Descubramos por qué esta aleación es la mejor elección. Comprenda cómo puede producir piezas fiables, conociendo su moldeabilidad y su uso, junto con propiedades específicas.

Composición y propiedades de la aleación de aluminio A380

1. Composición química

Elementos primarios:

Silicio (Si):

El elemento principal de la aleación A380 es el silicio. Su proporción es de alrededor de 7,5-9,5%. Estas partículas reducen el punto de fusión, creando una fase eutéctica con el aluminio.

La silicona es quebradiza y dura. Por eso mejora la fluidez y minimiza la contracción. Sin embargo, una cantidad excesiva (>9,5%) no siempre es adecuada. Esto provocará la acumulación de partículas gruesas, lo que afectará a la ductilidad.

Cobre (Cu):

2,5-3,5% de contenido de cobre se mezcla en el metal de aluminio en caso de producir alta resistencia. Forma precipitados de Al₂Cu durante el envejecimiento.

Añadir más de 3,5% de elemento de cobre induce problemas durante la solidificación. Provoca grietas en caliente.

Hierro (Fe):

La cantidad de hierro en el A380 es de alrededor de 0,5-1,5%. Este metal evita que los lingotes fundidos se peguen a la matriz. Esto se debe a que hay compuestos AlFeSi. Esto ya es bastante difícil de manejar. El uso excesivo de hierro, por encima de 1,5 %, quebradizo β-AlFeSi estructura. Disminuye el impacto de la tenacidad.

Manganeso (Mn):

La aleación de aluminio A380 contiene 0,1-0,5% de manganeso. Alterna la fase peligrosa de β-AlFeSi en α-AlFeMnSi de daño mínimo. También afina los granos durante la solidificación.

Magnesio (Mg):

La cantidad de magnesio (0,1-0,5%) se combina con el contenido de silicio para producir precipitados de Mg₂Si. Esto aumenta la dureza. Sin embargo, la colabilidad se reduce con mg por encima de >0,5%

Zinc (Zn):

0,1-0,5% de aleación de zinc minimiza el impacto sobre el metal del A380. A pesar de ello, provoca una disminución de la resistencia a la corrosión. Esto suele ocurrir con la presencia de impurezas.

Oligoelementos:

• Hasta 0,5% de níquel produce una mejor estabilidad a alta temperatura. Esto se debe a su formación de la fase Al₃Ni.
• La presencia de estaño (Sn) y plomo (Pb) inferior a 0,1% mejora la maquinabilidad. Sin embargo, afecta a la soldabilidad.
• La incorporación de <0,1% de Cromo (Cr) refina el grano.

Normas:

En el formulario ASTM B85, la especificación de la aleación A380 muestra ciertos límites. Por ejemplo, Fe ≤1,5%, Cu ≤3,5%. Ordena que la composición debe pasar pruebas químicas a través de espectrometría.

2. 2. Propiedades físicas

• Densidad: 2,7 g/cm³
• Intervalo de fusión: 565°C a 630°C
• Conductividad térmica: 100 W/m-K a 25°C
• Conductividad eléctrica: 35% IACS
• Expansión térmica: 21,8 µm/m-°C (20-100°C)
• Resistencia a la corrosión: Moderada

3. 3. Propiedades mecánicas

A. Resistencia y ductilidad:

Tal cual (sin tratamiento térmico):

• Resistencia última a la tracción (UTS): 325 MPa.
• Límite elástico (YS): 160 MPa con un desplazamiento de 0,2%.
• Alargamiento: 3% (limitado por su alto contenido en silicio, así como por las fases frágiles α-AlFeMnSi y β-AlFeSi).
• Dureza: 80 HB (Brinell).

T5 Temper:

• Envejecimiento a 150-200°C durante 2-8 horas
• UTS 330 MPa
• YS: 170 MPa.
• Alargamiento: 2%
• Dureza: 85 HB

T6 Temper:

• Solutionizado a 500°C durante 4-12 horas + Envejecido
• UTS 350 MPa
• YS: 185 MPa.
• Alargamiento: 2,5%
• Dureza: 90 HB

B. Microestructura:

La aleación A380 de aluminio crea un tamaño de grano de 50-200 µm como matriz primaria.

Fases intermetálicas:

• Las partículas en forma de placa de α-AlFeMnSi con una longevidad de 5-20 µm mejoran la resistencia al desgaste.
• El tipo de fases en forma de aguja (β-AlFeSi) de hasta 10-30 µm muestran lugares de inducción de grietas.
• Los elementos de Mn mejoran el tamaño del grano, reduciéndolo a <100 µm. Crean una mayor tenacidad.

C. Propiedades especializadas:

La aleación A380 tiene una buena resistencia a la fatiga que oscila entre 150 MPa a 10⁷ ciclos (R = -1). Esta cualidad es beneficiosa para la fabricación de soportes de motor.

