Las aleaciones de aluminio como 6061 y 7075 son materiales esenciales para las máquinas modernas. El 6061 es fácil de doblar, tiene un alto grado de resistencia a la corrosión y es soldable para uso general. El 7075 ofrece casi el doble de resistencia, pero está limitado a ciertos usos, como aeronaves y coches de carreras, debido a su menor resistencia a la corrosión y a sus pobres características de soldadura. En este artículo se explican las diferencias en el rendimiento mecánico y las aplicaciones de las aleaciones 6061 y 7075.
Visión general de Aleación de aluminio 6061
El aluminio 6061 pertenece a la serie 6000 de aleaciones de aluminio. Sus elementos principales son el magnesio y el silicio. La composición típica en peso es:
| Al | Si | Zn | Mg | Mn | Cr | Cu | Fe | Ti |
| Saldo | 0,40 - 0,80 % | 0-0.25 % | 0,80 - 1,20 % | 0-0.15 % | 0,04 - 0,35 % | 0,15 - 0,40 % | 0-0.70 % | 0-0.15 % |
Esta mezcla confiere al aluminio 6061 una buena resistencia, soldabilidad y resistencia a la oxidación. Se utiliza ampliamente en componentes estructurales y piezas de automoción.
Visión general de Aleación de aluminio 7075
Aluminio 7075 pertenece a la serie 7000 y el zinc es su principal elemento de aleación. Su composición típica en peso es:
| Al | Si | Zn | Mg | Mn | Cr | Cu | Fe | Ti | Zr |
| Saldo | 0 - 0,40 % | 5,6 - 6,10 % | 2,1 - 2,50 % | 0 - 0,30 % | 0,07 - 0,23 % | 1,20 - 1,60 % | 0 - 0,50 % | 0 - 0,2 % | 0 - 0,25 % |
El alto contenido de zinc confiere al aluminio 7075 una gran resistencia, que alcanza hasta 560 MPa. También tiene una buena resistencia a la fatiga. Pero es menos resistente a la corrosión que el 6061, por lo que a menudo se necesitan revestimientos protectores.
Ambas aleaciones son resistentes y útiles, pero sus diferencias de composición afectan a su rendimiento. El aluminio 6061 es el mejor para uso general porque suelda bien y resiste la corrosión. El aluminio 7075 es mucho más fuerte, por lo que resulta ideal para usos sometidos a grandes esfuerzos, como las piezas aeroespaciales. Conocer su composición exacta puede ayudar a fabricantes e ingenieros a elegir el material adecuado para sus necesidades.
Comparación de aleaciones: 6061 frente a 7075
El aluminio 6061 y el 7075 tienen propiedades mecánicas diferentes, lo que los hace útiles para distintos trabajos.
| Propiedades | Aleación de aluminio 6061 | Aleación de aluminio 7075 |
| Resistencia a la tracción | 310 MPa | 560 MPa |
| Límite elástico | 276 MPa | 480 MPa |
| Dureza | 95 HB | 150 HB |
| Conductividad térmica | 167 W/m-K | 130 W/m-K |
| Punto de fusión | 582 - 652 ℃ | 477-635 ℃ |
| Conductividad eléctrica | 43% IACS | 33% IACS |
| Maquinabilidad | Bien | Feria |
Resistencia a la tracción y al límite elástico
El aluminio 7075 es mucho más resistente que el 6061. En la condición T6, tiene una resistencia a la tracción de unos 560 MPa, casi el doble que el 6061, que alcanza unos 310 MPa. Su límite elástico también es superior, de unos 480 MPa, mientras que el del 6061 T6 es de unos 276 MPa. Esta propiedad hace que el 7075 sea una gran elección para aplicaciones de alta resistencia, como piezas de aviones y equipos militares.
Dureza y ductilidad
El 7075 tiene una dureza Brinell de 150 HB, lo que significa que resiste bien las abolladuras y el desgaste. Esto lo hace ideal para una aplicación dura y duradera. El 6061, en cambio, es más flexible y puede doblarse sin romperse, por lo que es más fácil darle forma y trabajar con él.
Resistencia al cizallamiento
La resistencia al cizallamiento del 7075 es aproximadamente 1,5 veces la del 6061, lo que hace que el 7075 sea mejor que este último en estructuras que se enfrentan a fuerzas de cizallamiento. Esta resistencia es especialmente importante en ingeniería aeroespacial, donde los materiales deben soportar cargas pesadas sin romperse.
Resistencia a la corrosión
Ambas aleaciones resisten la corrosión, pero la 6061 funciona mejor en exteriores. Su capa de óxido natural lo protege de los ataques de la intemperie. La 7075 contiene más cobre, lo que la hace menos resistente a la humedad y la corrosión.
Densidad
El aluminio 6061 tiene una densidad media de 2,70 g/cm³, mientras que el aluminio 7075 es un poco más denso, con 2,81 g/cm³. Aunque es más pesado, la densidad extra del 7075 le aporta una mayor resistencia, lo que lo hace más adecuado para aplicaciones de alta tensión.
