¿Espesor máximo de pared de la extrusión de aluminio?
Las paredes delgadas se agrietan. Las paredes gruesas no enfrían. Muchos compradores adivinan los límites y pagan por sus errores. Esta cuestión provoca retrasos, desechos y rediseños en todos los proyectos.
El espesor máximo seguro de la pared en la extrusión de aluminio depende de la aleación, la capacidad de la prensa, el tamaño del perfil y el control de la refrigeración. No hay una cifra única. Los límites prácticos suelen venir determinados por el equilibrio del flujo del metal y la fuerza de la prensa, no por la intención del diseño.
Este tema es importante porque el grosor de la pared controla la resistencia, el coste, la vida útil de las herramientas y el tiempo de entrega. Cuando el grosor supera un rango seguro, la extrusión se vuelve inestable. Comprender los límites reales ayuda a evitar rediseños y costes ocultos.
¿Qué define el espesor máximo seguro de la pared?
Un grosor excesivo parece seguro, pero crea riesgos ocultos. Los diseñadores suelen aumentar el grosor para ganar resistencia, pero aún así se producen fallos de extrusión. La razón no es la resistencia, sino los límites del proceso.
El espesor máximo seguro de la pared viene definido por la estabilidad del flujo del metal, la disipación del calor y la fuerza de presión durante la extrusión, y no solo por las necesidades estructurales.
El espesor de la pared en la extrusión no es solo una elección geométrica. Cambia directamente la forma en que el aluminio fluye a través de la matriz. A medida que aumenta el espesor, aumenta la resistencia. El metal necesita más fuerza para moverse. En algún momento, la prensa no puede empujar de manera uniforme. Esto provoca desgarros en la superficie, grietas internas o secciones sin rellenar.
Balance de flujo de metal
El aluminio se comporta como un fluido espeso bajo presión. Las paredes delgadas permiten un flujo más rápido. Las paredes gruesas ralentizan el flujo. Cuando una zona fluye más rápido que otra, aparecen defectos. Una pared muy gruesa junto a una sección más delgada crea un desequilibrio. La zona gruesa puede quedarse rezagada, mientras que las zonas delgadas se sobrecalientan.
Acumulación de calor y enfriamiento
La extrusión genera calor por fricción y deformación. Las paredes gruesas retienen el calor durante más tiempo. El enfriamiento se vuelve desigual. Si el núcleo permanece caliente mientras la superficie se enfría, se forma tensión interna. Esto puede provocar flexión o agrietamiento tras la extrusión durante el envejecimiento.
Rangos de espesor prácticos
Según la experiencia en producción, los rangos de seguridad comunes aparecen en todas las prensas:
| Clase de tamaño de perfil | Espesor máximo seguro típico de la pared |
|---|---|
| Perfiles pequeños | De 8 mm a 12 mm |
| Perfiles medios | De 12 mm a 20 mm |
| Perfiles grandes | 20 mm a 35 mm |
Estos límites no son absolutos. Dependen de la aleación, la capacidad de la prensa y el diseño del troquel. Algunos proyectos superan los 40 mm, pero requieren troqueles especiales y velocidades lentas.
Vida y riesgo
Las paredes muy gruesas aumentan la tensión del troquel. La longitud del cojinete debe aumentar para controlar el flujo. Esto aumenta la fricción y el desgaste. El riesgo de fallo del troquel aumenta considerablemente más allá de los rangos de espesor habituales.
El espesor máximo seguro de la pared está limitado principalmente por la estabilidad del proceso de extrusión, más que por las necesidades de resistencia estructural.Verdadero
Los límites de extrusión provienen del flujo del metal, el control del calor y la fuerza de presión, no solo de la resistencia final de la pieza.
Cualquier prensa de extrusión de aluminio puede extruir con seguridad paredes de más de 50 mm si se reduce la velocidad.Falso
El tonelaje de prensado, el tamaño de la palanquilla y la resistencia del troquel suelen hacer que ese espesor sea imposible o inestable.
