EN
Os perfís de aluminio están dispoñibles en varias formas que se extruden ou se forman mediante procesos nos que o aluminio se mestura con outros elementos para mellorar as súas características físicas. A composición destas aleacións é moi importante en canto á súa utilidade. Podémolos ver en todo tipo de aplicacións, desde compoñentes estruturais de aeronaves ata marcos de ventás domésticos. A investigación en ciencia dos materiais revelou algo interesante que ocorre cando os fabricantes engaden entre un 1 e un 5 por cento de certos metais, como cobre, magnesio ou silicio á mestura. O resultado é un aumento da resistencia á tracción entre un 200 e un 400 por cento con respecto ao aluminio normal. Este tipo de personalización permite aos deseñadores axustar os perfís para que funcionen mellor baixo tensión, resistan a oxidación por máis tempo e sexan aínda fáciles de traballar durante a produción.
Os elementos de aleación primarios desempeñan roles distintos:
| Elementos | Función principal | Series de aleación comúns |
|---|---|---|
| Cobre (Cu) | Melora a resistencia mediante endurecemento por precipitación | 2xxx (p. ex., 2024) |
| Magnesio (Mg) | Mellora a soldabilidade e a resistencia á deformación | 5xxx, 6xxx |
| Silicio (Si) | Aumenta a fluidez para os procesos de extrusión | 4xxx, 6xxx |
| Cinza (Zn) | Aumenta a resistencia máxima á tracción | 7xxx (por exemplo, 7075) |
O manganeso e o cromo adoitan engadirse en cantidades máis pequenas (<1%) para refinar as estruturas de grao ou mellorar a resistencia á corrosión por tensión.
A interacción entre elementos crea efectos sinérxicos. Por exemplo:
Cada serie representa un compromiso deliberado entre maquinabilidade, resistencia ambiental e capacidade de soportar cargas.
Os perfís de aliaxe de aluminio presentan resistencias á tracción bastante diferentes dependendo da súa calidade. Por exemplo, o 7075-T6 ten un rango impresionante de 540 a 570 MPa. Iso faino case unha vez e media máis forte ca as aliaxes 6061-T6, que están entre 240 e 310 MPa, e case o dobre de resistente ca a calidade 6063-T5, que está arredor de 175 a 215 MPa. Estas diferenzas de resistencia son moi importantes á hora de escoller materiais para aplicacións específicas. A industria aerospacial depende en gran medida do 7075 para compoñentes críticos das ás debido a esta resistencia superior. Mentres tanto, os construtores de barcos adoitan empregar o 6061 para estruturas mariñas onde a resistencia á corrosión é tan importante como a resistencia mecánica. Os arquitectos tenden a preferir o 6063 para cousas como marcos de xanelas e outros elementos estruturais que non requiren unha capacidade extrema de soportar cargas. Tamén inflúe moito o tratamento que reciben estas aliaxes despois da fabricación. Cando ao 6061 se lle aplica un envellecemento artificial no canto de deixalo simplemente envellecer de xeito natural, a súa resistencia ao límite de fluencia aumenta aproximadamente un 30%, o que explica por que moitos fabricantes se molestan en dar este paso adicional aínda que supón un custo extra.
A resistencia do aluminio á corrosión depende realmente dos outros metais que se mesturan con el. Tome a serie 6xxx como a 6061 e a 6063 — estas aliaxes forman silicuro de magnesio, o que lles dá unha gran protección contra a corrosión atmosférica. Por iso soen verse empregadas en edificios preto da costa onde o aire salgado destruiría outros materiais. Polo contrario, o aluminio 7075 ten moito zinco, así que cando se expón a ambientes con auga salgada, precisa dunha protección extra a través de recubrimentos ou pinturas. Ao analizar a condutividade térmica, as cousas funcionan case á inversa. A calidade 6061 conduce o calor de forma bastante eficiente, aproximadamente 167 vatios por metro Kelvin, converténdoa nunha boa elección para cousas como disipadores de calor para computadoras. Mais a 7075 non é tan eficaz, con uns 130 W/mK. Se alguén busca unha condutividade máxima, o aluminio puro da serie 1xxx alcanza os 220 W/mK, pero en realidade, ninguén emprega moito este material porque non soporta ben as tensións mecánicas.
