¿Pruebas de calidad de los perfiles de aluminio?

Una vez inspeccioné un lote de perfiles de aluminio cortados con CNC que parecían perfectos visualmente, pero no superaron las pruebas de tracción bajo carga. Eso me recordó lo importante que es realizar pruebas adecuadas para garantizar la calidad.

Los ensayos de calidad de los perfiles de aluminio deben abarcar la mecánica, las dimensiones, los revestimientos y otros aspectos para garantizar la seguridad y el rendimiento.

Exploremos las principales pruebas de calidad, los métodos de medición de la resistencia a la tracción, las tolerancias dimensionales y las evaluaciones del revestimiento.

¿Cuáles son las principales pruebas de calidad de los perfiles de aluminio?

La calidad de los perfiles de aluminio se valida mediante pruebas mecánicas, comprobaciones dimensionales, evaluaciones superficiales, integridad del revestimiento y comportamiento ante las tensiones ambientales.

Entre las principales pruebas de calidad se incluyen ensayos de tracción, comprobaciones de dureza, análisis de fatiga, inspección dimensional, pruebas de adherencia de revestimientos y corrosión, además de pruebas no destructivas.

Resumen de las pruebas clave

Cada prueba aborda una parte del rendimiento del perfil. Un fallo en cualquiera de ellas puede provocar el rechazo o la retirada de la pieza.

Por qué es importante cada prueba

• Las pruebas de resistencia mecánica garantizan la fiabilidad bajo esfuerzos.
• Las pruebas de dureza y fatiga revelan la resistencia de los perfiles a esfuerzos repetidos.
• Las comprobaciones dimensionales garantizan que las piezas encajen en los conjuntos.
• Las pruebas de revestimiento y corrosión garantizan el aspecto y la resistencia a largo plazo.
• La inspección no destructiva detecta defectos internos sin desperdiciar material.

Tuve un caso en el que los perfiles pasaron las comprobaciones visuales, pero un vacío oculto detectado por ultrasonidos provocó grietas en la aplicación. Mejoramos la calidad de las matrices después de esa prueba.

¿Cómo se mide la resistencia a la tracción de las extrusiones?

Los ensayos de resistencia a la tracción miden la fuerza que puede soportar una extrusión antes de romperse o ceder.

Los ensayos de tracción utilizan muestras estandarizadas cortadas de extrusiones y estiradas en una máquina de ensayo para medir el límite elástico, la resistencia a la tracción final y el alargamiento.

Procedimiento de ensayo de tracción

1. Preparación de la muestra

   • Corte muestras en forma de "hueso de perro" a partir de barras de ensayo extruidas o mecanizadas.
   • Las muestras deben seguir una longitud y una sección transversal específicas.

2. Montaje en máquina de ensayo

   • Fijar la muestra entre mordazas hidráulicas en un equipo de ensayo de tracción (por ejemplo, Zwick o Instron).
   • Aplique fuerza para tirar de la muestra.

3. Ejecución de pruebas

   • Tirar a velocidad de tracción constante hasta que la muestra ceda y se rompa.
   • La máquina registra la curva tensión-deformación.

4. Extracción de resultados

   • Límite elástico (0,2% prueba): Tensión a la que comienza la deformación plástica.
   • Resistencia a la tracción (UTS): Pico de tensión antes del descanso.
   • Alargamiento a la rotura: Mide la ductilidad.

5. Normas de uso

   • ASTM B557, ISO 6892 especifican el tamaño de la muestra, la velocidad y las condiciones.
   • Los resultados ayudan a confirmar el temple de la aleación, el tratamiento térmico y la calidad de la extrusión.

Métricas clave

Si el perfil no cumple los requisitos de límite elástico, es posible que no soporte cargas estructurales. Un alargamiento demasiado bajo significa que puede agrietarse bajo flexión o choque.

En un proyecto, un proceso de templado erróneo dejó los perfiles por debajo del límite elástico requerido. Gracias a las pruebas de tracción, detectamos el problema antes del montaje y evitamos un riesgo para la seguridad.

¿Qué tolerancias dimensionales son estándar para los perfiles de aluminio CNC?

La tolerancia dimensional garantiza que el perfil encaje con otras piezas tras el mecanizado CNC. Unas tolerancias más ajustadas implican un montaje preciso, pero un mayor esfuerzo de mecanizado.

Los perfiles estándar mecanizados por CNC cumplen la norma ISO 2768 o las especificaciones del cliente, con tolerancias generales de ±0,1 mm a ±0,02 mm en función del tamaño y la clase de característica.

