Comparación de los distintos tipos de aleaciones de aluminio y cómo elegir la adecuada para su pieza

Llevo 15 años trabajando con aleaciones de aluminio y me sigue sorprendiendo la cantidad de gente que se equivoca. Hay ingenieros que especifican 7075 para todo porque "más fuerte es mejor", y luego se preguntan por qué su presupuesto se disparó. O peor aún: alguien elige aluminio normal pensando que es lo mismo, y luego se echa a llorar cuando su pieza falla al cabo de un mes.

La cosa es así: las aleaciones de aluminio no son sólo "aluminio con cosas mezcladas". Cada tipo tiene su propia personalidad. Algunas son totalmente dramáticas (te miro a ti, 2024). Otras son bestias de carga que simplemente hacen su trabajo (hola, 6061). Y algunos son especialistas que destacan en una cosa pero apestan en todo lo demás.

Por qué el aluminio puro no sirve para la mayoría de las aplicaciones

Vale, "sin valor" puede ser duro, pero en serio: el aluminio puro es como llevar un cuchillo de mantequilla a un tiroteo. Es blando como la mantequilla, se dobla si lo miras mal y, aunque seguro que no se oxida, tampoco aguantará tu taza de café sin abollarse.

Aquí es donde aleaciones de aluminio al rescate. Hace décadas, gente inteligente de lugares como la NASA descubrió que si al aluminio se le añaden las sustancias adecuadas -cobre, magnesio, zinc, lo que sea- se puede hacer que sea realmente útil. Estamos hablando de materiales que a veces son 6 veces más resistentes que el aluminio puro, pero mucho más ligeros que el acero.

La gente del NIST ha estado haciendo un seguimiento de estas cosas desde siempre, y sus datos son básicamente la biblia para cualquiera que realmente se preocupe por hacerlo bien. Confía en mí, quieres que te importe hacerlo bien.

Guía completa de aleaciones de aluminio por clasificación de series

La industria utiliza un sistema de numeración que tiene sentido una vez que lo entiendes. Cada serie de mil tiene sus puntos fuertes y débiles, así como pequeñas peculiaridades que te pueden perjudicar si no las conoces.

Aleaciones de aluminio serie 1000 para aplicaciones eléctricas

Estos son en su mayoría de aluminio puro con sólo un poco de otros materiales añadidos. Aluminio 99%+. Son geniales para trabajos eléctricos porque conducen como locos y resisten la corrosión como campeones. ¿Fuerza? Olvídate de eso. Estas cosas son suaves como plastilina.

Aleaciones de aluminio de la serie 2000 para aplicaciones aeroespaciales

Ahora estamos hablando de negocios. Estas aleaciones de aluminio están cargadas de cobre, y eso marca la diferencia. A la NASA le encanta la aleación 2024 para aviones porque es lo bastante resistente para alas que deben soportar grandes tensiones.

Pero lo que nadie te dice es que estas aleaciones son unas divas. No les gusta el agua salada, son difíciles de soldar y, si te equivocas en el tratamiento térmico, te quedas con una costosa chatarra. Lo descubrí por las malas en un proyecto marino. Nunca lo volveré a hacer.

Aleaciones de aluminio de la serie 3000 para fabricación general

El manganeso es la estrella aquí. Estas aleaciones de aluminio no van a ganar ningún premio, pero aparecen todos los días y hacen su trabajo. Son como el Honda Civic del aluminio: no son emocionantes, pero se puede contar con ellas. Además, son baratas, lo que encantará a su departamento de contabilidad.

Las aleaciones de aluminio de la serie 4000 son perfectas para proyectos de fundición

El silicio hace que estas aleaciones de aluminio fluyan como el agua cuando están fundidas. Son ideales para crear formas detalladas, como bloques de motor. También soportan muy bien los ciclos de calor, por lo que se utilizan en aplicaciones de automoción. Dato curioso: también se utilizan para alambre de soldadura porque el silicio contribuye a su fluidez y resistencia.

Aleaciones de aluminio de la serie 5000 diseñadas para entornos marinos

El magnesio convierte estas aleaciones de aluminio en guerreros del agua salada. He visto estudios que demuestran que superan al acero inoxidable en algunos entornos marinos. La Guardia Costera los utiliza por una razón.

También sueldan muy bien. Unas soldaduras realmente hermosas que dan ganas de enmarcarlas. Si va a realizar algún tipo de soldadura estructural con aluminio, empiece por aquí.

