Resistencia a la fluencia vs. Resistencia a la tracción: Guía para elegir una aleación de aluminio

El límite elástico y la resistencia a la tracción son las propiedades mecánicas de un elemento o material. Un material rígido o duro debe poseer una resistencia que lo mantenga unido. La resistencia del material que evita que se deforme o pierda su forma original se denomina límite elástico. Por otro lado, la capacidad del material para resistir la rotura se denomina resistencia a la tracción.

Las aleaciones de aluminio son resistentes por naturaleza y su rigidez las hace útiles para diversos proyectos. Las propiedades del zinc, el magnesio y el silicio fortalecen la unión con el aluminio, lo que le otorga resistencia. Esta guía le ofrecerá una comparación completa entre la resistencia a la fluencia y la resistencia a la tracción de diferentes aleaciones de aluminio. ¡Comencemos!

Entendiendo el límite elástico

Fuerza de fluencia Es una de las propiedades mecánicas más importantes de un elemento o material. Se calcula mediante la fuerza o tensión que soporta un material antes de deformarse. El límite elástico de un elemento debe ser elevado si se necesita utilizarlo en diferentes aplicaciones.

Se aplica fuerza al material hasta que empieza a deformarse. En ese momento, el material alcanza su límite elástico. El límite elástico es vital en áreas donde se requiere durabilidad y tenacidad, por ejemplo, en los materiales utilizados en la industria aeroespacial.

El límite elástico de los elementos y sus aleaciones difiere del de otros. Suele variar también dentro de la misma familia o serie. Por lo tanto, distintos elementos pueden comportarse de forma distinta en el mismo entorno. Sin embargo, ciertos factores pueden modificar el comportamiento del material en determinadas condiciones. Quizás sea necesario analizarlo.

Diversos factores afectan el límite elástico de las aleaciones de aluminio. Algunos de ellos se enumeran a continuación.

Composición de las aleaciones

Las aleaciones de aluminio con cobre, silicio y magnesio alteran la estructura del aluminio y afectan su límite elástico. Las aleaciones de la serie 7xxx ofrecen un límite elástico mayor que las demás. Por lo tanto, la composición juega un papel vital en la determinación del límite elástico del material.

Calor y altas temperaturas

La forma de la aleación comienza a deteriorarse con el calor y las temperaturas extremas. Por lo tanto, afecta el límite elástico de las aleaciones de aluminio. Sin embargo, el tratamiento térmico a veces resulta beneficioso, ya que permite a los fabricantes modificar las propiedades de una aleación para diversas aplicaciones.

Cambios ambientales

La humedad, el aire y otros contaminantes también afectan el límite elástico del material. Otros factores, como el área donde se almacenan las aleaciones, deben estar limpios y herméticos. El polvo y la humedad, en conjunto, afectan el límite elástico de las aleaciones.

Comprensión de la resistencia a la tracción

La resistencia a la tracción de un material es su capacidad para soportar carga o fuerza antes de romperse. La resistencia a la tracción es necesaria en áreas donde se gestiona la carga permanente mediante aleaciones. También calcula la tenacidad y la dureza del material.

Resistencia a la tracción Varía según el material. Las aleaciones de aluminio tienen buena resistencia a la tracción, por lo que se utilizan en diferentes áreas. Cuando un material rígido se rompe, significa que la fuerza aplicada ha superado su punto de rotura por tracción. Existe un rango diferente de resistencias a la tracción en las aleaciones de aluminio. La resistencia puede aumentar o disminuir según el entorno al que se someta.

A continuación se detallan algunos factores que afectan la resistencia a la tracción de las aleaciones de aluminio.

Elementos añadidos

Las aleaciones de aluminio de zinc, cobre y silicio son más resistentes que otras, ya que forman estructuras más densas, lo que les ayuda a resistir la deformación y la rotura. Ofrecen una gran resistencia a las inclemencias del tiempo y protegen las aleaciones o metales internos.

Endurecimiento en frío

Las aleaciones de aluminio, como la serie 5xxx, se deforman por debajo de su punto de recristalización para aumentar su resistencia a la tracción. Este método se utiliza para la serie 5xxx, ya que otros métodos no son eficaces con estas aleaciones. El tratamiento térmico no sería adecuado para esta serie.

Altas temperaturas

Las temperaturas elevadas pueden reducir la resistencia a la tracción del material debido a los movimientos atómicos. Para aplicaciones con temperaturas más altas, se requiere un recubrimiento especial para proteger las aleaciones de aluminio de la deformación.