¿Cómo afecta la aleación al espesor permitido?
Muchos compradores ignoran la elección de la aleación al establecer el grosor de la pared. Esto provoca grietas en los perfiles o ralentiza la producción. La selección de la aleación influye directamente en el grosor que se puede extruir de forma segura.
Las aleaciones más blandas permiten paredes más gruesas, mientras que las aleaciones más resistentes reducen el espesor admisible debido a una mayor tensión de fluencia y sensibilidad al calor.
Las diferentes aleaciones de aluminio se comportan de manera muy diferente bajo presión. La principal diferencia radica en la tensión de fluencia. Las aleaciones de mayor resistencia se oponen a la deformación. Esto aumenta la fuerza de extrusión y el calor.
Aleaciones comunes para extrusión
Las aleaciones más utilizadas en la extrusión son la 6063, la 6061 y la 6005. Su comportamiento en cuanto al espesor difiere.
| Aleación | Comportamiento del flujo | Espesor máximo típico | Notas |
|---|---|---|---|
| 6063 | Muy suave | Hasta 30-35 mm | Ideal para formas gruesas y complejas |
| 6061 | Medio | 20-25 mm | Mayor resistencia, se necesita más fuerza. |
| 6005 | Medio-alto | 18-22 mm | Más rígido, menos tolerante |
| 7075 | Muy difícil | A menudo <15 mm | Raro para extrusión |
El 6063 fluye con suavidad. Tolera paredes gruesas y formas complejas. Por eso es habitual en perfiles arquitectónicos y perfiles huecos de gran tamaño. El 6061 es más resistente, pero menos tolerante. Las paredes gruesas en el 6061 suelen requerir una velocidad más lenta y una temperatura más alta del lingote.
Riesgo de calor y agrietamiento
Las aleaciones más resistentes generan más calor. Las paredes gruesas retienen este calor. Esto aumenta el riesgo de agrietamiento por calor en la salida del troquel. Incluso si la extrusión se realiza con éxito, el enfriamiento puede ser desigual.
Impacto en el coste y el plazo de entrega
Las paredes más gruesas en aleaciones duras reducen la velocidad. Esto aumenta el coste. También aumenta el riesgo de desperdicio. Muchos proyectos cambian a 6063 para secciones gruesas y luego añaden resistencia a través del diseño en lugar de la aleación.
Combinación de aleaciones y espesores
Un diseño seguro comienza por combinar la aleación con el grosor. Si el grosor debe ser elevado, la aleación debe ser blanda. Si se necesita resistencia, el grosor debe ser moderado.
Las aleaciones de aluminio más blandas, como la 6063, permiten paredes de extrusión más gruesas con menor riesgo de defectos.Verdadero
Una menor tensión de flujo hace que la extrusión de paredes gruesas sea más estable y fácil de controlar.
El uso de una aleación más resistente siempre permite paredes más gruesas debido a la mayor resistencia del material.Falso
Las aleaciones más resistentes se oponen al flujo y aumentan la fuerza de extrusión, lo que limita el espesor de pared admisible.
¿La extrusión puede mantener un espesor uniforme en perfiles largos?
Los perfiles largos parecen sencillos en los planos, pero en la producción suelen aparecer variaciones en el grosor. Los compradores esperan paredes uniformes de extremo a extremo. La realidad es más compleja.
Es posible obtener un espesor uniforme en extrusiones largas, pero depende del equilibrio del troquel, el control de la temperatura y la estabilidad del extractor.
La longitud aumenta la exposición a la deriva del proceso. Pequeños cambios en la temperatura o la velocidad se acumulan a lo largo de metros.
Equilibrio de la muerte a lo largo de la longitud
El control del molde regula el flujo al inicio, pero la longitud introduce nuevos factores. A medida que continúa la extrusión, la temperatura del lingote cambia. El contenedor y el molde se calientan. Esto altera el flujo del metal. Si el molde no está diseñado para condiciones de estado estable, el espesor puede variar.
