Aleaciones de aluminio para niños

Culata de motor de aleación de aluminio

Las aleaciones de aluminio son materiales especiales que se crean mezclando aluminio (que es el metal principal) con otros elementos. Estos elementos suelen ser cobre, zinc, manganeso, magnesio, silicio, hierro, cromo, níquel, titanio, plata, estaño y plomo.

Las aleaciones de aluminio son conocidas como "aleaciones ligeras" porque pesan mucho menos que los aceros. Sin embargo, no son tan resistentes a la corrosión como el aluminio puro. El aluminio puro forma una capa protectora de óxido de aluminio (llamada alúmina) en su superficie. El objetivo principal de crear aleaciones de aluminio es hacer que el aluminio sea más duro y resistente, ya que en su estado puro es un metal muy blando.

Es importante saber que las aleaciones de aluminio pueden sufrir corrosión galvánica si tocan acero inoxidable u otros metales con mayor electronegatividad en un ambiente húmedo. Por eso, si se usan juntos, deben estar bien aislados.

¿Qué hace especiales a las aleaciones de aluminio?

Desde el punto de vista físico, el aluminio puro no es muy fuerte y es bastante blando. Pero cuando se mezcla con otros elementos para formar una aleación, el aluminio se vuelve mucho más resistente.

Una de las primeras aleaciones de aluminio fuertes que se descubrió fue el duraluminio. Existen cientos de aleaciones diferentes. El duraluminio, por ejemplo, contiene pequeñas cantidades de cobre (3-5%), magnesio (0.5-2%), manganeso (0.25-1%) y zinc (3.5-5%). En la práctica, casi siempre se usan aleaciones de aluminio, porque incluso pequeñas cantidades de otros elementos como el hierro o el silicio mejoran mucho sus propiedades.

Las aleaciones de aluminio tienen una base de aluminio y diferentes elementos mezclados. Los más importantes son el cobre (Cu), silicio (Si), magnesio (Mg), zinc (Zn) y manganeso (Mn). También se usan en menor cantidad hierro (Fe), cromo (Cr) y titanio (Ti). Para aleaciones especiales, se pueden añadir níquel (Ni), cobalto (Co), plata (Ag), litio (Li), vanadio (V), circonio (Zr), estaño (Sn), plomo (Pb), cadmio (Cd), bismuto (Bi), berilio (Be), boro (B), sodio (Na), estroncio (Sr) y escandio (Sc).

También son importantes las aleaciones llamadas anticorodal, que son de aluminio con pequeñas cantidades de magnesio (Mg) y silicio (Si). A veces pueden tener manganeso (Mn), titanio (Ti) y cromo (Cr). Estas aleaciones tienen nombres como avional, duralinox, silumin, hidronalio o peraluman. Como hay muchas composiciones, es clave conocer sus propiedades para elegir la mejor en cada uso industrial.

¿Qué aportan los elementos a las aleaciones de aluminio?

Cada elemento que se añade al aluminio le da propiedades especiales. Aquí te mostramos algunos de los más importantes:

• Cromo (Cr): Aumenta la resistencia cuando se combina con cobre, manganeso o magnesio.
• Cobre (Cu): Mejora la resistencia, pero puede reducir la protección contra la corrosión.
• Hierro (Fe): Hace que el material sea más fuerte y resistente al cansancio (fatiga).
• Magnesio (Mg): Ofrece mucha resistencia después de ser moldeado en frío.
• Manganeso (Mn): Aumenta la resistencia, pero puede hacer que sea más difícil de estirar o moldear.
• Silicio (Si): Combinado con magnesio, aumenta la resistencia.
• Titanio (Ti): Incrementa la resistencia.
• Zinc (Zn): Mejora la resistencia a la corrosión.
• Escandio (Sc): Ayuda a que las soldaduras sean mejores.

Las aleaciones de aluminio que se moldean (forjan) se dividen en dos grandes grupos: las que no necesitan un tratamiento especial con calor y las que sí lo necesitan.

