Aluminio 7075 vs. Aluminio 2024: ¿Cuáles son las diferencias de resistencia?

A menudo veo a ingenieros divididos entre 7075 y 2024. Quieren piezas que se mantengan fuertes bajo tensión.

El 7075 ofrece una mayor resistencia a la tracción, mientras que el 2024 proporciona una buena resistencia a la fatiga con una carga máxima ligeramente inferior.

Comparemos estas dos aleaciones de alta resistencia y veamos en qué destaca cada una.

¿Cuáles son las diferencias de resistencia entre 7075 y 2024?

Cuando empecé a fabricar componentes aeronáuticos, utilicé ambas aleaciones en accesorios y soportes. Se comportaron de forma diferente en las pruebas de tensión y los ciclos de fatiga.

El 7075-T6 tiene mayor resistencia a la tracción (~572 MPa) que el 2024-T3 (~469 MPa). Pero el 2024 tiene mejor resistencia a la fatiga bajo carga cíclica.

Profundice: Comparación de la resistencia a la tracción y a la fatiga

Resistencia a la tracción (carga estática):

• 7075-T6: ~572?MPa
• 2024-T3: ~469?MPa

El 7075 es claramente más resistente en las pruebas de carga estática. Suele utilizarse cuando la capacidad de carga máxima es importante.

Límite elástico (deformación permanente):

• 7075-T6: ~503?MPa
• 2024-T3: ~324?MPa

Esto significa que el 7075 resiste más a la flexión o a la deformación.

Resistencia a la fatiga (carga repetida):

El 2024 soporta mejor la fatiga cíclica, por lo que es preferible para piezas sometidas a vibraciones o ciclos de carga.

Una vez hice dos soportes: uno de 7075 y otro de 2024. En las pruebas de vibración, el soporte de 2024 duró más tiempo sin agrietarse a pesar de soportar cargas más ligeras.

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¿Qué aleación es mejor para las piezas aeroespaciales?

Cuando diseñaba componentes aeroespaciales, ponía en una balanza la resistencia, la fatiga y la fabricabilidad.

El 2024 es el más utilizado para chapas de fuselaje y revestimientos de alas debido a su resistencia a la fatiga. El 7075 es ideal para piezas sometidas a grandes esfuerzos, como engranajes y largueros.

Profundice: Casos de uso aeroespacial

2024-T3:

• Excelente resistencia a la fatiga
• Mantiene la tenacidad a bajas temperaturas
• Se utiliza para pieles estructurales, costillas, accesorios
• Susceptible a la corrosión a menos que esté recubierto o revestido

7075-T6:

• Excepcional resistencia estática
• Se utiliza para accesorios de tren de aterrizaje, puntos de alta carga
• La vida útil a la fatiga es menor, pero tolerable en ciclos cortos
• Necesita una buena protección contra la corrosión

Ejemplos de aplicaciones:

• Pieles de ala (2024)ciclos largos, cargas ligeras, fatiga crítica
• Herrajes del tren de aterrizaje (7075)cargas estáticas elevadas, menos ciclos

Una vez construí dos soportes: una pieza de 2024 en la piel del ala y un eslabón de 7075 en una vía de carga. Ambas satisfacían sus necesidades estructurales de forma eficiente.

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¿Cómo se compara la resistencia a la corrosión?

Probé ambas aleaciones en cámaras de niebla salina y humedad. Se comportaron de forma diferente bajo la exposición.

El 2024 es más propenso a la corrosión, mientras que el 7075 la resiste algo mejor, pero ambos necesitan revestimientos protectores para uso exterior o marino.

Profundice: Comportamiento de la corrosión y protecciones

Resistencia intrínseca:

• 2024: alto contenido de cobre (~4,4%) → escasa resistencia a la corrosión.
• 7075: alto contenido de zinc (~5,6%) → resistencia a la corrosión moderada, pero propensa a la formación de grietas por corrosión bajo tensión.

Tratamientos protectores:

Durabilidad medioambiental:

• 2024: necesita revestimientos o recubrimientos pesados. No es adecuado desnudo en aire húmedo o salado.
• 7075: mejor, pero sigue necesitando anodizado o sellantes para evitar la corrosión por tensión en los bordes.

Un caso real:

Hice dos racores, uno de cada aleación. Dejé el 2024 desnudo y el 7075 anodizado. En meses húmedos, el 2024 se corroyó en los bordes en cuestión de semanas. El 7075 anodizado no mostró óxido durante años.

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¿Cuál es más fácil de mecanizar: ¿7075 o 2024?

En mi taller de CNC, la maquinabilidad era importante. Probé ambas aleaciones en las mismas condiciones.

El 2024 es más fácil de mecanizar que el 7075: menos acumulación de calor y mayor vida útil de la herramienta. Pero el 7075 también corta bien y mantiene tolerancias ajustadas.

Profundice: Rendimiento y consejos de mecanizado

Formación de virutas y desgaste de la herramienta:

• 2024-T3más blando, forma virutas largas, fácil de cortar, buen acabado
• 7075-T6más duro, las virutas tienden a ser cortas y abrasivas, desgaste más rápido de la herramienta, necesita una preparación rígida

Tolerancias y acabado:

• Ambos pueden mantener ±0,01 mm con buenas herramientas y refrigerante.
• El 2024 suele dar acabados más lisos debido a su menor dureza

Roscado y corte de roscas:

• 2024 grifos bien
• 7075 necesita velocidades de roscado más lentas y machos con forma de cizalla

Consejos para fresar y taladrar:

• 2024: Carga de viruta de 0,3 mm, velocidad de 250-300 m/min.
• 7075: Carga de viruta de 0,2 mm, velocidad de 200 m/min, refrigerante de inundación esencial

Los resultados de las pruebas de mi taller:

Hice ranuras paralelas en 2024 y 7075. Las herramientas de 2024 duraron unos 200 minutos antes de desafilarse 2 veces más que las de 7075.

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Conclusión

El 7075 es más resistente a la carga estática y más adecuado para componentes sometidos a grandes esfuerzos. El 2024 ofrece una mejor resistencia a la fatiga para cargas repetitivas. Ambos necesitan protección contra la corrosión, y el 2024 es más fácil de mecanizar. Elija en función del tipo de carga, el entorno y las necesidades de mecanizado.