Las aleaciones de aluminio de la serie 6000 como solución universal

El magnesio y el silicio se unen para crear aleaciones de aluminio que sirven para casi todo. El 6061 es probablemente la aleación de aluminio más útil jamás inventada. Se mecaniza limpiamente, se suelda bien, tiene una resistencia decente y no es caro.

Los talleres de mecanizado tienen toneladas de 6061-T6 en stock porque los clientes siempre lo necesitan. Es la opción "en caso de duda" que rara vez defrauda.

Aleaciones de aluminio de la serie 7000 para aplicaciones de máxima resistencia

Aleaciones de aluminio con base de zinc que pueden ser más resistentes que algunos aceros y pesar mucho menos. La NASA las utiliza cuando el peso lo es todo y el coste es lo de menos.

¿El inconveniente? Son caros, temperamentales ante la corrosión bajo tensión y, en general, requieren mucho mantenimiento. Pero cuando se necesita la máxima resistencia con el mínimo peso, no hay nada que se les acerque.

Guía rápida para la selección de aleaciones de aluminio

Mi método probado para seleccionar aleaciones de aluminio

Olvídese de los libros de texto. Así es como funciona en la realidad:

Primer paso: ¿Qué intentará destruir tu pieza? ¿El agua salada? Quiere aleaciones de aluminio de la serie 5000. ¿Alta tensión? Busque la serie 7000. ¿Exposición química? Quédese con la serie 1000. ¿Abuso diario aleatorio? El 6061 probablemente lo soportará.

Segundo paso: ¿Cómo estás haciendo esta cosa? ¿Necesitas mecanizarlo? Las series 2000 y 6000 cortan como mantequilla. ¿Necesitas soldar? Las series 5000 y 6000 funcionan bien. ¿Fundición? La serie 4000 fluye de maravilla. ¿Trabajo CNC? 6061-T6 es su amigo.

Paso 3: ¿Cuál es la situación presupuestaria? ¿Hay poco dinero? La serie 3000 hace el trabajo por poco dinero. ¿El cielo es el límite? Serie 7000 todo el día. ¿En algún punto intermedio? La serie 6000 da en el clavo.

Yo le digo a la gente que empiece con 6061-T6 a menos que tengan una buena razón para elegir otra cosa. Las investigaciones del MIT lo confirman: la mayoría de las aplicaciones funcionan bien con 6061.

Aplicaciones reales en las que las aleaciones de aluminio marcan la diferencia

Aeroespacial: ¿Esas aleaciones de aluminio de las alas de los aviones? Principalmente 2024 y 7075. Cada kilo que se ahorra ahí supone un gran ahorro de combustible. Una reducción de peso de 10% puede equivaler a un ahorro de combustible de 20%. Eso es dinero de verdad.

Barcos y alta mar: Las aleaciones de aluminio 5083 y 5086 dominan porque no les importa el agua salada. He visto estructuras marinas de 20 años de antigüedad que siguen pareciendo nuevas porque alguien especificó la aleación adecuada.

Coches: Los fabricantes de automóviles se están volviendo locos con las aleaciones de aluminio de la serie 6000. Suficientemente ligeras para mejorar el consumo y suficientemente resistentes para las pruebas de choque. Todos ganan.

Trabajos generales de taller mecánico: La mayoría de los talleres tienen existencias de 6061 porque cubre el 80% de lo que entra por la puerta. Es fácil de mecanizar, suelda muy bien y los clientes están contentos.

Errores comunes que le costarán dinero con las aleaciones de aluminio

Elegir la aleación más fuerte para todo: El 7075 cuesta unas 3 veces más que el 6061. Utilízalo cuando realmente necesites esa resistencia, no solo porque suene bien o sea impresionante.

Ignorar el medio ambiente: Una vez vi a alguien utilizar aleaciones de aluminio 2024 para un proyecto de muelle. ¿Adivina qué pasó después de seis meses en agua salada? Una lección cara.

Olvidarse de la fabricación: Algunas aleaciones se mecanizan muy bien pero no se sueldan. Otras sueldan muy bien pero son una pesadilla en el CNC. Infórmese antes de comprar.

Confusión en el tratamiento térmico: El T6 es mucho más potente que el T4, pero el T4 se acumula mejor. Sólo asegúrese de que está recibiendo lo que realmente necesita.

Normas de control de calidad para aleaciones de aluminio que realmente importan

No todas las aleaciones de aluminio son iguales, ni siquiera con la misma referencia. Las normas ASTM existen por buenas razones: las variaciones químicas pueden acabar con su proyecto.

