¿Hay aleaciones de aluminio extruido adecuadas para el doblado?
Muchas extrusiones de aluminio se agrietan durante el doblado. Otras se arrugan o pierden el control de la forma. Estos problemas suponen una pérdida de material y tiempo. La mayoría de los fallos se deben a la elección de una aleación o un temple incorrectos.
Las aleaciones de extrusión de aluminio adecuadas para el doblado son aquellas con una resistencia y ductilidad equilibradas, que permiten la deformación plástica sin agrietarse, como las aleaciones específicas de las series 6xxx y 5xxx con los templados adecuados.
El doblado no es solo un paso del proceso de conformado. Es una prueba del comportamiento del material. Comprender los límites de la aleación antes del doblado evita costosos rediseños y desechos.
¿Qué aleaciones de aluminio ofrecen la mejor capacidad de doblado?
La escasa capacidad de doblado suele sorprender a los compradores. Sobre el papel, muchas aleaciones parecen similares. En la práctica, su comportamiento al doblarse difiere enormemente.
Las aleaciones de aluminio con la mejor capacidad de doblado son las aleaciones de resistencia baja a media con alta ductilidad, especialmente las series 6xxx como la 6063 y las series 5xxx como la 5052.
La flexibilidad depende de la cantidad de tensión que una aleación puede absorber antes de agrietarse. Esto está estrechamente relacionado con la composición química de la aleación y la estructura del grano.
¿Por qué la ductilidad es más importante que la resistencia?
Durante el doblado, el radio exterior se estira mientras que el radio interior se comprime. Si la aleación no puede estirarse lo suficiente, se forman grietas.
Las aleaciones con alta ductilidad permiten:
- Radios de curvatura mayores
- Curvas más cerradas
- Menos grietas superficiales
Las aleaciones de alta resistencia resisten la deformación. Esta resistencia aumenta el riesgo de agrietamiento.
Familias de aleaciones con mejor rendimiento
Las aleaciones de la serie 6xxx son la opción más habitual para extrusiones curvadas.
Las razones incluyen:
- Magnesio y silicio equilibrados
- Estructura granular estable
- Respuesta predecible a la formación
El 6063 se utiliza ampliamente para marcos curvos y formas arquitectónicas. El 6061 también se puede doblar, pero requiere radios más grandes.
Las aleaciones de la serie 5xxx, como la 5052, ofrecen una ductilidad aún mayor. Se doblan muy bien, pero son menos comunes en extrusiones complejas.
Comparación de la flexibilidad por aleación
| Aleación | Flexibilidad relativa | Radio de curvatura típico |
|---|---|---|
| 6063 | Muy alta | Apretado |
| 5052 | Muy alta | Muy ajustado |
| 6061 | Medio | Moderado |
| 6005A | Medio-bajo | Grande |
| 7075 | Muy bajo | Muy grande |
Esta tabla muestra una tendencia clara. A medida que aumenta la resistencia, disminuye la flexibilidad.
Consejos prácticos para la selección de aleaciones
Para diseños que requieren doblado:
- Elija la aleación con la menor resistencia que satisfaga las necesidades de carga.
- Evite las aleaciones ricas en cobre.
- Especifique el doblado en las primeras fases del diseño.
A partir de pruebas de flexión realizadas en numerosos proyectos, la elección de la aleación por sí sola puede reducir el riesgo de agrietamiento en más de la mitad.
La aleación de aluminio 6063 ofrece una excelente capacidad de doblado para operaciones de doblado por extrusión.Verdadero
Su composición química equilibrada proporciona una alta ductilidad y un comportamiento de deformación estable.
Las aleaciones de aluminio de alta resistencia generalmente se doblan mejor que las aleaciones de baja resistencia.Falso
Una mayor resistencia suele significar una menor ductilidad y un mayor riesgo de agrietamiento durante el doblado.
¿Cómo afecta el temple al rendimiento de flexión?
