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El aluminio es el metal más abundante en la Tierra, lo que brinda a los científicos de materiales muchas oportunidades de experimentar con él en el proceso de aleación.

Las aleaciones son metales con propiedades de material mejoradas (resistencia, resistencia, trabajabilidad, etc.), hechas agregando elementos metálicos a un metal base. Las aleaciones de aluminio vienen en muchas formas diferentes en función de sus componentes de aleación, y Aluminum Association Inc. ha organizado estas aleaciones en series basadas en estos elementos de aleación. Estas series se dan como nombres de cuatro dígitos, y este artículo se centra en las series 3xxx y 6xxx.

Las dos aleaciones en cuestión, el aluminio 6061 y 3003, se encuentran entre las opciones de aluminio más populares y, a primera vista, parecen intercambiables. Este artículo espera diferenciar estas dos aleaciones usando una comparación de sus propiedades materiales, con un enfoque en sus ventajas y desventajas. A través de esta discusión, este artículo definirá las aplicaciones más adecuadas para estas dos aleaciones para ayudar a los diseñadores a tomar decisiones de material más informadas para sus proyectos.

Aleación de aluminio 6061

El aluminio 6061 es famoso por su alta resistencia, buena soldabilidad y maquinabilidad, y buena resistencia a la corrosión. Es especialmente útil en materiales estructurales, ya que la resistencia del aluminio 6061 ayuda a evitar que los edificios altos se caigan. Al igual que las otras aleaciones 6xxx, el aluminio 6061 contiene magnesio y silicio como sus principales elementos de aleación, y son responsables de sus características de resistencia favorables. La descomposición de los elementos de aleación en aluminio 6061 es la siguiente: 0.6% Si, 1.0% Mg, 0.2% Cr, 0.28% Cu y 97.9% Al, y su densidad es aproximadamente la misma que la del aluminio puro (2.7 g / cm3 , 0.0975 lb / in3). El aluminio 6061 obtiene ganancias de resistencia aún mayores con el proceso de tratamiento térmico y se encuentra comúnmente en los temperamentos T6 y T4. Sus beneficios han permitido que el aluminio 6061 funcione en muchas situaciones, lo que lo convierte en una excelente aleación de uso general. Se puede encontrar en la mayoría de los talleres mecánicos y es la mejor opción para ensamblajes soldados, marcos de construcción o cualquier estructura que necesite un esqueleto sólido como una roca. Para obtener más información sobre este metal, no dude en consultar nuestro artículo sobre la aleación de aluminio 6061.

Aleación de aluminio 3003

La aleación de aluminio 3003 es uno de los tipos de aluminio más ampliamente distribuidos en el mercado hoy en día y por una buena razón. Tiene un buen acabado, tiene una excelente formabilidad, se suelda bien, tiene una resistencia moderada y resiste la corrosión. Estos atributos permiten que este metal tenga éxito en una variedad de aplicaciones y es por eso que se considera la aleación de aluminio de uso general más popular. El aluminio 3003 es de la serie 3xxx, lo que significa que su principal elemento de aleación es el manganeso, y su composición química es 0.12% Cu, 1.2% Mn y 98.6% Al (tenga en cuenta que estos números cambian en función de una serie de factores, y solo proporcionan un desglose general). La densidad del aluminio 3003 es de 2.73 g / cm3 (0.0986 lb / in3), que es casi lo mismo que el aluminio puro, y no responde al proceso de tratamiento térmico. En cambio, esta aleación se puede endurecer por deformación para aumentar su resistencia, y generalmente viene en temperamentos 3003-H18 y 3003-H22 . Aunque no es especialmente fuerte, el aluminio 3003 tiene muchas aplicaciones en los mercados de alimentos / químicos y es útil como material altamente maleable pero resistente. Para obtener más información sobre esta aleación, consulte nuestro artículo sobre la aleación de aluminio 3003.

Comparación de aleaciones de aluminio 6061 y 3003

Elegir entre estas dos aleaciones de aluminio a menudo es difícil, ya que ambas son excelentes opciones para la mayoría de los proyectos y tienen cualidades similares. Este artículo comparará algunos valores mecánicos importantes para ayudar a distinguir estos dos metales, y estas comparaciones ayudarán a determinar cuál es la mejor opción para cualquier aplicación. Los valores encontrados en la Tabla 1 se tomaron de aluminio tratado con 6061-T6 y 3003-H18, pero se sabe que estos números fluctúan según el genio elegido. Estos valores se resumen en la tabla a continuación, y una discusión de sus comparaciones seguirá poco después.

