30 abril 2008

¿Qué son las Series del Aluminio en las guías de los patines?

No es que sea precisamente un experto en el tema pero alguna vez he tenido curiosidad en saber porqué algunas guías de patines son de Serie 6000 o Serie 7000, por lo que se expone a continuación es un "corta y pega" del artículo que habla sobre el Aluminio en Wikipedia, que es el material con el que se fabrican las guías de la mayoría de patines de gama superior.

El Aluminio tiene una serie de propiedades tanto físicas como mecánicas que lo convierten en un material muy utilizado en la industria en general, es abundante y con buen rendimiento en la producción. En la gran mayoría de los casos no se usa en estado puro, sino que se usa en aleación con otros metales. Desde el punto de vista físico, el aluminio puro posee una resistencia muy baja a la tracción y una dureza escasa. En cambio, unido en aleación con otros elementos, el aluminio adquiere características mecánicas muy superiores.

Los principales elementos aleantes del aluminio son los siguientes y se enumeran las ventajas que proporcionan.

  • Cromo (Cr) Aumenta la resistencia mecánica cuando está combinado con otros elementos Cu, Mn, Mg.
  • Cobre (Cu) Incrementa las propiedades mecánicas pero reduce la resistencia a la corrosión.
  • Hierro (Fe). Incrementa la resistencia mecánica.
  • Magnesio (Mg) Tiene alta resistencia tras el conformado en frío.
  • Manganeso (Mn) Incrementa las propiedades mecánicas y reduce la calidad de embutición.
  • Silicio (Si) Combinado con magnesio (Mg), tiene mayor resistencia mecánica.
  • Titanio (Ti) Aumenta la resistencia mecánica.
  • Zinc (Zn) Reduce la resistencia a la corrosión.
Las aleaciones de aluminio forjado se dividen en dos grandes grupos, las que no reciben tratamiento térmico y las que reciben tratamiento térmico.

Aleaciones de aluminio forjado sin tratamiento térmico
Las aleaciones que no reciben tratamiento térmico solamente pueden ser trabajadas en frío para aumentar su resistencia. Hay tres grupos principales de estas aleaciones según la norma AISI-SAE que son los siguientes (Series 1000, 3000, 5000):
  • Aleaciones 1xxx. Son aleaciones de aluminio técnicamente puro, al 99,9% siendo sus principales impurezas el hierro y el silicio como elemento aleante. Se les aporta un 0.12% de cobre para aumentar su resistencia. Tienen una resistencia aproximada de 90 MPa. Se utilizan principalmente par trabajos de laminados en frío.
  • Aleaciones 3 xxx. El elemento aleante principal de este grupo de aleaciones es el manganeso (Mn) que está presente en un 1,2% y tiene como objetivo reforzar al aluminio. Tienen una resistencia aproximada de 16 ksi (110MPa) en condiciones de recocido. Se utilizan en componentes que exijan buena mecanibilidad.
  • Aleaciones 5xxx. En este grupo de aleaciones es el magnesio es el principal componente aleante su aporte varía del 2 al 5%. Esta aleación se utiliza cuando para conseguir reforzamiento en solución sólida. Tiene una resistencia aproximada de 28 ksi (193MPa) en condiciones de recocido.
Y también están las que se usan más habitualmente en la fabricación de las guías de los patines.

Aleaciones de aluminio forjado con tratamiento térmico
Algunas aleaciones pueden reforzarse mediante tratamiento térmico en un proceso de precipitación. El nivel de tratamiento térmico de una aleación se representa mediante la letra T seguida de un número por ejemplo T5. Hay tres grupos principales de este tipo de aleaciones (Series 2000, 6000 y 7000).
  • Aleaciones 2xxx. El principal aleante de este grupo de aleaciones es el cobre (Cu), aunque también contienen magnesio Mg. Estas aleaciones con un tratamiento T6 tiene una resistencia a la tracción aproximada de 64ksi (442 MPa) y se utiliza en la fabricación de estructuras de aviones.
  • Aleaciones 6xxx. Los principales elementos aleantes de este grupo son magnesio y silicio. Con unas condiciones de tratamiento térmico T6 alcanza una resistencia a la tracción de 42 ksi (290MPa) y es utilizada para perfiles y estructuras en general.
  • Aleaciones 7xxx. Los principales aleantes de este grupo de aleaciones son cinc, magnesio y cobre. Con un tratamiento T6 tiene una resistencia a la tracción aproximada de 73ksi(504MPa) y se utiliza para fabricar estructuras de aviones.
A veces también vienen con la descripción de Aluminio extruido, esto no es más que el proceso tecnológico que consiste en dar forma o moldear una masa haciéndola salir por una abertura especialmente dispuesta para conseguir perfiles de diseño complicado.

Se consigue mediante la utilización de un flujo continuo de la materia prima, generalmente productos metalúrgicos o plásticos. Las materias primas se someten a fusión, transporte, presión y deformación a través de un molde según sea el perfil que se quiera obtener.

Para realizar la extrusión, la materia prima, se suministra en lingotes cilíndricos también llamados “tochos”. El proceso de extrusión consiste en aplicar una presión al cilindro de aluminio (tocho) haciéndolo pasar por un molde (matriz), para conseguir la forma deseada. Cada tipo de perfil, posee un “molde” llamado matriz adecuado, que es el que determinará su forma.

El tocho es calentado (aproximadamente a 500ºC, temperatura en que el aluminio alcanza un estado plástico) para facilitar su paso por la matriz, y es introducido en la prensa. Luego,la base del tocho es sometida a una llama de combustión incompleta, para generar una capa fina de carbono. Esta capa evita que el émbolo de la prensa quede pegado al mismo. La prensa se cierra, y un émbolo comienza a empujar el tocho a la presión necesaria, de acuerdo con las dimensiones del perfil, obligándolo a salir por la boca de la matriz. La gran presión a la que se ve sometido el aluminio hace que este eleve su temperatura ganando en maleabilidad.

Los componentes principales de una instalación de extrusión partes son, el contenedor donde se coloca el tocho para extrusión bajo presión, el cilindro principal con pistón que prensa el material a través del contenedor, la matriz y el portamatriz.

Del proceso de extrusión y temple, dependen gran parte de las características mecánicas de los perfiles, así como la calidad en los acabados, sobre todo en los anodizados. El temple, en una aleación de aluminio, se produce por efecto mecánico o térmico, creando estructuras y propiedades mecánicas características.