Además, la resistencia al cizallamiento de este lingote es de unos 200 MPa. Eso es muy importante para crear roscas o sujetar diversos ensamblajes.

Además de todo lo anterior, la aleación está limitada a su tenacidad al impacto (ensayo Charpy), que es de 5 J a 25°C. Este límite también minimiza su uso en cargas dinámicas.

D. Efectos de la temperatura:

Las temperaturas más elevadas se convierten en la causa de la precipitación de partículas gruesas. Debido a ello, el UTS desciende a 260 MPa (-20%).

En el punto de baja temperatura por debajo de -50°C, provoca un aumento del nivel de dureza en torno a 88 HB (+10%). Esto se debe a que el movimiento de las dislocaciones se hace más lento.

Aplicaciones de la aleación de aluminio A380

1. Uso en la industria del automóvil

La relación resistencia-peso de la aleación A380 la convierte en una elección óptima. Por eso la industria del automóvil lo utiliza para su gran variedad de aplicaciones.

Componentes y propiedades clave:

Las piezas de automoción, como soportes y carcasas, tienen una resistencia a la tracción de unos 325 MPa. También establecen barreras contra el calor excesivo de hasta 200 °C.

Esto significa que la pieza no requiere más energía ni más consumo de combustible que los antiguos bloques de hierro.

Ventajas térmicas y mecánicas:

Los fabricantes aprovechan la conductividad térmica de la aleación A380 (100 W/m-K) en las culatas.

Poseen una eficaz disipación del calor. En ellos, el material de silicio fluye suavemente durante la fundición para adoptar cualquier forma compleja.

Durabilidad y limitaciones:

Las carcasas de la caja de cambios después de un proceso de templado T6 serían más duras. Alcanza una dureza de 90 HB.

Sin embargo, estas piezas no responden a las necesidades de ductilidad, lo que restringe su uso en aplicaciones de alto impacto. Por ello, se utilizan sus aleaciones sustitutivas, como la A383, para fabricar piezas críticas.

Aplicaciones aeroespaciales de la aleación de aluminio A380

Uso de componentes no estructurales:

Las características de resistencia y moldeabilidad del lingote A380 lo hacen preferible. Las industrias aeroespaciales lo utilizan para fabricar carcasas de alerones, soportes de flaps y soportes de alerones.

Temperatura y resistencia:

Esta aleación puede soportar temperaturas moderadas (de -50°C a 150°C). Tienen un límite elástico de 185 MPa después del temple T6. En el caso de los equipos de control de vuelo, este tratamiento los hace más adecuados.

Ventajas de la fundición de precisión

El material A380 ofrece una moldeabilidad adecuada, que permite adoptar el perfil más intrincado. Por ello, puede utilizarse para bisagras de timón con exactitud dimensional.

Limitaciones y mejoras:

A pesar de que la aleación ofrece muchas cualidades excepcionales, carece de las cualidades del grado aeroespacial (7075). Por ejemplo, aleación forjada de alta resistencia.

La mejora que se le puede hacer es la durabilidad en condiciones de humedad. Esto puede hacerse mediante el proceso térmico T6 o revestimientos anticorrosión.

Otras aplicaciones industriales de la aleación de aluminio A380

Usos en el sector de la construcción:

En el sector de la construcción, la aleación A380 se funde para fabricar moldes arquitectónicos y marcos de ventanas.

La industria aprovecha sus rasgos más óptimos. Eso sí, con resistencia a la corrosión y tolerancias ajustadas para mayor precisión.

Aplicaciones marinas:

La durabilidad del A380 crea piezas duraderas y resistentes para los soportes del motor y los accesorios de la cubierta.

El tratamiento, como el anodizado, aumenta aún más la resistencia al agua salada.

Beneficios para la industria eléctrica:

Este material es beneficioso para fabricar disipadores térmicos y carcasas de motores. Les confiere un buen IACS y conductividad térmica. Por eso esta opción es una oferta rentable.

Ventajas específicas del sector:

Entre las propiedades clave del A380 figuran, por lo general, la estabilidad dimensional en toda la construcción y la resistencia a la corrosión marina.

Mientras tanto, los trajes de gestión térmica son para sistemas eléctricos. Esto significa que la aleación A380 entra en la categoría de metal versátil.

Características de fundición de la aleación de aluminio A380

Proceso de fundición

Dado que la aleación A380 tiene mucha más fluidez, se funde con parámetros de proceso. Estos parámetros incluyen puntos de fusión de 660-680°C y presiones de inyección de 30-150 MPa.

Fundición a presión:

Fundición a presión de aluminio es la mejor técnica. Produce resultados en pocos minutos y ofrece una tolerancia ajustada. Sin embargo, este proceso entraña el riesgo de que el molde se adhiera a las partículas de hierro.

