con el acero dulce, razón por la cual los aviones, las cubiertas de los barcos y las carrocerías de los camiones se construyen en aluminio.
6. Aplicaciones típicas de la placa de aluminio
- Transporte: carrocerías de camiones y remolques (5xxx, 6xxx), revestimientos y largueros de aviones (2xxx, 7xxx), vagones de ferrocarril, cascos marinos (5083, 5086).
- Edificación y construcción: paneles-de pared cortina, techos, sistemas de techo (3xxx, 5xxx), espejos y láminas decorativas perforadas con acabados anodizados.
- Embalaje: papel de aluminio (1xxx, 8xxx), envases de alimentos, papel de aluminio para envases farmacéuticos y flexibles.
- Eléctrico: barras colectoras, placa conductora aérea, componentes de transformadores, disipadores de calor (1xxx, 6xxx).
- Industrial: recipientes a presión, tanques criogénicos (5083), intercambiadores de calor, plantillas y placas de herramientas (6061).
7. Limitaciones que todo comprador debe conocer
Una guía de materiales honesta enumera tanto los límites como los puntos fuertes. La placa de aluminio tiene cinco elementos importantes a la hora de tomar decisiones de ingeniería:
- Menor resistencia y rigidez absolutas que el acero.- seleccione aleaciones y temple, y diseñe secciones para un módulo de 69 GPa en lugar del ≈ 200 GPa del acero.
- Fatiga sin límite de resistencia- a diferencia del acero, la curva de tensión-vida (S-N) del aluminio sigue cayendo con más ciclos; El diseño de carga-cíclica debe utilizar datos de fatiga reales, no un límite de tensión "seguro".
- Límites de temperaturaLa resistencia - cae notablemente por encima de aproximadamente 150 a 200 grados (depende de la aleación-) y la fluencia se convierte en una restricción de diseño en servicio en caliente.
- La soldabilidad varía- 5xxx y 6xxx se sueldan bien con el relleno correcto; 2xxx y 7xxx son difíciles de soldar y pueden perder resistencia en la zona afectada por el calor-.
- Corrosión galvánica en conjuntos metálicos-mixtos- consulte la Sección 4; las uniones con cobre o acero necesitan aislamiento.
El coste también forma parte del panorama: las placas de aluminio cuestan más por tonelada que el acero estructural. El argumento económico se basa en el ahorro de peso, la vida útil frente a la corrosión, la conductividad eléctrica o la reciclabilidad. - cuantificarlos antes de cambiar de material.
Preguntas frecuentes
¿Es la placa de aluminio lo suficientemente fuerte para uso estructural?
Sí, cuando se elige la aleación y el temple correctos,. 6061-T6 (tensión típica de tracción ≈ 290 MPa) y 5083-H116 (≈ 290–315 MPa) se utilizan en estructuras de camiones, estructuras de barcos y estructuras de edificios. El diseño debe tener en cuenta el módulo más bajo del aluminio (69 GPa frente a ≈ 200 GPa para el acero), por lo que las secciones suelen ser más profundas o más gruesas.
¿Se oxida la placa de aluminio?
Ningún óxido - es óxido de hierro y el aluminio no contiene hierro. El aluminio se corroe a su manera: la película de óxido natural lo protege en el aire y en medios neutros, pero los ácidos y álcalis fuertes disuelven la película, y el agua salada requiere aleaciones de grado marino-(5xxx) o acabados protectores.
¿Por qué el aluminio se llama liviano?
Por la densidad: 2,70 g/cm³ frente a 7,85 g/cm³ del acero. Para el mismo volumen, el aluminio pesa aproximadamente un-tercio del acero; una pieza de acero sustituida por una pieza de aluminio de igual rigidez pesa aproximadamente la mitad, porque la sección de aluminio es más profunda.
¿Cuál es la diferencia entre la placa 5052 y 6061?
5052 (aluminio-magnesio) está endurecido por deformación-, con excelente resistencia a la corrosión y conformabilidad - la opción común para aplicaciones marinas y de tanques. 6061 (aluminio-magnesio-silicio) es termo-tratable: mayor resistencia en T6 (≈ 290 MPa de tracción), mejor maquinabilidad, buena respuesta de anodizado y el valor predeterminado grado estructural-de uso general. Elija 5052 para corrosión y conformado; elija 6061 por resistencia y mecanizado.
¿Se puede soldar una placa de aluminio?
Las aleaciones 5xxx y 6xxx se sueldan bien con el relleno correcto (por ejemplo, relleno tipo ER5356- o ER4043-según AWS A5.10).. 2Las aleaciones xxx y 7xxx generalmente se consideran difíciles de soldar - y pueden perder resistencia en la zona afectada por el calor, por lo que a menudo se prefiere la unión mecánica para esas series.
¿Es el aluminio un buen conductor eléctrico?
Sí para conductores de peso-crítico. Las aleaciones de grado EC-(1350) alcanzan aproximadamente el 62 % de IACS: un conductor con la misma capacidad de corriente necesita alrededor de 1,6 veces la sección transversal-de cobre, pero pesa aproximadamente la mitad, razón por la cual las líneas aéreas y las barras colectoras utilizan aluminio.
