El aluminio es el metal más abundante del mundo y es el tercer elemento más común que comprende el 8% de la corteza terrestre. La versatilidad del aluminio lo convierte en el metal más utilizado después del acero.

Producción de aluminio

El aluminio se obtiene del mineral bauxita. La bauxita se convierte en óxido de aluminio (alúmina) mediante el proceso Bayer. A continuación, la alúmina se convierte en aluminio metálico mediante células electrolíticas y el proceso Hall-Heroult.

Demanda anual de aluminio

La demanda mundial de aluminio es de unos 29 millones de toneladas al año. Unos 22 millones de toneladas son de aluminio nuevo y 7 millones de toneladas de chatarra de aluminio reciclado. El uso de aluminio reciclado es convincente desde el punto de vista económico y medioambiental. Se necesitan 14.000 kWh para producir una tonelada de aluminio nuevo. En cambio, para refundir y reciclar una tonelada de aluminio sólo se necesita el 5% de esa cantidad. No hay diferencia de calidad entre las aleaciones de aluminio vírgenes y las recicladas.

Aplicaciones del aluminio

El aluminio puro es blando, dúctil, resistente a la corrosión y tiene una gran conductividad eléctrica. Se utiliza mucho para las láminas y los cables conductores, pero es necesario alearlo con otros elementos para obtener la mayor resistencia necesaria para otras aplicaciones. El aluminio es uno de los metales de ingeniería más ligeros, con una relación resistencia/peso superior a la del acero.

Al utilizar diversas combinaciones de sus ventajosas propiedades, como la resistencia, la ligereza, la resistencia a la corrosión, la capacidad de reciclaje y la conformabilidad, el aluminio se emplea en un número cada vez mayor de aplicaciones. Esta gama de productos abarca desde materiales estructurales hasta finas láminas de embalaje.

Denominaciones de las aleaciones

El aluminio se alea habitualmente con cobre, zinc, magnesio, silicio, manganeso y litio. También se hacen pequeñas adiciones de cromo, titanio, circonio, plomo, bismuto y níquel, y el hierro está invariablemente presente en pequeñas cantidades.

Hay más de 300 aleaciones forjadas con 50 de uso común. Normalmente se identifican mediante un sistema de cuatro cifras que se originó en EE.UU. y que ahora se acepta universalmente. La tabla 1 describe el sistema para las aleaciones forjadas. Las aleaciones de fundición tienen denominaciones similares y utilizan un sistema de cinco dígitos.

Tabla 1. Designaciones para aleaciones de aluminio forjado.

Para las aleaciones de aluminio forjado sin alear designadas 1XXX, los dos últimos dígitos representan la pureza del metal. Equivalen a los dos últimos dígitos después del punto decimal cuando la pureza del aluminio se expresa con una precisión del 0,01%. El segundo dígito indica las modificaciones en los límites de impurezas. Si el segundo dígito es cero, indica que el aluminio no aleado tiene límites de impurezas naturales y del 1 al 9, indican impurezas individuales o elementos de aleación.

Para los grupos 2XXX a 8XXX, los dos últimos dígitos identifican diferentes aleaciones de aluminio en el grupo. El segundo dígito indica las modificaciones de la aleación. Un segundo dígito de cero indica la aleación original y los enteros de 1 a 9 indican las modificaciones consecutivas de la aleación.

Propiedades físicas del aluminio

El aluminio tiene una densidad de aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre, lo que lo convierte en uno de los metales más ligeros disponibles en el mercado. La elevada relación resistencia-peso resultante lo convierte en un importante material estructural que permite aumentar la carga útil o ahorrar combustible, sobre todo en el sector del transporte.

Resistencia del aluminio

El aluminio puro no tiene una gran resistencia a la tracción. Sin embargo, la adición de elementos de aleación como el manganeso, el silicio, el cobre y el magnesio puede aumentar las propiedades de resistencia del aluminio y producir una aleación con propiedades adaptadas a aplicaciones concretas.

El aluminio se adapta bien a los ambientes fríos. Tiene la ventaja sobre el acero de que su resistencia a la tracción aumenta con la disminución de la temperatura, al tiempo que conserva su dureza. El acero, por el contrario, se vuelve frágil a bajas temperaturas.

Resistencia a la corrosión del aluminio

Cuando se expone al aire, se forma casi instantáneamente una capa de óxido de aluminio en la superficie del aluminio. Esta capa tiene una excelente resistencia a la corrosión. Es bastante resistente a la mayoría de los ácidos, pero menos a los álcalis.

Conductividad térmica del aluminio

La conductividad térmica del aluminio es aproximadamente tres veces mayor que la del acero. Esto hace que el aluminio sea un material importante para aplicaciones de refrigeración y calefacción, como los intercambiadores de calor. Esta propiedad, combinada con su carácter no tóxico, hace que el aluminio se utilice ampliamente en utensilios de cocina y menaje.

Conductividad eléctrica del aluminio

Al igual que el cobre, el aluminio tiene una conductividad eléctrica lo suficientemente alta como para ser utilizado como conductor eléctrico. Aunque la conductividad de la aleación conductora comúnmente utilizada (1350) es sólo de alrededor del 62% del cobre recocido, sólo pesa un tercio y, por lo tanto, puede conducir el doble de electricidad en comparación con el cobre del mismo peso.

Reflectividad del aluminio

Desde los rayos UV hasta los infrarrojos, el aluminio es un excelente reflector de la energía radiante. La reflectividad de la luz visible, de alrededor del 80%, hace que se utilice ampliamente en las instalaciones de iluminación. Las mismas propiedades de reflectividad hacen que el aluminio sea ideal como material aislante para proteger de los rayos del sol en verano, a la vez que aísla de la pérdida de calor en invierno.

