En nuestra vida diaria, interactuamos con diversos materiales metálicos todo el tiempo. ¿Alguna vez te has preguntado de qué metal está hecha la carcasa de tu smartphone? ¿O por qué los coches y las bicicletas son tan ligeros pero resistentes? La respuesta a estas preguntas suele estar en un metal que a menudo pasamos por alto pero que desempeña un papel crucial: el aluminio.
El aluminio y sus aleaciones son conocidos por sus propiedades como ligereza, alta ductilidad, buena resistencia a la corrosión, alta conductividad eléctrica y térmica, facilidad de reciclaje y excelente maquinabilidad. No solo son materiales cruciales para la fabricación de productos electrónicos. y vehículos, pero también se utilizan ampliamente en las industrias de la construcción, el embalaje y la aeroespacial.
Entre la familia de aleaciones de aluminio, el aluminio 6061 y 7075 son particularmente populares debido a su excelente rendimiento. Entonces, ¿cuáles son las ventajas y características de estas dos aleaciones de aluminio? ¿Cuáles son las diferencias entre ellos? En este artículo, revelaremos las respuestas una por una.
Una descripción general del aluminio 6061
El aluminio 6061, derivado de la serie 6XXX, es la aleación de aluminio de uso general más común. Contiene magnesio, silicio y hierro como principales elementos de aleación, que contribuyen a un buen equilibrio entre resistencia, tenacidad y ductilidad. El aluminio 6061 exhibe una excelente formabilidad, soldabilidad y maquinabilidad. Además, tiene una excelente resistencia a la corrosión, incluso cuando la superficie está rayada. Si se necesita mayor protección, se puede anodizar para añadir una fina capa protectora, que puede estar disponible en varios colores.
El aluminio 6061 también tiene una excelente tratabilidad térmica. Las condiciones comunes de tratamiento térmico como T4, T6 y T651 pueden mejorar significativamente sus propiedades mecánicas, mejorando su rendimiento y haciéndolo más adecuado para aplicaciones específicas.
Vale la pena mencionar que dentro de la serie 6XXX de aleaciones de aluminio, el 6063 también es una opción popular, con magnesio y silicio como principales elementos de aleación. Ofrece una excelente formabilidad y acabado superficial, lo que lo hace muy preferido para procesos de extrusión. Sin embargo, su resistencia es sólo aproximadamente la mitad que la del 6061, por lo que se utiliza principalmente en aplicaciones arquitectónicas y decorativas donde la alta resistencia no es crítica, como marcos de ventanas y marcos de puertas decorativos.
Aplicación de aluminio 6061
El aluminio 6061 se usa ampliamente en diversas aplicaciones estructurales y de ingeniería que requieren cierta solidez y alta resistencia a la corrosión, tales como:
Construcción de puentes, techos y otros elementos estructurales.
Componentes automotrices como bastidores, chasis y ruedas de automóviles.
Cascos, cubiertas y otros componentes estructurales en embarcaciones y construcción naval.
Conectores eléctricos, disipadores de calor y carcasas en dispositivos electrónicos.
Piezas, herramientas y accesorios mecanizados con precisión.
Artículos deportivos como equipo para acampar, cañas de pescar y bastones de senderismo.
Una descripción general del aluminio 7075
El aluminio 7075, derivado de la serie 7XXX, comprende cobre y zinc como principales elementos de aleación. Es conocido por su resistencia superior a la fatiga y es una de las aleaciones de aluminio de mayor resistencia disponibles, comparable a muchos aceros. La aleación de aluminio 7075 también es altamente tratable térmicamente, lo que le permite lograr una resistencia extremadamente alta y diversos grados de resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión mediante el tratamiento térmico. Las condiciones comunes de tratamiento térmico incluyen T6, T651, T73 y T76. Debido a su alta resistencia, el 7075 mantiene una buena maquinabilidad y puede mecanizarse con tolerancias estrictas, aunque requiere más potencia y herramientas específicas en comparación con el 6061. Sin embargo, el 7075 es una mala opción para soldar y no es tan resistente a la corrosión como el 6061, por lo que a menudo requiere protección. revestimientos y con un coste mayor.
La aleación de aluminio 7075 también es altamente tratable térmicamente, lo que le permite lograr una resistencia extremadamente alta y diversos grados de resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión mediante el tratamiento térmico. Las condiciones comunes de tratamiento térmico incluyen T6, T651, T73 y T76.
