Aluminio y sus aleaciones

Transcripción

1 El aluminio, llamado comercialmente puro, es un metal blanco, liviano, muy maleable y resistente a la corrosión, que se obtiene por electrólisis con una pureza del 99,5% y luego de una refinación con una del 99,9%. Cuanto más puro es el aluminio es más resistente a la corrosión y aunque se oxida casi instantáneamente, se forma sobre é! una delgada capa de óxido (alúmina) que actúa como protectora. El aluminio en éste estado es extremadamente fácil de trabajar pero carece de la resistencia necesaria para ser utilizado en estructuras aeronáuticas, por lo que se lo combina con otros metales como el cobre, magneso, cromo, etc., para pasar a formar las llamadas "aleaciones", que poseen las propiedades necesarias para su utilización. Las aleaciones de aluminio se obtienen en forma de chapas 0,043 mm a 9,04 mm siendo la más utilizadas en construcciones aeronáuticas las de 0,4 a 2,5 mm, obteniéndose también así en forma de perfiles muy variados y de alambres. La mayor desventaja de este tipo de material es la dificultad para obtener soldaduras confiables ya que la oxidación que produce el calentamiento de la pieza, impide que la soldadura suave se adhiera al material. Las aleaciones de aluminio se dividen en dos tipos básicos: aleaciones fundidas aleaciones forjadas 1 / 15

2 Aleaciones fundidas: Las piezas obtenidas por fundición de aluminio se logran por medio de tres procedimientos diferentes: en molde de arena, en molde permanente o en troquel. Los dos primeros se basan en el llenado de un molde por caída del metal derretido, luego se deja que se enfríe y por último se desmolda la pieza, la diferencia entre ambos es que en el primero el molde es de arena y en el segundo es metálico. La fundición en troquel se obtiene forzando a presión al material fundido para que entre en un troquel metálico, permitiendo que dicho metal se solidifique para luego ser desmoldado. La designación de estas aleaciones se basa en 3 números que las identifican. Cuando una letra antedece al número es que se ha modificado la aleación original, al solo efecto de otorgarle alguna característica diferente. Por ejemplo, si a la aleación fundida 214 se le agrega cinc pasará a denominarse A214. Cuando las piezas son tratadas térmicamente, se le asigna a continuación la letra T y un número que indica el tipo de tratamiento, ejemplo 355-T6. Las aleaciones fundidas no son utilizadas en estructuras, pero si para algunas piezas sobre todo carcazas y carters de motor (ejemplo: 122, A132, 142, todas de molde permanente). Aleaciones forjadas: El aluminio y sus aleaciones en el caso de estar forjados, se dividen en dos grandes grupos: Aleaciones no termotratables Aleaciones termotratables. 2 / 15

3 Las aleaciones no termotratabales son las que tienen propiedades de resistencia que dependen del trabajo en frío al cual fueron sometidas, después del cometido final. En cuanto se las calienta pierden sus propiedades y solo pueden volver a adquirirlas con un nuevo trabajado en frío, lo que indica que existe un temple de "endurecimiento completo" que se define como la máxima cantidad de trabajo en frío que sea comercialmente practicable. El material en condición "tal cual fue fabricado" designado como se verá luego con una "F", se obtiene directamente del lingote y no se lo somete a ninguna deformación o tratamiento térmico, con lo que dispone de cierta capacidad de ser endurecido por trabajo en frío, que depende del espesor de la sección. A este grupo pertenecen las aleaciones con mucha pureza (de más del 99% de aluminio) y las 1100, 3003, 4004, 5052 y otras (la desiganción se verá luego) y al ser endurecidas por deformación se le agrega a la desiganción la letra H seguida de 1 o 2 números. Estas aleaciones son altamente resistentes a la corrosión (dado su alto contenido de aluminio) pero son poco resistentes a los esfuerzos, por lo que no se las usa en estructuras, siendo aplicables sí a la fabricación de tuberías conductos, tanques de combustible, puntas de ala, etc. En el caso de aleaciones termotratables, las propiedades de resistencia de dependen de deformaciones sino de tratamientos térmicos, procedimientos que no modifican las formas del material. Estos tratamientos se basan en calentar la pieza hasta una temperatura conveniente, para mantenerlo en esta condición, a fin de que sus constituyentes entren en solución sólida y luego por enfriamiento mantener la solución. El material se deja en estado inestable para luego ser endurecido por envejecimiento, ya que la condición de máxima dureza se adquiere al tiempo de terminado el tratemiento. El hecho de esperar este tiempo necesario sin trabajar con el material, se llama envejecimiento que puede ser natural (la temperatura ambiente) o artificial (a una temperatura más elevada). A este tipo pertenecen las aleaciones que contienen cobre (2011, 2024, etc.) las que contienen 3 / 15