La razón principal para elegir el aluminio 6061 sobre el aluminio 3003 es su resistencia superior. Esto se muestra al comparar sus límites de elasticidad, que es la cantidad mínima de tensión que hará que estos materiales se deformen permanentemente. El límite elástico es una medida útil para las partes estructurales, ya que cualquier deformación permanente causará inestabilidad (y a menudo falla) en un edificio. La mayor resistencia del aluminio 6061 es consecuencia de sus elementos de aleación (magnesio / silicio), así como de su capacidad de tratamiento térmico. Si la resistencia es una preocupación importante, no busque más allá del aluminio 6061; Es una alternativa fuerte y más resistente a los aceros suaves y es decididamente más fuerte que el aluminio 3003.

De manera similar, el aluminio 6061 es más fuerte cuando se une mediante pernos y tornillos, y esto se muestra a través de su mayor resistencia a la fluencia (386 MPa frente a 262 MPa). El esfuerzo de fluencia del rodamiento describe el esfuerzo mínimo que hará que una junta se deforme, como cuando dos placas están conectadas por un tornillo a través de un orificio en ambas placas. Estas juntas pueden estirarse o agrietarse si se imparte una fuerza excesiva sobre las piezas de metal, y la resistencia del rodamiento es una medida útil para determinar cómo reaccionará un material cuando se une. El límite elástico del rodamiento de aluminio 6061 es mucho mayor que el de aluminio 3003, lo que no solo tiene un sentido intuitivo, sino que también explica por qué el aluminio 6061 se usa comúnmente en andamios y esqueletos de construcción. Si muchas partes serán remachadas o unidas por conexiones de orificios, el aluminio 3003 aún puede aguantar, pero el aluminio 6061 aguantará más tiempo.

La resistencia no siempre se desea, y las resistencias al corte de estos materiales son excelentes ejemplos de este concepto. La resistencia al corte es una medida de la resistencia de un material a los esfuerzos de corte, como el corte, el estampado o cualquier disposición en la que dos fuerzas opuestas se encuentran en una sección transversal. Una manera fácil de visualizar esto es cortar el papel con tijeras, donde las dos hojas de tijera opuestas se cortan o “cortan” el papel en su dimensión más delgada. La menor resistencia al corte del aluminio 3003 es en realidad un beneficio, ya que es más fácil cortar de chapa que el aluminio 6061 debido a su menor resistencia al corte (207 MPa VS. 110 MPa). Combinado con su gran capacidad de conformación, estas características hacen que el aluminio 3003 sea particularmente versátil en aplicaciones de conformado y, a menudo, es una razón para elegirlo sobre otras aleaciones.

La dureza es una medida de cómo la superficie de un material responde a la muesca local, como el rascado, el pulido y la penetración, y describe cómo las fuerzas externas afectarán el material. Los ingenieros han determinado diferentes escalas de dureza que describen cómo responden los materiales a las fuerzas de sangría utilizando máquinas de sangría. La escala de dureza Brinell es un sistema de medición de uso común, donde un material como el vidrio tiene una dureza Brinell de ~ 1550 mientras que un metal blando como el cobre es de alrededor de 10. Estas aleaciones son algo duras, siendo el aluminio 6061 el más duro de los dos (95 vs. 55), lo que aumenta su maquinabilidad pero disminuye su acabado superficial. Si bien se sangra más fácilmente, el aluminio 3003 puede llegar a un acabado cromado, que es estéticamente agradable y fácil de limpiar. El aluminio 3003 a menudo se ve en los camiones de comida como resultado, ya que las superficies reflectantes se limpian rápidamente y no acumulan suciedad. El aluminio 6061 debe elegirse sobre 3003 si la resistencia al rayado es motivo de preocupación, pero 3003 eclipsa (literalmente) cuando se trata de acabado / pulido.

El aluminio 6061 se puede encontrar en casi todos los talleres de máquinas, ya que es una de las mejores aleaciones de mecanizado disponibles. La maquinabilidad es una medida de qué tan bien se puede labrar un metal a partir de stock metal, y este artículo utiliza una evaluación cualitativa (excelente / buena / regular / mala) para darle al lector una idea de qué aleaciones se mecanizan comúnmente. Hay escalas que cuantifican la maquinabilidad, pero generalmente solo conciernen a los maquinistas que buscan la herramienta adecuada para el trabajo y no son útiles para el diseñador promedio. El aluminio 6061 es una opción principal para el mecanizado, ya que mecaniza y toma bien los acabados, mientras que el aluminio 3003 generalmente se reserva para la formación de chapa . El aluminio 3003 también se puede mecanizar, pero 6061 es una mejor opción en general debido a sus otros atributos complementarios.