Aplicación de aluminio 7075
El aluminio 7075 se utiliza principalmente en aplicaciones estructurales y de ingeniería de alto rendimiento que exigen una relación resistencia-peso y resistencia a la fatiga excepcionales, particularmente en:
Estructuras de aeronaves, incluidas alas, estructuras de fuselaje y otros componentes críticos.
Equipo militar, como blindaje, armas y componentes de misiles.
Artículos deportivos de alto rendimiento, como bicicletas de alta gama, equipos de escalada y equipos deportivos competitivos.
Sistemas de frenos, soportes de motores, bastidores, cubos de ruedas y otras partes de automóviles, trenes y barcos.
Matrices de fundición a presión, matrices de extrusión, equipos de procesamiento de precisión, equipos de automatización y otra maquinaria de fabricación.
Comparación de propiedades: aluminio 6061 frente a 7075
A continuación, diferenciaremos estas dos aleaciones por su composición química, densidad, propiedades mecánicas, características químicas, soldabilidad y costo.
Composición
Elemento
Aluminio 6061
Aluminio 7075
Aluminio (Al)
97,9%
90,0%
Zinc (Zn)
-
5,6%
Magnesio (Mg)
1,0%
2,5%
Cromo (Cr)
0,2%
0,23%
Cobre (Cu)
0,28%
1,6%
Silicio (Si)
0,6%
-
En la aleación de aluminio 6061, el magnesio (Mg) se combina con el silicio (Si) para formar precipitados de Mg2Si, lo que mejora significativamente la resistencia de la aleación.
En la aleación de aluminio 7075, el zinc (Zn) es el principal elemento de aleación; su contenido de hasta el 5,6 % es responsable de la notable resistencia y dureza de la aleación, lo que la hace adecuada para aplicaciones de alta tensión. El Mg debe interactuar con Zn y Cu para formar precipitados fortalecedores, mejorando la resistencia excepcional de la aleación. Los efectos del Si se ven eclipsados por el Zn y el Mg en 7075, y su función principal está más relacionada con el refinamiento de la estructura del grano durante la fundición.
Densidad
El aluminio y sus aleaciones son livianos y tienen densidades relativamente similares. Específicamente, las aleaciones de aluminio 6061 y 7075 contienen una gran cantidad de aluminio y otras cantidades específicas de materiales metálicos con diferentes densidades. Así que las densidades de las dos aleaciones varían ligeramente, midiendo aproximadamente 2,7 g/cm³ y 2,81 g/cm³ respectivamente.
Esta ligera variación de densidades subraya la composición fundamental de la aleación y contribuye a su adopción generalizada en diversas industrias donde la reducción de peso es crucial.
Propiedades mecánicas
Para obtener una comparación intuitiva, hemos recopilado los datos en la siguiente tabla, comparando el estado tratado térmicamente T6 más utilizado, tanto para aleaciones de aluminio 6061 como 7075.
Elementos
Aluminio 6061 T6
Aluminio 7075 T6
Métrico
Inglés
Métrico
Inglés
Fuerza de producción
276 MPa
40.000 psi
503 MPa
73.000 psi
Módulo de elasticidad
68,9 GPa
10.000 ksi
71,7GPa
10,400 ksi
Conductividad térmica
167 W/m-K
1160 BTU-pulg/h-pie2_0F
130 W/m-K
900 BTU-pulg/h-pie2_0F
Punto de fusión
1080-12050F
582-6520C
890-11750F
477-6350C
resistividad eléctrica
3,99 x 10-6 ohmios-cm
-
5,15 x 10-6 ohmios-cm
-
Dureza (Brinell)
95
-
150
-
maquinabilidad
Bien
Justo
Fuerza de producción
El límite elástico se refiere a la tensión máxima que un material puede soportar antes de sufrir una deformación plástica permanente. Más allá de este punto, el material no volverá a su forma original cuando se elimine la tensión. El límite elástico del aluminio 7075 es mucho mayor que el del 6061, lo que se atribuye principalmente al mayor contenido de zinc y magnesio en el aluminio 7075. Estos elementos forman precipitados fortalecedores que mejoran en gran medida la resistencia de la aleación.
Aunque el aluminio 6061 también mejora su resistencia mediante tratamiento térmico y endurecimiento por precipitación, sus principales elementos de aleación, magnesio y silicio, están presentes en menores cantidades, lo que da como resultado una resistencia relativamente menor. Sin embargo, el aluminio 6061 no debe considerarse frágil, ya que su límite elástico de 276 MPa es sólo ligeramente inferior al de algunos aceros con bajo contenido de carbono.