4 magnesio y silicio (6061, 6063, etc.) y las que contienen zinc (7075, 7178, etc.) las que luego de ser tratadas térmicamente se les agrega la letra "T" a la designación seguida de 1 o 2 números que indican el tipo de tratamiento. Estas aleaciones son utilizadas para todos los miembros estructurales obtenidos por forja o extrusión costillas, largueros, revestimientos, remaches, etc. Nueva designación Antigua Desiganción (material para revestimiento de la 2024) A175 4 / 15

5 B / 15

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7 6151 A J / 15

8 C / 15

9 Desiganción del temple: La desiganción del temple se realiza mediante una letra seguida de uno o varios números, separados de los 4 dígitos por un guión, por ejemplo 2024-TG; 5052-H14; etc., (la antigua desiganción era igual; 24S-T6, etc.) Las letras pueden aparecer de 9 / 15

10 la siguiente manera: F: tal fue fabricado. 0: recocido; aplicable solamente a productos forjados con el fin de eliminar al endurecimiento debido al trabajo en frío. H: endurecido por deformación H1: (más uno o más dígitos que indican el grado de dureza) es endurecido por deformación solamente. H2: (más uno o más dígitos que indican grado de dureza) es endurecido por deformación y parcialmente recocido. H3: (más uno o más dígitos que indican el grado de dureza) es endurecido por deformación y estabilizado. W: temple inestable, tratado térmicamente por solubilizado. T: tratado térmicamente para producir temples estables. 10 / 15

11 TI: parcialmente solubilizado y envejecido naturalmente. T2: parcialmente solubilizado, trabajado en frío y envejecido naturalmente. Recocido (para productos fundidos). T3: solubilizado, trabajado en frío y envejecido naturalmente. T4: solubilizado y envejecido naturalmente. T5: parcialmente solubilizado y envejecido artificialmente. T6: solubilizado y envejecido artificialmente. T7: solubilizado y estabilizado. T8: solubilizado, trabajado en frío y envejecido artificialmente. T9: solubilizado y envejecido artificialmente y trabajado en frío. TÍO: parcialmente solubilizado, trabajado en frío y envejecido artificialmente. 11 / 15

12 Cabe aclarar que puede aparecer un número más detrás de los nombrados, que indican distintas variaciones de los procesos, lo que otrogan distintas características al material (ejemplo 6063-T61; 6063-T62; etc.). El tratamiento de solubilizado consiste en calentar el metal a la temperatura necesaria para hacer que los constituyentes se transformen en una sola solución sólida que, al ser enfriada adquiere resistencia. A esta altura ya es redundante aclarar que todos los tratamientos térmicos otorgan al metal características superiores a las que posee sin él. Por ejemplo, y a modo de comparación se dan tres de éstas para una aleación 6061 con grado 0; T4 y T6: ALCLAD: Como se analizó con anterioridad, el aluminio en su estado puro es muy anticorrosivo 12 / 15

13 pero, cuando se le agregan otros elementos para conseguir una aleación esta propiedad es perdida parcialmente. Una solución a este problema es "bañar" a la aleación con una capa de aluminio en su estado puro. Esta capa suele abarcar aproximadamente un 5,5% a cada lado del material. Esta protección impide el contacto de la aleación con los agentes corrosivos, llamándose a todo el conjunto ALCLAD. Es la mayor importancia en este caso mantener el material sin rayaduras que dejen protejida la aleación. Usos comunes de las distintas aleaciones de aluminio. El uso de una u otra aleación se basa fundamentalmente en la necesidad de distintas propiedades, como resistencia a la tracción, al corte, a la fatiga a la corrosión: según, justamente, el esfuerzo al cual va a trabajar el elemento a construir. Las posibilidades y variaciones son muchas, pero es lógico pensar en determinadas aleaciones para cada uso. Se agrega a continuación una tabla con ciertos elementos comunes construidos en las aleaciones utilizadas con mayor frecuencia. 13 / 15

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