Visión general de Polvo de aleación de aluminio 6061
El polvo de aleación de aluminio 6061 es una de las aleaciones de aluminio más utilizadas para aplicaciones pulvimetalúrgicas. Algunas características clave del polvo de aleación de aluminio 6061 son:
- Excelente resistencia a la corrosión y soldabilidad
- Buenas propiedades mecánicas y relación resistencia/peso
- Aleación versátil que puede reforzarse mediante tratamiento térmico
- Ampliamente disponible y rentable
El polvo de aleación 6061 puede utilizarse para fabricar componentes de alto rendimiento mediante técnicas pulvimetalúrgicas como el moldeo por inyección de metal (MIM), el prensado isostático en frío (CIP), la fabricación aditiva y los métodos convencionales de prensado y sinterización. Las piezas fabricadas con polvo 6061 presentan propiedades comparables o superiores a las de la aleación 6061 forjada.
Tipos de Polvo de aleación de aluminio 6061
Existen varios tipos de polvo de aleación de aluminio 6061 en función del tamaño de las partículas, la forma y el método de producción:
| Tipo | Descripción | Tamaño típico de las partículas | Forma | Método de producción |
|---|---|---|---|---|
| Atomizado | Partículas esferoidales irregulares producidas por atomización de gas o agua | 10 - 150 μm | Redondeado | Atomización con gas o agua |
| Esférica | Polvo altamente esférico producido mediante atomización por plasma | 5 - 45 μm | Muy esférica | Atomización por plasma |
| Aplanado | Morfología aplanada de las partículas con gran fluidez | 5 - 150 μm | Aplanado, anguloso | Trituración mecánica |
| Mezcla | Mezcla de tamaños y formas de partículas | 5 - 150 μm | Mixto | Mezcla de polvos atomizados y triturados |
Los polvos atomizados con partículas esféricas suelen tener mejores propiedades de flujo y empaquetamiento. Los polvos esféricos y aplanados mejoran el comportamiento del moldeo por inyección de polvo. Los polvos mezclados ofrecen un equilibrio entre propiedades y coste.
Características y propiedades del polvo de aluminio 6061
El polvo de aleación de aluminio 6061 ofrece una mezcla versátil de propiedades que lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones.
| Propiedad | Descripción |
|---|---|
| Composición | Aleación Al-Mg-Si con adiciones de Cu y Cr |
| Densidad | 2,7 g/cm3 |
| Punto de fusión | 582°C |
| Fuerza | 190 - 310 MPa |
| Dureza | 55 - 100 HB |
| Resistencia a la corrosión | Excelente resistencia en diversos entornos |
| Conductividad térmica | 167 W/m-K |
| Conductividad eléctrica | 41% IACS |
| Resistencia a la fatiga | 100 - 155 MPa |
| Alargamiento | 8 – 15% |
| Trabajabilidad | Excelente conformabilidad en estado blando |
| Tratabilidad térmica | Puede someterse a tratamientos térmicos de alta resistencia - T4 y T6 |
| Soldabilidad | Excelente soldabilidad con la mayoría de las técnicas |
| Maquinabilidad | Buena mecanizabilidad, pero se requieren altas velocidades y avances |
Las propiedades de las piezas sinterizadas pueden adaptarse en función de las características del polvo 6061, los parámetros del proceso y el tratamiento térmico. Un control adecuado garantiza una gran resistencia, dureza y resistencia a la corrosión.
Aplicaciones y usos de Polvo de aleación de aluminio 6061
Las versátiles propiedades del polvo de aleación 6061 lo hacen adecuado para la fabricación de componentes ligeros y de alto rendimiento en numerosos sectores:
Transporte: Soportes de motor, muñones de dirección, brazos de suspensión, ruedas
Aeroespacial: Accesorios de aeronaves, rotores de helicópteros y piezas de transmisión
Militar: Granadas, casquillos, componentes de armas
Marina: Engranajes, ejes, racores, fijaciones, bombas
Electrónica: Disipadores térmicos, embalajes, carcasas, blindajes
Industrial: Bridas, acoplamientos, válvulas, utillaje, engranajes
Consumidor: Herramientas eléctricas, artículos deportivos, ferretería, electrodomésticos
Médico: Implantes ortopédicos, implantes dentales, instrumental médico
El 6061 se utiliza habitualmente en lugar de las aleaciones 2014 y 7075 cuando no se requiere una resistencia muy elevada. Ofrece el mejor equilibrio entre coste, resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas.