La selección de la aleación es solo la mitad de la decisión. El temple suele decidir el éxito o el fracaso.
El temple del aluminio afecta considerablemente al rendimiento de flexión, ya que los templados más duros reducen la ductilidad, mientras que los templados más blandos permiten una mayor deformación plástica.
El temple describe el historial térmico y mecánico del aluminio. Controla la resistencia, la dureza y la ductilidad.
Templados comunes utilizados en el doblado
El aluminio extruido se suministra a menudo en los siguientes estados:
- T4: tratado con solución y envejecido naturalmente
- T5: enfriado tras la extrusión y envejecido artificialmente.
- T6: tratado con solución y envejecido artificialmente
Cada uno se comporta de manera diferente durante el doblado.
Los caracteres más dóciles se adaptan mejor.
El temple T4 ofrece la mejor capacidad de doblado. Permite que los granos de aluminio se deslicen y se estiren.
Ventajas del T4 para el doblado:
- Límite elástico inferior
- Mayor elongación
- Reducción del riesgo de agrietamiento
Los templados T5 y T6 son más resistentes, pero menos tolerantes.
Compromiso entre resistencia y conformabilidad
El uso de un temple suave mejora la flexión, pero reduce la resistencia final. Muchos proyectos resuelven este problema flexionando primero y envejeciendo después.
Enfoque típico:
- Extruir en T4
- Realizar flexión
- Tratamiento térmico a T6
Esta secuencia mejora tanto la conformabilidad como el rendimiento final.
Comparación de la influencia del temple
| Temple | Nivel de fuerza | Flexibilidad |
|---|---|---|
| T4 | Bajo | Excelente |
| T5 | Medio | Moderado |
| T6 | Alta | Pobre |
Ignorar el temple suele provocar grietas inesperadas, incluso con la aleación adecuada.
Según la experiencia en producción, cambiar de T6 a T4 antes del doblado resuelve muchos casos de fallo sin cambiar la aleación.
Los aleaciones de aluminio más blandas, como la T4, mejoran el rendimiento en flexión.Verdadero
Una menor dureza permite una mayor deformación plástica sin agrietarse.
El aluminio templado T6 se dobla más fácilmente que el T4 debido a su mayor resistencia.Falso
Una mayor resistencia reduce la ductilidad y aumenta el riesgo de agrietamiento.
¿Se pueden doblar limpiamente las extrusiones de paredes gruesas?
El grosor añade otra dificultad. Muchos piensan que las paredes gruesas no se pueden doblar bien. Esto no siempre es cierto.
Las extrusiones de aluminio de pared gruesa se pueden doblar limpiamente si se controlan adecuadamente la aleación, el temple, el radio de curvatura y las herramientas.
El espesor de la pared afecta a la distribución de la deformación durante el doblado. Cuanto más gruesa es la pared, mayor es la diferencia de tensión entre las superficies interior y exterior.
Desafíos con secciones gruesas
Los problemas comunes incluyen:
- Agrietamiento del radio exterior
- Arrugas en el radio interior
- Distorsión transversal
Estos problemas aumentan con el grosor y los radios de curvatura estrechos.
Factores clave que permiten un doblado limpio
El doblado limpio de extrusiones gruesas requiere:
- Radio de curvatura suficientemente grande
- Templado suave antes del doblado
- Herramientas de soporte interno
- Velocidad de flexión controlada
Los mandriles o rellenos pueden soportar secciones huecas.
Reglas sobre el radio de curvatura para paredes gruesas
Una regla general sencilla es aumentar el radio de curvatura a medida que aumenta el espesor de la pared.
Regla general típica:
- Pared delgada: el radio es igual a 1 o 2 veces el espesor de la pared.
- Pared gruesa: el radio es igual a entre 3 y 5 veces el espesor de la pared.
Estos son puntos de partida, no garantías.