Comparación del límite elástico y la resistencia a la tracción de las aleaciones de aluminio

El aluminio es un material rígido y ligero que permite la construcción de estructuras. También se utiliza en aleación, aportando mayor resistencia y durabilidad a la estructura. A continuación, se presentan las propiedades de resistencia de las aleaciones de aluminio.

• Fuerza de fluencia:Las aleaciones de aluminio son duras y resistentes, con un excelente límite elástico. Este límite varía de una aleación a otra. Las aleaciones de aluminio y zinc son las más resistentes y tienen el mayor límite elástico de la serie de aleaciones de aluminio.
• Resistencia a la tracción:Las aleaciones de aluminio se utilizan por su resistencia a la tracción y su capacidad para soportar cualquier entorno. Las aleaciones de aluminio duro, como el 7075, se emplean en la industria aeroespacial y aeronáutica, ya que tienden a resistir.

Las aleaciones de aluminio ofrecen soluciones para diversos proyectos de alta tecnología. Existen siete series de aleaciones de aluminio, cada una con diferentes ventajas.

El límite elástico del aluminio es menor que la resistencia a la tracción, lo cual es evidente, ya que un material primero se deforma y luego se rompe. Sin embargo, ambas resistencias son vitales, ya que no necesitamos materiales rígidos todo el tiempo. Necesitamos flexibilidad en los materiales para maximizar sus usos.

Los siguientes son los valores de resistencia a la tracción y al rendimiento (resultados de pruebas a temperatura ambiente) de las aleaciones de aluminio más comunes en cada serie.

Cuándo priorizar el límite elástico

Las aleaciones de aluminio con mayor límite elástico se utilizan en maquinaria, la industria automotriz y los electrodomésticos, donde la carga se aplica cíclicamente. El material debe ser capaz de soportar la carga sin deformarse.

Las series 2xxx, 6xxx y 7xxx contienen materiales con mayor límite elástico. Otras aleaciones son más blandas, por lo que podrían no ser adecuadas para situaciones de alta carga, pero ofrecen otras ventajas.

• Serie 2xxx:La serie de cobre tiene límites elásticos de hasta 300 MPa. 2024 y 2011 son las aleaciones de aluminio más utilizadas en la industria aeroespacial y de maquinaria.
• Serie 6xxx: Esta serie contiene magnesio y silicio. Estas aleaciones tienen límites elásticos de hasta 240 MPa. El acero 6061 es conocido por su alta resistencia mecánica y el acero 6082 se utiliza para aplicaciones estructurales.
• Serie 7xxx: Son las aleaciones de aluminio con zinc más resistentes. Tienen un límite elástico de hasta 500 MPa. Se utilizan en estructuras aeroespaciales y aplicaciones militares. Los cascos también se fabrican con estas aleaciones.

Cuándo priorizar la resistencia a la tracción

Al seleccionar el material, la resistencia a la tracción es un factor importante a considerar. Se aplica en todas las aplicaciones que requieren cargas elevadas y un gran estiramiento. A continuación, se presentan algunas aplicaciones para seleccionar materiales según su resistencia a la tracción.

• Aplicaciones con cargas de alta tensión: Los puentes, las estructuras complejas y la maquinaria utilizan aleaciones con gran resistencia a la tracción. Las aleaciones de zinc se emplean principalmente en estas aplicaciones, ya que están sujetas a altas cargas y tensiones. La aleación 7075 presenta una resistencia a la tracción superior a 500 MPa, superior a la de otros materiales.
• Estructuras ligeras: Las aleaciones de aluminio con alta resistencia a la tracción se utilizan para aligerar la maquinaria y los componentes de la industria aeroespacial y robótica, sin comprometer la integridad estructural de las estructuras. La serie 7xxx ofrece aleaciones que permiten generar componentes de alta calidad para máquinas y sistemas de alta tecnología.
• Aplicación que requiere resistencia contra impactos y golpes: Las aleaciones de aluminio son necesarias en estructuras y máquinas ante la posibilidad de impactos o choques repentinos. Se utilizan para demostrar resistencia a los cambios ambientales y ofrecen resiliencia ante fuerzas como ataques y operaciones militares.
• Ambientes corrosivos: El entorno marino requiere materiales con mayor resistencia a la tracción. Las aleaciones 5083, 6082 y 6061 se utilizan en condiciones adversas.

Conclusión

El aluminio, al ser una mejor opción para estructuras y maquinaria, presenta mayor resistencia a diversos factores como la humedad y el aire. Las aleaciones se fabrican para mejorar su eficiencia en beneficio de todos. Sin embargo, no todas las aleaciones son iguales; presentan diferentes propiedades, resistencias y aplicaciones según su uso en distintos proyectos.

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