Obtenga siempre certificados de materiales y léalos de verdad. Demasiado hierro hace que el mecanizado sea miserable. Demasiado poco magnesio perjudica la resistencia a la corrosión. He visto proyectos fracasar porque alguien no comprobó estas cosas.

Los buenos fabricantes siempre verifican los materiales. Cuesta un poco más, pero ahorra quebraderos de cabeza más adelante.

Preguntas frecuentes sobre las aleaciones de aluminio

¿Cuál es la aleación de aluminio más resistente? El 7075-T6 encabeza la lista comercial con más de 500 MPa de límite elástico. Los datos de la NASA lo demuestran en piezas críticas de aviones. Pero "más resistente" depende: la tracción, el impacto y la fatiga son historias diferentes.

¿Puede soldar todas las aleaciones de aluminio? No. Las series 5000 y 6000 sueldan de maravilla. ¿Series 2000 y 7000? Buena suerte. Se agrietan, pierden resistencia y, en general, te hacen sentir miserable. Los soldadores inteligentes saben cuáles evitar.

¿Se oxidan realmente las aleaciones de aluminio? No como el acero, pero se corroen. Las aleaciones de aluminio de la serie 5000 se ríen del agua salada. La serie 2000 puede agrietarse bajo tensión en ambientes clorados. Las investigaciones del NIST demuestran que el entorno es muy importante.

¿Qué significa eso de T6? T6 significa que la solución se trata térmicamente y luego se envejece artificialmente. Es como si las aleaciones de aluminio fueran al gimnasio: salen mucho más fuertes. T4 es parcialmente tratado, O significa recocido (blando). Enormes diferencias en las propiedades.

Aluminio frente a acero: ¿qué es mejor? Depende de lo que necesites. Las aleaciones de aluminio son 65% más ligeras y resistentes a la corrosión, pero el acero suele ser más fuerte y barato. Los estudios del MIT demuestran que todo depende de tus necesidades específicas.

¿La mejor aleación de aluminio para principiantes? 6061-T6, sin duda. Se mecaniza bien, se suelda bien, tiene una resistencia decente y resiste la corrosión. La gente de materiales empieza aquí porque es indulgente.

¿Coste comparado con el acero? Las aleaciones de aluminio cuestan entre 2 y 4 veces más por libra, pero se utiliza menos porque son más ligeras. El coste total depende de la aplicación específica y de las necesidades de procesamiento.

Fuentes y referencias de la información sobre las aleaciones de aluminio

La mayor parte de este material procede de años de experiencia práctica, pero cuando necesito respaldar afirmaciones u obtener datos concretos, aquí es donde acudo:

La NASA lleva documentando las propiedades de las aleaciones de aluminio desde la década de 1970. Su Manual de Datos de Materiales para las aleaciones 7075 y 6061 (NASA-CR-124075 y NASA-CR-124076) sigue siendo la referencia. Puede encontrarlos en https://ntrs.nasa.gov/citations/19720022809 y https://ntrs.nasa.gov/citations/19720022808.

El departamento de ciencia de los materiales del MIT investiga a fondo los metales. Su trabajo actual está documentado en https://dmse.mit.edu/research-impact/materials-research-type/metals/ y merece la pena leerlo si te interesa la ciencia.

Para datos específicos sobre las propiedades del 6061, el repositorio del NIST en https://materialsdata.nist.gov/handle/11115/242 tiene resultados de pruebas mecánicas que consulto muy a menudo.

El informe de 1994 de la NASA sobre aplicaciones aeroespaciales del aluminio (NASA-TM-109632) explica por qué se utilizan determinadas aleaciones en determinados lugares. Disponible en https://ntrs.nasa.gov/search.jsp?R=19940033999

El curso de materiales de Penn State cubre muy bien los fundamentos del aluminio. Echa un vistazo a https://www.e-education.psu.edu/matse81/node/2143 si quieres entender los fundamentos.

Wikipedia hace un buen trabajo sobre los fundamentos de las aleaciones de aluminio. Su página 6061 en https://en.wikipedia.org/wiki/6061_aluminium_alloy y la página general sobre aleaciones de aluminio en https://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium_alloy son buenos puntos de partida, aunque obviamente no tan detallados como las fuentes técnicas.

El NIST también dispone de datos más amplios sobre propiedades mecánicas en https://materialsdata.nist.gov/handle/11115/177 que cubre múltiples aleaciones si quieres comparar números uno al lado del otro.