Fundición en arena:

En la fundición en arena no es necesario utilizar altas presiones ni altas temperaturas. Esto se debe a que forma un perfil con aleación fundida utilizando una cantidad menor (1-5 de presión a 600-650°C).

Con este proceso se pueden fundir piezas más largas, como bloques de motor. Sin embargo, es muy lento y produce superficies rugosas.

Fundición en molde permanente:

La fundición en molde permanente ofrece ventajas equilibradas de coste junto con resultados de precisión.

Funciona a 630-670°C.

Para controlar la solidificación son necesarias velocidades de enfriamiento adecuadas. Esto reducirá el riesgo de desgarros en caliente.

Defectos de fundición

Los defectos de fundición que se producen durante la fabricación pueden ser porosidad, contracción o inclusiones.

• Porosidad: el aire o los gases mezclados en la fundición provocan porosidad. Averígüelo con una inspección por rayos X. Para controlarlo, utilice la desgasificación al vacío.
• Encogimiento: El enfriamiento desigual de la fundición produce contracción en las piezas. El software de simulación térmica ayuda a analizar los puntos calientes. Haga frente a estos errores con diseños de alimentadores optimizados.
• Inclusión: Se produce por la presencia de impurezas. Filtre el metal antes de utilizarlo para minimizar el tamaño de las partículas. Además, opte por técnicas de precalentamiento del molde.

Tratamiento térmico

Tratamiento térmico en solución:

En este tipo de tratamiento, los fabricantes calientan el metal a 500°C durante 4-12 horas. Para que disuelva los precipitados de Al₂Cu. Esto se hace mediante una velocidad de enfriamiento >100°C/s (agua de temple).

Envejecimiento artificial

El envejecimiento artificial, como la técnica de revenido T6, funciona a 150-200°C durante 2-8 horas. Produce una resistencia excesiva en los lingotes. Para ello, se forman fases de Mg₂Si y Al₂Cu. También aumenta la dureza.

Sin embargo, el sobreenvejecimiento por encima de 250°C provoca una precipitación gruesa. Como consecuencia, afecta a la resistencia, reduciéndola hasta un 15%.

Además, el temple T6 mejora la resistencia a la fatiga, haciendo una microestructura refinada. A pesar de ello, disminuye el índice de alargamiento hasta 2,5%.

Resistencia a la corrosión de la aleación de aluminio A380

Mecanismos de corrosión:

En los A380, hay posibilidades de corrosión por picaduras en las zonas ricas en cloruros, como las costas. De forma similar a este problema, la corrosión por grietas se produce en puntos estancados (debajo de los pernos).

Corrosión galvánica ocurre cuando se producen diferencias de potencial electroquímico. El contenido de hierro y cobre también es la causa del empeoramiento de la corrosión.

Protección contra la corrosión:

Hay muchas opciones para proteger las piezas de la corrosión. Entre ellas, el anodizado es una que añade una capa de óxido de 10-25 µm.

El proceso de cromado ayuda a eliminar la humedad o a resistir la sal. Mientras tanto, los revestimientos de pintura (epoxi) aumentan la resistencia bloqueando la exposición.

Las otras opciones son los recubrimientos en polvo y los sellantes. Sirven para mejorar el rendimiento de las piezas marinas o de automoción y aumentar su durabilidad.

Mecanizado y fabricación de la aleación de aluminio A380

Mecanizado:

Con una clasificación de 65 a 70%, la aleación de aluminio a380 es muy fácil de mecanizar. Tiene un contenido de elementos aliados, que pueden ser duros, como las partículas de silicio. Por ello, se pueden utilizar herramientas de metal duro o PCD para cortarlo.

Por ejemplo, un ángulo de rastrillo de 15° y unos bordes afilados ayudan en el proceso de corte. Como muestra la imagen, corte a 300-500 m/mi, avance 0,5 mm/rev, y profundidad ≤3,25 mm.

Además, unas técnicas adecuadas de refrigeración pueden evitar el sobrecalentamiento de las herramientas y aumentar su durabilidad.

Fabricación:

Es bastante difícil soldar material A380. Porque se agrieta. Pero se puede utilizar la soldadura por fricción. Hace un gran trabajo a 500-1500 RPM, 1-3 mm/s.

Además, el precalentamiento y el relleno de silicona de aluminio ayudan también para la soldadura fuerte. Para fijar o remachar, hay que trabajar manualmente para perforar o utilizar remaches resistentes como los de 1-5 mm.

Conclusión:

La aleación de aluminio A380 es el metal más importante. Contiene menos peso pero es resistente. Su excelente colabilidad le permite fabricar múltiples aplicaciones con una impresionante resistencia al calor. Es una combinación de rentabilidad y prestaciones equilibradas.

Sin embargo, puede tener problemas con su baja ductilidad. El tratamiento de temple T6 y los revestimientos pueden mejorar su durabilidad. Por eso es importante para la mayoría de las grandes industrias, como la automovilística y la industrial.