Factores de rendimiento de flexión de paredes gruesas
| Factor | Efecto sobre la flexión |
|---|---|
| Grosor de la pared | Mayor estrés |
| Radio de curvatura | Controla la tensión |
| Temple | Controla la ductilidad. |
| Herramientas | Controla la forma |
Las piezas de paredes gruesas suelen obtener mejores resultados cuando se doblan en varias etapas en lugar de hacerlo de una sola vez.
Según las pruebas realizadas en taller, la mayoría de los fallos en el doblado de extrusiones gruesas se deben al intento de aplicar las normas para paredes delgadas.
Las extrusiones de aluminio de pared gruesa se pueden doblar con éxito con un control adecuado del proceso.Verdadero
Los ajustes del radio, la templanza y las herramientas reducen las grietas y la distorsión.
Las extrusiones de aluminio de pared gruesa no se pueden doblar sin que se agrieten.Falso
El agrietamiento se puede evitar con la aleación y los parámetros de doblado correctos.
¿Hay aleaciones que son propensas a agrietarse durante el doblado?
Sí. Algunas aleaciones se agrietan fácilmente, incluso con una flexión leve. Este riesgo debe tenerse en cuenta desde el principio.
Ciertas aleaciones de aluminio son propensas a agrietarse durante el doblado debido a su baja ductilidad, estructura de grano grueso o altos niveles de elementos de aleación como el cobre y el zinc.
El agrietamiento es un síntoma de capacidad de deformación limitada. La composición química de la aleación desempeña un papel fundamental.
Grupos de aleaciones de alto riesgo
Las aleaciones con mayor riesgo de agrietamiento incluyen:
- Aleaciones de la serie 2xxx
- Aleaciones de la serie 7xxx
- Aleaciones 6xxx sobreenvejecidas
Estas aleaciones priorizan la resistencia sobre la conformabilidad.
¿Por qué el cobre y el zinc aumentan el agrietamiento?
El cobre y el zinc refuerzan el aluminio, pero reducen el deslizamiento entre los granos. Durante el doblado, la tensión se concentra en los límites de los granos.
Esto conduce a:
- Inicio de microfisuras
- Propagación de grietas a lo largo de la línea de curvatura
- Fractura repentina
Las grietas superficiales pueden parecer pequeñas, pero a menudo crecen durante el servicio.
Influencia de la estructura del grano
Los granos gruesos empeoran el rendimiento a la flexión. Reducen la deformación uniforme.
El tamaño del grano está influenciado por:
- Temperatura de extrusión
- Velocidad de enfriamiento
- Composición de la aleación
Un control deficiente del proceso aumenta el riesgo de agrietamiento incluso en aleaciones normalmente flexibles.
Comparación del riesgo de agrietamiento
| Aleación | Riesgo de agrietamiento | Flexibilidad |
|---|---|---|
| 6063 | Bajo | Alta |
| 6061 | Medio | Medio |
| 6005A | Medio alto | Bajo |
| 2024 | Alta | Muy bajo |
| 7075 | Muy alta | Extremadamente bajo |
Los diseñadores deben evitar las aleaciones de alto riesgo cuando sea necesario doblarlas. Si es inevitable, es obligatorio utilizar radios más grandes y templados más blandos.
Según el análisis de fallos, el agrietamiento de la aleación durante el doblado rara vez es aleatorio. Es predecible y prevenible.
Las aleaciones de aluminio ricas en cobre y zinc son más propensas a agrietarse durante el doblado.Verdadero
Estos elementos reducen la ductilidad y aumentan la concentración de tensiones.
Todas las aleaciones de aluminio tienen un riesgo similar de agrietamiento durante el doblado.Falso
El riesgo de agrietamiento varía considerablemente en función de la composición química y el temple de la aleación.
Conclusión
El éxito del doblado de extrusiones de aluminio depende de la ductilidad de la aleación, la elección del temple, el control del espesor de la pared y la concienciación sobre el riesgo de fisuras. La selección temprana de aleaciones aptas para el doblado y templados suaves evita fallos y garantiza resultados de doblado limpios y repetibles.