A relación peso-resistencia converteuse nunha consideración clave no deseño enxeñería moderno, e alí é onde as aleacións de aluminio superan realmente ao aceiro, a miúdo ofrecendo melloras de rendemento do 200 ao 300 por cento. Investigacións recentes de 2023 mostran como certas calidades como o aluminio 7075 acadan uns 175 MPa por gramo por centímetro cúbico, mentres que o aceiro inoxidable só alcanza uns 62 MPa na mesma medida. Non é de estrañar que as empresas aeroespaciais estean substituíndo os elementos de unión de aceiro por estas pezas de aluminio de alto rendemento ultimamente. A substitución normalmente reduce o peso total en aproximadamente un 40 por cento mentres segue resistindo á tensión de cizalla. Incluso nas aplicacións automotrices vese esta tendencia continuar, con moitos fabricantes recorrendo ao aluminio 6061 forjado para as pinzas de freado. Este cambio axuda a reducir o que os enxeñeiros chaman masa non suspendida en aproximadamente un 35 por cento en comparación cos elementos tradicionais de ferro fundido, o que supón unha diferenza real no manexo do vehículo e na eficiencia do combustible.
| LIGA | Forza de tracción (MPa) | Forza de Rendemento (MPa) | Lonxitude (%) | Condutividade Térmica (W/m·K) |
|---|---|---|---|---|
| 6061-T6 | 240—310 | 145—275 | 7—15 | 167 |
| 6063-T5 | 175—215 | 110—190 | 6—12 | 201 |
| 7075-T6 | 540—570 | 470—505 | 2—10 | 130 |
Esta táboa mostra os principais compromisos: maior resistencia correlaciónase con menor ductilidade e peor rendemento térmico. Os enxeñeiros elixen as aleacións en función das súas prioridades: 7075 para soportar cargas máximas, 6063 para a xestión térmica e 6061 para características equilibradas.
Os perfís de aliaxe de aluminio hoxe en día poden crear formas realmente complexas grazas a estas técnicas de extrusión avanzadas. A maioría dos fabricantes aínda dependen dos métodos de extrusión en quente, onde quentan eses lingotes de aluminio e os forzan a través de matrices especialmente deseñadas a uns 450 graos Celsius. Este proceso funciona moi ben para fabricar todo tipo de estruturas complexas, incluídas seccións ocais, deseños con múltiples cámaras e esas paredes moi finas necesarias para cousas como paneis solares e caixas de baterías de vehículos eléctricos. Segundo datos recentes do Informe de Aplicacións de Aluminio no Automoción 2024, as melloras máis recentes na tecnoloxía de matrices tamén resultan bastante impresionantes. Estamos a falar de alcanzar tolerancias tan precisas como ±0,1 milímetros en pezas que teñen que soportar esforzos importantes nos coches actuais.
Os enxeñeiros de materiais optimizan as ligazóns de aluminio axustando as concentracións de magnesio (0,5—1,5%), silicio (0,2—0,8%) e cinc (4—6%) segundo as necesidades de rendemento. Os perfís arquitectónicos empregan 6063-T6 resistente á corrosión, mentres que as aplicacións aeroespaciais requiren 7075-T651 de alta resistencia cunha resistencia á tracción de 540 MPa. A personalización estratéxica das ligazóns reduce o desperdicio de material en 18—22% en comparación cos enfoques xenéricos (International Aluminum Institute 2023).
Os tratamentos posteriores á extrusión melloran significativamente o rendemento dos perfís:
Cando se combinan cun mecanizado CNC, estes procesos axudan a que os perfís de aluminio cumpran co estándar ISO 9001:2015 mentres manteñen unha reciclabilidade do 95% en varios sectores.
Os perfís de aliaxe de aluminio destacan especialmente no que respecta ao desempeño estrutural nas construcións actuais, xa que resisten moi ben a corrosión e ofrecen gran resistencia sen o peso adicional. Moitos arquitectos comezaron a incorporar estes perfís nos seus proxectos para elementos como muros cortina, solucións de sombra solar ou incluso sistemas de marcos modulares. Gustalles moito a flexibilidade destes materiais a nivel de deseño e ademais requiren moi pouco mantemento ao longo do tempo. Esta combinación de vantaxes provocou un aumento considerable da demanda. O Censo Mundial de Arquitectura informa que o mercado global do aluminio na construción creceu un 22% desde 2022. O que fai particularmente atractivos estes perfís desde o punto de vista da sostenibilidade é a súa contribución á eficiencia enerxética. Cando se empregan en sistemas de ventás con rotura térmica, poden reducir a carga dos sistemas de climatización entre un 15% e un 30% en comparación co que se observa coas solucións tradicionais.