Efectos del extractor y la mesa de desviación
Los perfiles largos dependen de extractores para soportar la longitud. Una fuerza de tracción desigual puede estirar más las secciones delgadas que las gruesas. Esto provoca variaciones en el grosor. Una configuración estable del extractor es fundamental para obtener paredes uniformes.
Consistencia de enfriamiento
El enfriamiento debe ser uniforme a lo largo de toda la longitud. Las paredes gruesas se enfrían más lentamente. Si los ventiladores de refrigeración o el rociado de agua son desiguales, el grosor de la pared puede parecer uniforme, pero la tensión interna varía.
Expectativas de tolerancia
Uniforme no significa perfecto. Las tolerancias típicas de espesor dependen del tamaño:
| Longitud del perfil | Tolerancia típica del espesor |
|---|---|
| <3 metros | +/- 0,15 mm |
| 3-6 metros | +/- 0,20 mm |
| >6 metros | +/- 0,25 mm o más |
Los perfiles más largos requieren una tolerancia más holgada. Intentar forzar una tolerancia ajustada aumenta la tasa de desechos.
Consejos de diseño
Evite cambios bruscos de grosor. Mantenga transiciones graduales. Equilibre las paredes simétricamente cuando sea posible. Esto reduce la variación a lo largo de la longitud.
Para mantener un espesor uniforme en las paredes de extrusiones largas se requiere un equilibrio estable del troquel y un enfriamiento constante.Verdadero
La longitud aumenta la sensibilidad a los cambios de calor y flujo, por lo que los sistemas de control cobran mayor importancia.
La longitud del perfil no influye en la uniformidad del espesor de la pared si el troquel es el adecuado.Falso
Las longitudes más largas amplifican los efectos de la temperatura y la tracción, lo que influye en el espesor.
¿Qué capacidad de la máquina limita el espesor de la pared?
Los diseñadores suelen solicitar paredes gruesas sin conocer el tamaño de la prensa. Esto da lugar a planos rechazados o presupuestos elevados. La capacidad de la máquina establece límites estrictos.
El tonelaje de la prensa de extrusión, el diámetro del lingote y el tamaño del contenedor limitan directamente el espesor máximo de la pared.
Todas las prensas de extrusión tienen un límite de fuerza. Las paredes gruesas aumentan la resistencia. En algún momento, la fuerza necesaria supera la capacidad de la prensa.
Tonelaje de prensado
El tonelaje define la fuerza con la que se empuja la palanquilla. Un tonelaje mayor permite paredes más gruesas y perfiles más grandes. Una prensa pequeña puede manejar formas delgadas, pero no sólidos gruesos.
Relación general:
- Más grosor = más fuerza
- Más anchura = más fuerza
- Aleación más dura = más fuerza
Diámetro del lingote
Los lingotes más grandes alimentan más metal. Esto ayuda a rellenar secciones gruesas. Los lingotes pequeños tienen dificultades con las paredes gruesas porque el suministro de metal es limitado. Esto provoca un relleno incompleto o defectos en la superficie.
Resistencia del envase y del troquel
Las paredes gruesas requieren matrices más resistentes. La longitud del cojinete aumenta. Esto aumenta la tensión de la matriz. Es posible que las prensas más antiguas o los contenedores pequeños no soporten estas matrices de forma segura.
Rangos típicos de capacidad de prensado
| Presión Tonnaje | Espesor máximo práctico de la pared |
|---|---|
| 800-1200 toneladas | 10-15 mm |
| 1600-2500 toneladas | 20-25 mm |
| 3000-4500 toneladas | 30-40 mm |
Estos valores se basan en aleaciones comunes como la 6063. Las aleaciones más duras reducen los límites.
Compromisos en materia de velocidad
Aunque una prensa pueda extruir paredes gruesas, la velocidad disminuye. La baja velocidad reduce la producción y aumenta los costes. Muchas fábricas prefieren rediseñar los perfiles en lugar de forzar los límites de la prensa.