Conductividad térmica
El 6061 tiene una conductividad térmica de unos 167 W/m-K, lo que significa que transfiere bien el calor. La capacidad de transferencia de calor lo hace útil para cosas como intercambiadores de calor. El aluminio 7075 tiene una conductividad térmica inferior, de unos 130 W/m-K, por lo que debe tenerse muy en cuenta en aplicaciones en las que el control de la temperatura sea importante.
Punto de fusión
El 6061 se funde entre 582 y 652 °C (1080-1205 °F) y es fácil de tratar térmicamente y soldar para mejorar su resistencia. El aluminio 7075 se funde a una temperatura inferior, entre 477 y 635°C, lo que afecta a su procesamiento.
Conductividad eléctrica
El aluminio 6061 tiene una conductividad de aproximadamente 43% IACS, mientras que el 7075 tiene un valor inferior de 33% IACS. Esto hace que el 6061 sea la mejor opción para aplicaciones que necesitan un buen rendimiento eléctrico.
Resistencia a la corrosión
Ambas aleaciones resisten la corrosión gracias a la capa protectora de óxido que se forma en la superficie al aire. Sin embargo, su composición afecta a su resistencia. La 6061 tiene más cobre, lo que puede provocar corrosión en algunas condiciones. El 7075, con su mezcla de aleaciones diferente, suele resistir mejor la corrosión.
Anodizado
Anodizado recubre el metal con una capa decorativa resistente mediante corriente eléctrica en un baño químico. Las aleaciones de aluminio como la 6061 (serie 6XXX) se adaptan bien a esta técnica. La capa transparente protege el metal que hay debajo. La aleación 7075 también funciona. Forma el mismo escudo transparente, pero hay que vigilar los niveles de cinc, ya que mucho cinc puede volver marrón el revestimiento.
Proceso para estas aleaciones
Mecanizado CNC
Mecanizado CNC de aluminio, especialmente aleaciones como 6061 y 7075, incluye varios procesos clave:
Fresado CNC: Utiliza herramientas de corte giratorias para eliminar el material de aluminio, creando formas y características detalladas.
Torneado CNC: Una herramienta de corte permanece en su sitio mientras la pieza de aluminio gira, ideal para fabricar piezas cilíndricas.
Taladrado CNC: Una broca giratoria crea orificios precisos de tamaño y profundidad constantes.
Proceso de soldadura
Aluminio 7075: Difícil de soldar. Normalmente requiere soldadura TIG o láser. El precalentamiento (150-200 °C) reduce la tensión y el envejecimiento posterior restaura la resistencia.
Aluminio 6061: Más fácil de soldar. Puede utilizarse soldadura TIG, MIG o láser. Normalmente, no se necesita precalentamiento, pero las chapas gruesas pueden requerir un calentamiento moderado.
Tratamiento térmico
Aluminio 7075
- Tratamiento de la solución: Calentar a 470-490°C, mantener durante 1-2 horas, luego enfriar rápidamente en agua.
- Tratamiento de envejecimiento: Calentar a 120-160°C, y mantener durante 16-24 horas, para mejorar la resistencia y la dureza.
Aluminio 6061
- Tratamiento de la solución: Calentar a 530-550°C, mantener durante 1-2 horas y, a continuación, enfriar rápidamente en agua.
- Tratamiento de envejecimiento: Calentar a 160-180°C, y mantener durante 8-12 horas, para mejorar la resistencia y la dureza.
Aplicaciones
Las aleaciones de aluminio 6061 y 7075 se utilizan ampliamente en diversas industrias debido a sus distintas propiedades, que satisfacen necesidades de aplicación específicas.
Industria aeroespacial
En la industria aeroespacial, el aluminio 6061 es un segmento de material ideal para los armazones, fuselajes y alas de las aeronaves, ya que ofrece una resistencia significativa a los efectos corrosivos y es duraderamente funcional en relación con sus propiedades mecánicas. El aluminio 7075 se considera principalmente un material eficaz para componer componentes de aeronaves sometidas a grandes esfuerzos en la aviación comercial y militar que requieren una gran resistencia e integridad estructural.
Aplicaciones marinas
Las aplicaciones marinas incluyen cascos de barcos, mástiles y estructuras de yates junto con embarcaciones utilitarias, donde el Aluminio 6061 se utiliza con frecuencia debido a su excelente resistencia a la corrosión del agua salada. El aluminio 7075 se aplica ocasionalmente en embarcaciones marinas de alto rendimiento que requieren una resistencia extrema, aunque su menor resistencia a la corrosión limita su aplicación generalizada.
Industria del automóvil
En la industria de la automoción, el aluminio 6061 forma materiales ligeros pero tremendamente resistentes que aumentan la eficiencia del combustible y el rendimiento utilizados en los bastidores de automóviles y bicicletas, mientras que el aluminio 7075 se utiliza en componentes de automoción de alto rendimiento, como piezas de suspensión y bastidores, donde es imprescindible la máxima resistencia.
Fabricación general
La fabricación general implica la aplicación de aluminio 6061, que se utiliza a menudo para componentes de maquinaria y moldes que requieren una buena soldabilidad y resistencia a la corrosión.El aluminio 7075 se utiliza en piezas de alto esfuerzo en maquinaria industrial y utillaje, donde la resistencia extrema es la principal preocupación.
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