Normas de tolerancia de tamaño

• Tolerancia general (m): Adecuado para dimensiones no críticas, ±0,1-0,3?mm.
• Tolerancia fina (f): Para superficies de contacto críticas, ±0,02-0,1 mm.

Métodos de control

• Las MMC miden la pieza en 3D para obtener precisión geométrica.
• Los escáneres láser capturan la forma y la planitud, lo que resulta ideal para perfiles complejos.
• Los calibres y los medidores de altura sirven para comprobaciones más sencillas.

Ejemplos de zonas de tolerancia crítica

• Orificios de acoplamiento: ±0,02?mm
• Ancho de ranura: ±0,05 mm
• Planitud de la superficie: < 0,05 mm por 100 mm
• Perpendicularidad: ±0,1°

En una pieza de un dispositivo médico que comprobé, los orificios con una desviación de 0,1 mm detenían el montaje. Actualizamos nuestra configuración CNC para mantener una tolerancia de ±0,05 mm y resolvimos el problema.

¿Cómo se comprueba la adherencia y la resistencia a la corrosión de los revestimientos?

La calidad del revestimiento es tan importante como la resistencia mecánica. Afecta a la longevidad, el aspecto y la resistencia en entornos difíciles.

Los ensayos de adherencia, como el de tracción con cinta cruzada, verifican la adherencia del revestimiento al aluminio. Los ensayos de corrosión, como el de niebla salina, utilizan entornos agresivos para evaluar la durabilidad de las muestras recubiertas.

Procedimiento de prueba de adherencia

1. Corte en cruz
   • Utilice una cuchilla afilada para realizar de 6 a 11 cortes paralelos en una cuadrícula, espaciados a 1-2?mm.
2. Aplicar y despegar la cinta
   • Una cinta adhesiva sensible a la presión se coloca sobre los cortes.
   • La cinta se despega rápidamente en un ángulo de 60°.
3. Evalúe
   • Calificación de 0 (sin descamación) a 5 (eliminación significativa del revestimiento).
   • Normas: ASTM D3359, ISO 2409.

Buena adherencia = no se elimina el revestimiento después de tirar de la cinta. Una adhesión deficiente indica problemas de preparación o curado.

Procedimiento de ensayo de corrosión

• Niebla salina (ASTM B117)

  • Los paneles se rocían con niebla salina durante 96 horas o más.
  • Compruebe a intervalos si hay óxido, ampollas o descamación.

• Corrosión cíclica

  • Ciclos meteorológicos más realistas: niebla salina→calor seco→humedad.
  • Prueba la rotura del revestimiento en ciclos más largos.

• Pruebas de burbujeo y ampollas

  • Sumergir en agua durante varios días. Evaluar las ampollas a lo largo de los bordes o líneas de trazado.

Tipos de revestimiento comprobados

• Anodizado (Tipo II o III, anodizado arquitectónico o duro)
• Recubrimientos en polvo (termoestables)
• Pinturas húmedas o revestimientos líquidos

Pruebas de superficie

• El medidor de brillo comprueba la consistencia del brillo
• El micrómetro mide el grosor (mínimos de 15 μm para recubrimiento en polvo o 10 μm de anodizado).
• El perfilómetro garantiza la uniformidad de la textura de la superficie

En un proyecto de herrajes marinos, el revestimiento se peló en el borde tras 200 horas de niebla salina. Los problemas de adherencia se solucionaron ajustando el pretratamiento y aumentando el grosor del revestimiento de 12 a 20 µm.

Conclusión

Los ensayos exhaustivos de los perfiles de aluminio garantizan que cumplen los requisitos de diseño y rendimiento. Las pruebas clave incluyen ensayos de tracción, dureza, fatiga, comprobaciones dimensionales, adhesión de revestimientos, pruebas de corrosión e inspección no destructiva.

La resistencia a la tracción se mide con muestras de hueso de perro estándar y máquinas de ensayo. Las tolerancias dimensionales oscilan entre ±0,02 mm y ±0,3 mm, en función de las necesidades de precisión. Los revestimientos, incluidos los anodizados y los recubrimientos en polvo, deben superar pruebas de cinta adhesiva y exposición a niebla salina para garantizar su longevidad.

Unas pruebas minuciosas evitan fallos en el uso, protegen la calidad de la marca y respaldan unos productos de aluminio seguros y fiables.

Preguntas de verdadero/falso