O uso de aliaxes de aluminio lixeiras fai que o transporte sexa moito máis eficiente. Cando os vehículos perden arredor do 10% do seu peso, o consumo de combustible diminúe entre un 6 e un 8% segundo unha investigación da SAE do ano pasado. Os fabricantes de coches recorren a miúdo ás aliaxes da serie 6000 para fabricar pezas como sistemas de xestión de colisións e carcacas de baterías para coches eléctricos. Mientres tanto, a industria da aviación prefire materiais máis resistentes coma o aluminio de grao 7075 para elementos estruturais críticos, como as ás dos avións e as estruturas do tren de aterraxe. Tamén tiveron un impacto real estas reducións de peso: os novos avións Airbus A350 emiten un 25% menos de emisións por milla de pasaxxeiro en comparación cos modelos máis antigos. Conforme as regulacións ambientais se van endurecendo en varias industrias, vemos que cada vez máis empresas adoptan pezas de aluminio extrudido para os seus deseños de chasis, xa que poden reducir a pegada de carbono mantendo a seguridade necesaria para o seu uso diario.
Hoxe en día, a maioría das instalacións de enerxía renovable dependen de perfís de aluminio extruídos porque resisten moi ben as condicións ambientais adversas. Por exemplo, as lâminas das turbinas eólicas adoitan incluír tapas de aluminio que reducen o peso sen sacrificar a rigidez. Segundo unha investigación do NREL publicada o ano pasado, este axuste no deseño en realidade incrementa a produción de enerxía nun 8%. No caso das centrais solares, os enxeñeiros prefiren sistemas de montaxe fabricados con bastidores de aliaxe 6063-T5, xa que estes materiais resisten tanto os danos provocados pola auga salgada como os raios UV nocivos ao longo do tempo. Analizando novos desenvolvementos na enerxía oceánica, vemos tendencias semellantes con plataformas de enerxía das mareas que dependen en gran medida de aluminio especial marino para todo tipo de aplicacións, desde cámaras de flotabilidade ata estruturas de soporte. Os informes do sector suxiren que a demanda de compoñentes de aluminio en todas as formas de infraestrutura verde podería crecer a unha taxa impresionante do 18% anual ata 2030, á medida que as empresas continúen investindo en solucións sostibles.
O que fai que o aluminio sexa tan sostible é o feito de que se pode reciclar una e outra vez sen dificultade. Cando derretimos aluminio antigo, necesitamos só o 5 por cento da enerxía que se precisaría para fabricar aluminio novo desde cero. Bastante impresionante, non? Aproximadamente tres cuartas partes de todo o aluminio producido na historia aínda está en uso en algún lugar hoxe en día, creando case un ciclo completo de materiais. Ademais, estudos que analizan o ciclo de vida completo dos produtos de aluminio revelan algo realmente sorprendente. O aluminio reciclado emite aproximadamente un 95 por cento menos de dióxido de carbono en comparación co aluminio obtido directamente desde bauxita, segundo informes do sector de 2023. Incluso cando se demolen edificios ou os coches chegan ao seu final útil, as pezas de aluminio seguen tendo valor. Estamos a falar de uns 50 millóns de toneladas que se manteñen fóra dos vertedoiros cada ano. Con este nivel de potencial para a reutilización, o aluminio desempeña un papel importante na axuda aos fabricantes para alcanzar esas metas ambiciosas de cero emisións netas que teñen establecido ultimamente.
Os perfís de aliaxe de aluminio adoitan incluír elementos como o cobre, o magnesio, o silicio e o cinc, cada un contribuíndo a propiedades distintas como a resistencia, a soldabilidade e a resistencia á corrosión.
A relación peso-resistencia é crucial xa que permite que as aliaxes de aluminio ofreza unha mellora significativa do rendemento en comparación con outros materiais como o aceiro, logrando un menor peso nas aplicacións enxeñierís ca sen comprometer a resistencia.
O reciclado do aluminio é bastante sostible xa que require só aproximadamente o 5% da enerxía necesaria para producir aluminio novo a partir de minerais, reducindo significativamente as emisións de carbono e aforrando recursos.
As aplicacións como a aeroespacial, a automoción, a construción e os sistemas de enerxía renovable benefíciase dos perfís de aliaxe de aluminio debido á súa resistencia, a súa resistencia á corrosión e as súas propiedades lixeiras.
Un provedor de solucións integral que integra I+D, produción, vendas e xestión da cadea de suministro.