Especificaciones del polvo de aluminio 6061
El polvo de aleación de aluminio 6061 debe ajustarse a determinadas especificaciones en cuanto a composición química, distribución granulométrica, velocidad de flujo y otras propiedades en función de la aplicación prevista:
| Parámetro | Especificación | Método de ensayo |
|---|---|---|
| Contenido en aluminio | Saldo | ASTM E539 |
| Magnesio | 0,8-1,2 wt% | ASTM E539 |
| Silicio | 0,4-0,8 wt% | ASTM E539 |
| Hierro | Máx. 0,7 wt% | ASTM E539 |
| Cobre | 0,15-0,4 wt% | ASTM E539 |
| Manganeso | Máx. 0,15 wt% | ASTM E539 |
| Cromo | 0,04-0,35 wt% | ASTM E539 |
| Zinc | Máx. 0,25 wt% | ASTM E539 |
| Titanio | Máx. 0,15 wt% | ASTM E539 |
| Tamaño de partícula | 10 - 150 μm | ASTM B822 |
| Caudal | Mínimo 25 s/50 g | ASTM B213 |
| Densidad aparente | Mínimo 2,5 g/cm3 | ASTM B212 |
| Densidad del grifo | Min 75% de densidad de aleación | ASTM B527 |
La forma de las partículas, los rangos de tamaño, el flujo y la química deben optimizarse para los requisitos específicos de los componentes y el proceso de fabricación.
Consideraciones sobre el diseño de piezas de aluminio 6061 en polvo
Un diseño adecuado es clave para conseguir unas propiedades óptimas en las piezas de aleación 6061 sinterizada:
- Grosor de la pared: Mínimo 2-3 mm. Las paredes más delgadas corren el riesgo de ser menos resistentes.
- Filetes y esquinas: Añada filetes para minimizar las concentraciones de tensión. Evite las esquinas afiladas.
- Draft angles: Incorpore ángulos de desmoldeo ≥ 1-2° para facilitar la expulsión de piezas.
- Acabado superficial: El polvo más fino y el encolado pueden mejorar el acabado superficial. Pueden ser necesarias operaciones secundarias.
- Tolerancias dimensionales: ±0,5% es alcanzable, pero ±0,2% para componentes de alta precisión.
- Densidad: Procure alcanzar ≥ 97% de la densidad teórica para obtener las propiedades mecánicas más elevadas.
- Tratamiento térmico: Los tratamientos térmicos T4 y T6 aumentan significativamente la resistencia de las piezas.
- Operaciones secundarias: Puede ser necesario mecanizar, taladrar, fresar o rectificar las características críticas.
Un control minucioso de estos aspectos durante el diseño permite un rendimiento óptimo de la pieza final.
Normas para el polvo de aleación de aluminio 6061
El polvo de aleación de aluminio 6061 debe cumplir los límites de composición química de las normas nacionales e internacionales:
| Estándar | Región |
|---|---|
| ASTM B295 | EE.UU. |
| ES AC-AlSi0,7Mg0,6 | Europa |
| GB/T 3190-2008 | China |
| IS 733 | India |
| JIS H2080 | Japón |
Estas normas también especifican los requisitos del método de producción del polvo, la forma y el tamaño de las partículas, el muestreo, las pruebas, la inspección, el envasado y el etiquetado para garantizar la calidad.
El cumplimiento de las normas es esencial para las aplicaciones en los sectores aeroespacial, de defensa, transporte, dispositivos médicos y otras industrias reguladas. Los clientes suelen solicitar informes de ensayo que demuestren la conformidad.
Proveedores de aleación de aluminio 6061 en polvo
Algunos de los principales proveedores mundiales de polvo de aleación de aluminio 6061 son:
| Proveedor | Tipos de polvo | Tamaño de partícula | Capacidad de producción |
|---|---|---|---|
| Corporación Hoeganaes | Atomizado, AncorMax® esférico | 10-150 μm | Gran tonelaje |
| Kymera Internacional | Mezclado, esférico | 10-150 μm | Gran tonelaje |
| Sandvik | Osprey® atomizado | 5-150 μm | Gran tonelaje |
| Polvos AMC | Atomizado, esférico | 10-60 μm | Tonelaje medio |
| TLS Technik GmbH | Gas atomizado | 10-100 μm | Bajo tonelaje |
Los factores clave a la hora de seleccionar un proveedor de polvo son la capacidad de producción, la calidad del polvo, las características de las partículas, la uniformidad entre lotes y el precio. Para conseguir las propiedades deseadas, puede ser necesario algún tipo de personalización adicional, como el tamizado o la mezcla.