Módulo de elasticidad
El módulo de elasticidad es una medida de la rigidez de un material. Es la relación entre tensión y deformación dentro del límite elástico, que representa la capacidad del material para resistir la deformación bajo una carga aplicada. Un módulo de elasticidad más alto indica un material más rígido que es menos propenso a deformarse bajo tensión.
7075 y 6061 tienen módulos de elasticidad similares (71,7 GPa frente a 68,9 GPa). Esto se debe a que el módulo de elasticidad está determinado principalmente por el enlace atómico dentro del material, en lugar de los elementos de aleación específicos o los procesos de tratamiento térmico utilizados para producir las aleaciones.
Conductividad térmica
Aunque todas las formas de aleaciones de aluminio son buenos conductores térmicos, diferentes elementos de aleación pueden alterar la microestructura del aluminio, afectando así su conductividad térmica. La aleación de aluminio 6061 tiene una conductividad térmica más alta (167 W/m·K), principalmente porque sus elementos de aleación, magnesio y silicio, tienen un impacto mínimo en la conductividad térmica de la matriz de aluminio. Por el contrario, la aleación de aluminio 7075 tiene una conductividad térmica menor (130 W/m·K) debido a su alto contenido de zinc y cobre. Estos elementos forman compuestos complejos y precipitados que dispersan el flujo de calor, reduciendo así la conductividad térmica general.
Dureza
La dureza de la aleación de aluminio 7075 es generalmente mayor que la de la aleación 6061. En el aluminio 7075, el alto contenido de zinc y magnesio facilita la formación de numerosos precipitados de MgZn2, que son excepcionalmente duros, mejorando así significativamente la dureza general del aluminio 7075. La presencia de cobre amplifica aún más este efecto. Aunque el cobre por sí solo contribuye mínimamente a la dureza, su interacción con el zinc y el magnesio eleva las propiedades mecánicas del material.
Por el contrario, en el aluminio 6061, los precipitados de Mg2Si formados por magnesio y silicio mejoran la dureza, pero debido a su menor contenido, la mejora es limitada. El temple T6 del aluminio 6061 está especialmente diseñado para equilibrar resistencia y trabajabilidad.
maquinabilidad
Tanto las aleaciones de aluminio 6061 como las 7075 poseen características de maquinabilidad encomiables. Sin embargo, una mayor dureza y resistencia generalmente dificultan el corte y la conformación, lo que aumenta la dificultad del mecanizado. Por eso el aluminio 7075 es más difícil de mecanizar.
Por el contrario, el aluminio 6061 se puede cortar, fresar, perforar y fundir fácilmente, y presenta una mejor maquinabilidad que el aluminio 7075 debido a su resistencia moderada, ductilidad y menores fuerzas de corte durante el mecanizado. Como resultado, la aleación de aluminio 6061 es la opción preferida para numerosos componentes mecanizados, ya que combina armoniosamente maquinabilidad con resistencia y otras propiedades deseables.
Características químicas
Aquí nos centramos principalmente en la resistencia a la corrosión y el anodizado para comprobar la diferencia de sus características químicas.
Resistencia a la corrosión
La aleación de aluminio 6061 tiene una resistencia a la corrosión significativamente mejor en comparación con la 7075. Esto se debe a que 6061 contiene magnesio y silicio, y tiene un menor contenido de cobre. Los precipitados formados por magnesio y silicio en la matriz de aluminio, como el Mg2Si, no reducen significativamente la resistencia a la corrosión de la aleación. Por el contrario, la distribución uniforme de estos precipitados ayuda a prevenir la corrosión localizada. Por el contrario, el alto contenido de zinc y cobre en la aleación de aluminio 7075 forma precipitados propensos a la corrosión como Al2CuMg y MgZn2. Estos precipitados dan lugar a células galvánicas localizadas, lo que hace que la aleación sea más susceptible a la corrosión cuando se expone a ambientes húmedos o corrosivos. Además, la presencia de cobre promueve aún más la corrosión por picaduras y grietas.
Anodizado
La anodización es un proceso de pasivación electrolítica que aumenta el espesor de la capa de óxido natural en la superficie del aluminio y sus aleaciones. Este proceso mejora la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste y la capacidad de aceptar tintes u otros recubrimientos.