Aleaciones de aluminio forjado sin tratamiento de calor

Estas aleaciones solo se pueden hacer más fuertes trabajándolas en frío. Hay tres grupos principales según la norma AISI-SAE:

• Aleaciones 1xxx: Son casi aluminio puro (99.9%). Sus principales impurezas son hierro y silicio. Se les añade un 0.1% de cobre para hacerlas más resistentes. Tienen una resistencia de unos 90 MPa (megapascales). Se usan principalmente para hacer láminas delgadas en frío.
• Aleaciones 3xxx: El manganeso (Mn) es el elemento principal en este grupo (aproximadamente 1.2%). Su objetivo es hacer el aluminio más fuerte. Tienen una resistencia de unos 110 MPa cuando están recocidas (en su estado más blando). Se usan en piezas que necesitan ser fáciles de mecanizar.
• Aleaciones 5xxx: El magnesio es el componente principal en este grupo (entre 2% y 5%). Se usan cuando se necesita que la aleación se fortalezca al disolverse en ella. Tienen una resistencia de unos 190 MPa cuando están recocidas.

Aleaciones de aluminio forjado con tratamiento de calor

Algunas aleaciones pueden hacerse más fuertes mediante un proceso de tratamiento con calor llamado "precipitación". El nivel de este tratamiento se indica con la letra T seguida de un número (por ejemplo, T5). Hay tres grupos principales:

• Aleaciones 2xxx: El cobre (Cu) es el elemento principal, aunque también contienen magnesio. Con un tratamiento T6, tienen una resistencia de unos 440 MPa. Se usan para fabricar partes de aviones, como la parte inferior y el fuselaje, donde se necesita mucha resistencia y dureza.
• Aleaciones 6xxx: Los elementos principales son magnesio y silicio. Con un tratamiento T6, alcanzan una resistencia de unos 290 MPa. Se usan para perfiles y estructuras en general.
• Aleaciones 7xxx: Los elementos principales son zinc, magnesio y cobre. Con un tratamiento T6, tienen una resistencia de unos 500 MPa. Se usan para fabricar la parte superior de las alas de los aviones, donde se necesita mucha resistencia. También se usan en deportes de alto nivel, como platos y piñones de bicicletas (Mountain Bike y de Carrera) y bastones de esquí de competición. La aleación 7040 es muy popular por ser ligera y flexible incluso con frío.

Tipos de aleaciones de aluminio maleable

Las aleaciones de aluminio maleable son aquellas que se pueden moldear o trabajar fácilmente. Algunos tipos son:

• Aluminio puro o de alta pureza, y aleaciones de aluminio con hierro y silicio (AlFeSi).
• Aleaciones de aluminio con manganeso (AlMn).
• Aleaciones de aluminio con magnesio (AlMg) y con magnesio y manganeso (AlMgMn).
• Aleaciones de aluminio con magnesio y silicio (AlMgSi).
• Aleaciones de aluminio con cobre y magnesio (AlCuMg), y con cobre, silicio y manganeso (AlCuSiMn).
• Aleaciones de aluminio con zinc y magnesio (AlZnMg).
• Aleaciones de aluminio con zinc, magnesio y cobre (AlZnMgCu).
• Aleaciones con litio: Las aleaciones de aluminio y litio son muy ligeras y tienen buenas propiedades mecánicas. A menudo se combinan con otros elementos, como la AlCuLi (2020). Estas aleaciones pueden ser un poco frágiles, por lo que necesitan otros elementos y formas especiales de fabricación. Se usan en la industria aeroespacial (aviones y naves espaciales).

¿Cómo se tratan las aleaciones de aluminio?

Existen diferentes códigos para describir el estado o tratamiento de una aleación de aluminio:

• F: Significa "Bruto de Fábrica", tal como sale de la producción.
• O: Significa "Recocida", es decir, en su estado más blando posible.
• H: Significa "Acritud", que ha sido trabajada en frío para hacerla más dura.
• W: Significa "Tratada por solución", un paso en el proceso de endurecimiento.
• T: Significa "Endurecimiento estructural por maduración", un proceso para hacerla más fuerte.

Véase también

En inglés: Aluminium alloy Facts for Kids