Precios de la aleación de aluminio 6061 en polvo
El precio del polvo de aleación de aluminio 6061 puede variar considerablemente en función de:
- Tipo de polvo: El polvo esférico es más caro que el polvo mezclado o irregular
- Tamaño de las partículas: Los polvos más finos, por debajo de 20 μm, cuestan más
- Cantidad del pedido: Los precios son más altos para volúmenes bajos y se reducen para pedidos al por mayor
- Método de producción: El polvo atomizado por plasma cuesta más que el atomizado por gas
- Calidad: El polvo de calidad aeronáutica o médica certificado con tolerancias estrictas es más caro.
- Proveedor: Los polvos de primera calidad de los principales proveedores exigen precios más altos
Los precios suelen oscilar entre:
| Polvo | Tamaño de partícula | Precios |
|---|---|---|
| Irregular | -150 +10 μm | $15-25 por kg |
| Esférica | 15-45 μm | $25-60 por kg |
| Plasma Esférico | 15-45 μm | $45-120 por kg |
Se pueden negociar precios reducidos para pedidos a granel superiores a 1 tonelada. También puede haber recargos fluctuantes por costes de materias primas, energía y transporte.
Instalación, funcionamiento y mantenimiento de sistemas de polvo 6061
Al trabajar con polvo 6061 deben seguirse prácticas adecuadas de almacenamiento, manipulación y procesamiento:
| Actividad | Instrucciones |
|---|---|
| Almacenamiento | Almacenar los envases de polvo sellados en un lugar fresco, seco y alejado de la humedad Gestión de inventarios: primero en entrar, primero en salir Evitar las temperaturas extremas y la humedad |
| Manejo de | Utilizar EPI - mascarillas, guantes, protección ocular Vierta el polvo con cuidado para evitar derrames y polvo Conecte a tierra todos los equipos para disipar la carga estática |
| Tratamiento | No mezcle demasiado el polvo ni utilice un exceso de lubricante Garantizar la alimentación uniforme de polvo en la prensa o impresora Siga los ciclos recomendados de descortezado térmico y sinterización |
| Mantenimiento | Compruebe periódicamente que los equipos de manipulación y procesamiento del polvo no presenten problemas Limpieza de troqueles, utillajes y accesorios después de la producción Calibración de controles y escalas dimensionales críticos |
Un EPI adecuado, las comprobaciones de los equipos y el control de los procesos minimizan la contaminación del polvo y mantienen una calidad constante de los resultados en largas tiradas de producción.
Cómo seleccionar un proveedor de polvo de aluminio 6061
Elegir al proveedor de polvo de aluminio adecuado es crucial para fabricar componentes de alta calidad de forma económica. Estas son las consideraciones clave a la hora de seleccionar un proveedor:
- Tipos de polvo: El proveedor debe ofrecer una gama de tipos de polvo: esférico, mezclado, atomizado, etc.
- Capacidad de producción: Garantizar que el proveedor pueda suministrar volúmenes constantes de polvo según el programa de producción.
- Sistemas de calidad: El proveedor debe tener certificaciones de calidad como ISO 9001 y controlar estrictamente los procesos.
- Conocimientos técnicos: Buscar proveedores con conocimientos metalúrgicos y de producción de polvo para colaborar en la optimización de las características del polvo.
- Atención al cliente: La capacidad de respuesta a las consultas, la asistencia técnica y los servicios de embalaje y logística son vitales.
- Los precios: Compare precios entre distintos proveedores y grados de polvo en función de la cantidad. Busque ofertas competitivas.
- Capacidad de prueba: El proveedor debe poder facilitar informes de ensayo detallados para cada lote de polvo.
- Inventario: Pregunte por los niveles de existencias y los plazos de entrega de los pedidos. Se prefiere la capacidad de inventario justo a tiempo.
- Ubicación: La proximidad geográfica ayuda a reducir los gastos de envío y los retrasos, especialmente en el caso de pedidos pequeños frecuentes.
La selección de un proveedor que cumpla todos estos criterios proporcionará el polvo 6061 más uniforme y rentable para la producción.
Pros y contras de Polvo de aleación de aluminio 6061
El polvo de aleación de aluminio 6061 ofrece varias ventajas, pero también tiene algunas limitaciones que hay que tener en cuenta:
Ventajas
- Excelente resistencia a la corrosión en diversos entornos
- Mayor resistencia que el aluminio puro y muchas otras aleaciones
- Buena soldabilidad con la mayoría de los métodos de soldadura
- Aleación versátil que puede tratarse térmicamente para ajustar sus propiedades
- Mejor ductilidad que las aleaciones 2xxx y 7xxx cuando se templan
- Menor coste que las aleaciones especiales utilizadas en aplicaciones aeroespaciales
- Disponibles en una amplia gama de proveedores de polvo
Desventajas
- Menor resistencia que los polvos de aleación de aluminio 2xxx y 7xxx
- No recomendado para aplicaciones a muy alta temperatura
- Susceptible de agrietamiento por corrosión bajo tensión en determinados entornos
- El proceso pulvimetalúrgico puede ser más caro que el forjado
- Alcanzar unas propiedades de tracción equivalentes a las del 6061 forjado puede resultar complicado.