Tanto las aleaciones de aluminio 6061 como las 7075 se pueden anodizar con éxito para obtener una mejor resistencia a la corrosión y propiedades superficiales. El aluminio 6061, con su microestructura más uniforme, es más fácil de anodizar, formando una capa de óxido uniforme, densa y fuertemente adherente. Por otro lado, debido al alto contenido de zinc y cobre, la anodización del aluminio 7075 tiende a producir una capa de óxido con espesor desigual y muchos poros locales. La capa de óxido del 7075 también tiende a tener una adhesión más débil al sustrato, lo que lo hace propenso a pelarse o agrietarse. Por lo tanto, anodizar el aluminio 7075 puede requerir medidas de control de calidad más estrictas y costos más altos para garantizar una capa de óxido uniforme y libre de defectos.
Soldabilidad
El aluminio 6061 es conocido por su excelente soldabilidad. Su resistencia moderada y buena resistencia al agrietamiento durante la soldadura contribuyen a su soldabilidad general. Esta aleación se puede soldar mediante varios métodos, incluida la soldadura por arco metálico con gas (GMAW), la soldadura por arco de tungsteno con gas (GTAW) y la soldadura por resistencia.
Aunque la aleación de aluminio 7075 también es soldable, plantea más desafíos en comparación con el aluminio 6061. La alta resistencia y dureza de la aleación pueden provocar una mayor tensión y grietas en las uniones soldadas. Además, dado que el punto de fusión del zinc es mucho más bajo que el del aluminio, el zinc se derretirá antes que el aluminio durante el proceso de soldadura. La fusión y volatilización temprana del zinc dará como resultado la formación de fases ricas en zinc en el área de soldadura, que son propensas a la porosidad y al agrietamiento durante el proceso de soldadura, reduciendo así la calidad de la soldadura. Si es necesario conectar piezas de aluminio 7075, solo se pueden conectar con remaches u otros sujetadores.
Costo
En general, el aluminio 7075 tiende a ser más caro que el aluminio 6061. Principalmente, 7075 contiene una mayor proporción de zinc y cobre, que son más costosos y, por lo tanto, mayores costos de materia prima. Además, la procesabilidad de la aleación de aluminio 7075 es relativamente pobre, particularmente durante los procesos de corte y soldadura, que requieren mayores demandas tecnológicas y costos. Además, la alta dureza y resistencia del 7075 dan como resultado un desgaste más rápido de la herramienta y tiempos de procesamiento más prolongados, lo que aumenta los costos de fabricación.
Aluminio 6061 frente a 7075: ¿Cuál es mejor para su aplicación?
Hasta ahora, tenemos un conocimiento general de las diferencias entre las aleaciones de aluminio 6061 y 7075. Ambos tienen excelentes propiedades mecánicas y son ampliamente utilizados. Pero respecto a tu aplicación, ¿cuál es más adecuada? La selección depende principalmente de entornos de uso específicos, requisitos de rendimiento y consideraciones de costos. A continuación resumimos algunos consejos para ayudarle a tomar decisiones informadas.
1. Generalmente, la aleación de aluminio 6061 puede ser la opción principal. Porque es más rentable y su buena procesabilidad y soldabilidad facilitan el trabajo. A pesar de su resistencia media, el aluminio 6061 puede cumplir con los requisitos para una amplia gama de aplicaciones en construcción, transporte y electrónica.
2. Cuando sus productos se utilizan en ambientes marinos, es mejor elegir aluminio 6061. No se trata simplemente de la mayor resistencia a la corrosión del 6061 que el 7075, sino de una preocupación por la idoneidad económica de la aleación seleccionada. Aunque mediante tratamientos superficiales adecuados, ambas aleaciones poseen una excelente resistencia a la corrosión, el aluminio 7075 utilizado en tales condiciones parece desperdiciar su potencial para otros usos exigentes.
3. En las siguientes situaciones, el aluminio 7075 es más eficaz para lograr las funciones de su aplicación.
El costo no es una preocupación principal.
Se requiere mayor resistencia y dureza. Esto se aplica principalmente a campos como el aeroespacial, militar y de fabricación de automóviles de alta gama.
Sus productos se utilizarán bajo carga cíclica a largo plazo. Porque la buena resistencia a la fatiga del aluminio 7075 puede mantener un rendimiento estable en tales circunstancias.
Conclusión
Las aleaciones de aluminio se encuentran entre los metales más utilizados en los procesos de fabricación. Sin embargo, con la amplia variedad de aleaciones de aluminio disponibles, sería confuso elegir la adecuada para su proyecto. Como uno de los mayores fabricantes con certificación ISO 9001 que se especializa en piezas de hardware personalizadas en China, nuestros expertos pueden ayudarlo en el proceso de selección de materiales. Si está buscando servicios de mecanizado CNC o servicios de extrusión de aluminio para su proyecto de aluminio 6061 o 7075, no dude en contactarnos.