Tabla 2. Propiedades del aluminio.

Propiedades Mecánicas del Aluminio

El aluminio puede deformarse severamente sin fallar. Esto permite que el aluminio se pueda moldear mediante laminación, extrusión, estirado, mecanizado y otros procesos mecánicos. También puede fundirse con una gran tolerancia.

La aleación, el trabajo en frío y el tratamiento térmico pueden utilizarse para adaptar las propiedades del aluminio.

La resistencia a la tracción del aluminio puro es de unos 90 MPa, pero puede aumentar hasta más de 690 MPa en algunas aleaciones tratables térmicamente.

Tabla 3. Propiedades mecánicas de aleaciones de aluminio seleccionadas.

Normas de aluminio

La antigua norma BS1470 ha sido sustituida por nueve normas EN. Las normas EN se recogen en la tabla 4.

Tabla 4. Normas EN para el aluminio

Las normas EN difieren de la antigua norma, BS1470 en las siguientes áreas:

• Composiciones químicas – sin cambios.
• Sistema de numeración de las aleaciones – sin cambios.
• Las designaciones de temple para las aleaciones tratables térmicamente cubren ahora una gama más amplia de temple especial. Se han introducido hasta cuatro dígitos después de la T para las aplicaciones no estándar (por ejemplo, T6151).
• Denominaciones de temple para aleaciones no tratables térmicamente: los temple existentes no cambian, pero ahora se definen de forma más exhaustiva en cuanto a su creación. El temple blando (O) es ahora H111 y se ha introducido un temple intermedio H112. En el caso de la aleación 5251, los revenidos son ahora H32/H34/H36/H38 (equivalentes a H22/H24, etc.). H19/H22 & H24 se muestran ahora por separado.
• Propiedades mecánicas – se mantienen similares a las cifras anteriores. La tensión de prueba del 0,2% debe figurar ahora en los certificados de ensayo.
• Las tolerancias se han reforzado en varios grados.

Tratamiento térmico del aluminio

Se puede aplicar una serie de tratamientos térmicos a las aleaciones de aluminio:

• Homogeneización: eliminación de la segregación mediante el calentamiento después de la fundición.
• Recalentamiento – utilizado después del trabajo en frío para ablandar las aleaciones de endurecimiento por trabajo (1XXX, 3XXX y 5XXX).
• Dureza por precipitación o envejecimiento (aleaciones 2XXX, 6XXX y 7XXX).
• Tratamiento térmico de solución antes del envejecimiento de las aleaciones de endurecimiento por precipitación.
• Tratamiento térmico para el endurecimiento de revestimientos
• Después del tratamiento térmico se añade un sufijo a los números de designación.
• El sufijo F significa «tal como se fabrica».
• O significa «productos forjados recocidos».
• T significa que ha sido «tratado térmicamente».
• W significa que el material ha sido sometido a un tratamiento térmico en solución.
• H se refiere a aleaciones no tratables térmicamente que han sido «trabajadas en frío» o «endurecidas por deformación».

Las aleaciones no tratables térmicamente son las de los grupos 3XXX, 4XXX y 5XXX.

Tabla 5. Designaciones de tratamiento térmico para el aluminio y las aleaciones de aluminio.

Endurecimiento por trabajo del aluminio

Las aleaciones no tratables térmicamente pueden tener sus propiedades ajustadas por trabajo en frío. El laminado en frío es un ejemplo.

Estas propiedades ajustadas dependen del grado de trabajo en frío y de si el trabajo va seguido de algún tratamiento térmico de recocido o estabilización.

La nomenclatura para describir estos tratamientos utiliza una letra, O, F o H seguida de uno o más números. Como se indica en la Tabla 6, el primer número se refiere a la condición de trabajo y el segundo al grado de revenido.

Tabla 6. NoDesignaciones de aleaciones no tratables térmicamente

Tabla 7. Códigos de temple para la chapa

DISCLAIMER

Estos datos son sólo indicativos y no deben considerarse como un sustituto de la especificación completa de la que se extrae. En particular, los requisitos de las propiedades mecánicas varían ampliamente con el temple, el producto y las dimensiones del mismo. La información se basa en nuestros conocimientos actuales y se ofrece de buena fe. Sin embargo, la Compañía no aceptará ninguna responsabilidad con respecto a cualquier acción tomada por cualquier tercero en base a la misma.

Como los productos detallados pueden ser utilizados para una amplia variedad de propósitos y como la Compañía no tiene ningún control sobre su uso; la Compañía excluye específicamente todas las condiciones o garantías expresadas o implícitas por ley o de otra manera en cuanto a las dimensiones, propiedades y/o idoneidad para cualquier propósito particular.

Cualquier consejo dado por la Compañía a cualquier tercero se da sólo para la asistencia de esa parte y sin responsabilidad por parte de la Compañía. Cualquier contrato entre la Empresa y un cliente estará sujeto a las Condiciones de Venta de la Empresa. El alcance de las responsabilidades de la empresa con respecto a cualquier cliente se establece claramente en dichas condiciones, de las que se puede obtener una copia si se solicita.

Esta información ha sido obtenida, revisada y adaptada a partir de materiales proporcionados por Aalco – Stockist de metales ferrosos y no ferrosos.

Para más información sobre esta fuente, visite Aalco – Stockist de metales ferrosos y no ferrosos.

Citaciones