- El acabado superficial y la precisión dimensional pueden ser inferiores a los de las piezas mecanizadas con CNC.
- La producción de polvo requiere la manipulación de partículas finas de aluminio explosivas
Para muchas aplicaciones comerciales en las que se requiere una resistencia moderada, buena resistencia a la corrosión y un coste razonable, la aleación en polvo 6061 ofrece las mejores compensaciones. Las aplicaciones aeroespaciales y de defensa que exigen una resistencia muy alta necesitarían aleaciones en polvo especiales.
Comparación entre polvos de aleaciones de aluminio 6061, 6063 y 7075
El polvo de aleación de aluminio 6061 ofrece un término medio entre las aleaciones 6063 y 7075:
| Aleación | Composición | Fuerza | Resistencia a la corrosión | Soldabilidad | Coste |
|---|---|---|---|---|---|
| 6061 | Al-Mg-Si | Medio | Excelente | Excelente | Medio |
| 6063 | Al-Mg-Si | Bajo | Excelente | Excelente | Bajo |
| 7075 | Al-Zn-Mg | Alta | Bien | Feria | Alta |
- El 6063 tiene la menor resistencia pero la mejor resistencia a la corrosión y soldabilidad. Se utiliza habitualmente en aplicaciones arquitectónicas.
- El 6061 ofrece la mejor combinación de resistencia media, excelente resistencia a la corrosión y buena soldabilidad. Se utiliza ampliamente en aplicaciones estructurales en todos los sectores.
- El 7075 ofrece una resistencia muy alta, pero menor resistencia a la corrosión y soldabilidad. Se utiliza principalmente en aplicaciones aeroespaciales de alta resistencia.
Para la mayoría de las aplicaciones comerciales de pulvimetalurgia, el 6061 ofrece el equilibrio óptimo entre propiedades y rentabilidad.
Preguntas más frecuentes
P: ¿Cuáles son los principales elementos de aleación del polvo de aluminio 6061?
R: Los principales elementos de aleación son el magnesio, el silicio, el cobre y el cromo. Las adiciones de magnesio y silicio controlan el comportamiento de endurecimiento por precipitación. El cobre mejora las características de mecanizado. El cromo contribuye a la solidez y a la resistencia a la corrosión.
P: ¿Cuál es la diferencia entre los templados 6061-T4 y T6?
R: En el estado T4, el 6061 se somete a un tratamiento térmico en disolución y se envejece de forma natural hasta alcanzar un estado estable. El T6 se envejece artificialmente después del tratamiento térmico en solución para alcanzar la máxima resistencia. El T6 ofrece la mayor resistencia de la serie 6000.
P: ¿Se puede soldar polvo de aluminio 6061?
R: Sí, el polvo 6061 mantiene la excelente soldabilidad de la aleación 6061 forjada. La mayoría de los procesos de soldadura por fusión y en estado sólido pueden utilizarse fácilmente en componentes 6061 fabricados con polvo. Deben seguirse unas prácticas de precalentamiento adecuadas para evitar el agrietamiento.
P: ¿Cuáles son las aplicaciones habituales del polvo 6061 en el sector aeroespacial?
R: El 6061 se utiliza para una gran variedad de componentes aeronáuticos no críticos, como accesorios, soportes, piezas de trenes de aterrizaje, componentes de rotores de helicópteros, carcasas de transmisiones, colectores hidráulicos y otros ensamblajes en los que se requiere una resistencia de media a alta y un peso ligero.
P: ¿En qué se diferencia el polvo de aluminio 6061 del polvo de acero inoxidable?
R: El 6061 tiene menor resistencia que el acero inoxidable pero ofrece una mayor relación resistencia-peso. Ofrece mejor resistencia a la corrosión que el acero al carbono pero menor que el acero inoxidable en algunos entornos. El polvo 6061 puede producir componentes a menor coste que el acero inoxidable en la mayoría de los casos.
P: ¿Qué precauciones hay que tomar al manipular polvo de aleación de aluminio 6061?
R: El polvo fino de aluminio es altamente reactivo e inflamable. Las precauciones incluyen la conexión a tierra del equipo, evitar todas las fuentes de ignición, llevar el EPI adecuado, mantener el entorno libre de humedad y disponer de sistemas de extinción de incendios. Deben aplicarse procedimientos cuidadosos de manipulación del polvo.