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Las aleaciones de aluminio son muy apreciadas por sus méritos como materiales fundamentales en la ingeniería y la fabricación modernas debido a su fuerte relación de peso, su excelente resistencia a la corrosión y su adaptabilidad. De la gran variedad de aleaciones disponibles, 6061 y 7075 son quizá los grados más populares y utilizados, específicamente para aplicaciones que requieren un alto rendimiento. Sin embargo, aunque ambas son aleaciones de aluminio tratables térmicamente, difieren en cuanto a su composición química y microestructura únicas.
La decisión de elegir entre las aleaciones de aluminio 6061 y 7075 puede cambiar drásticamente el resultado de un proyecto en cuanto a rendimiento, coste, durabilidad, capacidad de fabricación y mucho más. En este artículo detallamos las propiedades y usos de cada aleación para una mejor comparación, analizando sus propiedades químicas, mecánicas y físicas con el rendimiento de fabricación y las aplicaciones típicas. Este conocimiento de las diferencias permite a ingenieros, diseñadores y fabricantes adaptar mejor su selección a los requisitos del proyecto.
6061 frente a 7075: Principales diferencias en la composición química
Los componentes de aleación de las aleaciones de aluminio influyen en las propiedades de la aleación. Aunque suelen estar presentes en cantidades ínfimas, estos elementos son muy importantes para resolver la microestructura y las propiedades de una aleación.
| Elemento (%) | Aluminio 6061 | Aluminio 7075 |
| Aluminio (Al) | Equilibrio (~97,9%) | Saldo (no especificado) |
| Magnesio (Mg) | 0,8% - 1,2% | 2,1% - 2,9% |
| Silicio (Si) | 0,4% - 0,8% | - |
| Zinc (Zn) | - | 5.1% - 6.1% |
| Cobre (Cu) | 0,15% - 0,4% | 1,2% - 2,0% |
| Cromo (Cr) | 0,04% - 0,35% | 0,18% - 0,28% |
El aluminio 6061 pertenece a la serie 6xxx y se alea principalmente con magnesio y silicio. Estos elementos forman el siliciuro de magnesio, que contribuye a aumentar la resistencia de la aleación. También están presentes pequeñas cantidades de cobre y cromo, que mejoran la resistencia a la corrosión y la estabilidad estructural de la aleación.
El aluminio 7075 pertenece a la serie 7xxx y se basa en un sistema de aleación diferente en el que predomina el zinc con cantidades considerables de magnesio y cobre. Además, se añade cromo para mejorar la resistencia a la corrosión bajo tensión y afinar la estructura del grano.
En resumen, la diferencia fundamental en sus características de rendimiento proviene de la diferencia en la composición química: el 6061 se basa en el sistema Mg-Si y el 7075 en el sistema Zn-Mg-Cu.
6061 frente a 7075: Comparación exhaustiva de las propiedades mecánicas
En el diseño de piezas y componentes estructurales que deben soportar esfuerzos mecánicos, el comportamiento de los materiales y su reacción a las fuerzas mecánicas es fundamental. Si observamos los materiales 6061 y 7075, las diferencias son tremendamente notables, principalmente debido a su composición individual y a los ciclos de tratamiento térmico habituales, que suele ser el temple T6.
| Propiedad | Aluminio 6061-T6 | Aluminio 7075-T6 |
| Resistencia a la tracción | 310 MPa (45 ksi) | 572 MPa (83 ksi) |
| Límite elástico | 276 MPa (40 ksi) | 503 MPa (73 ksi) |
| Resistencia a la fatiga | 97 MPa (14 ksi) (500 millones de ciclos) | 159 MPa (23 ksi) (500 millones de ciclos) |
| Resistencia al cizallamiento | 207 MPa (30 ksi) | 331 MPa (48 ksi) |
| Alargamiento a la rotura | 12% - 17% | 9% - 11% |
| Dureza Brinell | 95 HB | 150 HB |
| Young's Módulo | 68,9 GPa (10.000 ksi) | 71,7 GPa (10.400 ksi) |
Nota: los valores presentados son típicos y pueden variar en función del proceso de fabricación específico, la forma del producto y el temple exacto.
Resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción se refiere a la cantidad máxima de tensión que puede soportar un material cuando se tira de él sin que se rompa. El 7075-T6 tiene una resistencia a la tracción mucho mayor que el 6061-T6. La resistencia media a la tracción del 7075-T6 es de aproximadamente 572 MPa (83 ksi), y la del 6061-T6 es de 310 MPa (45 ksi). Esto permite utilizar el 7075 en las aplicaciones más exigentes que requieren una alta integridad estructural bajo tensión.
Límite elástico
El límite elástico es el punto en el que un material muestra signos de deformación permanente bajo tensión. En el caso del límite elástico, al igual que en el de la resistencia a la tracción, el 7075-T6 es mucho mayor, situándose en torno a los 503 MPa (73 ksi), en comparación con el 6061-T6, que es de aproximadamente 276 MPa (40 ksi). Un mayor límite elástico significa una mayor resistencia a la deformación permanente bajo carga.
Resistencia a la fatiga
La resistencia a la fatiga de un material es su capacidad para soportar cargas cíclicas o repetitivas sin romperse. La aleación de aluminio 7075 no suele presentar una mayor resistencia a la fatiga que la aleación de aluminio 6061, con valores específicos que varían mucho en función de la carga, la presión y el pulido de la superficie. Este atributo es muy importante para las piezas que sufren tensiones periódicas.
Resistencia al cizallamiento
La resistencia al cizallamiento se refiere a la tensión máxima que puede soportar un material antes de empezar a cizallar. El 7075-T6 tiene también una mayor resistencia al cizallamiento, 331 MPa (48 ksi) a la tracción frente a los 207 MPa (30 ksi) del 6061-T6. Esto es crucial para los usos en pernos de fijación, remaches, otros dispositivos de fijación y en procesos de corte.
Alargamiento a la rotura
El alargamiento a la rotura mide la ductilidad de un material, que revela cuánto se puede estirar un material hasta que se rompe. El 6061-T6 presenta una mayor elongación (aproximadamente 12-17%) en comparación con el 7075-T6 (aproximadamente 9-11%). Mientras que una mayor ductilidad es ventajosa para las operaciones de conformado.
Dureza
La capacidad de resistir arañazos o hendiduras se denomina dureza. El 7075-T6 es sustancialmente más duro que el 6061-T6. Los valores de dureza Brinell suelen rondar los 150 HB para el 7075-T6 y los 95 HB para el 6061-T6. Una mayor dureza suele mejorar la resistencia a la abrasión.
Módulo de Young
El módulo de Young (o módulo elástico) muestra la rigidez de un material o cuánto resiste a la deformación elástica cuando se somete a tensión. Un material con un módulo de Young más alto es más rígido. Ambas aleaciones poseen prácticamente los mismos valores de módulo de Young, lo que significa que muestran casi la misma rigidez dentro del rango de deformación elástica a pesar de las distintas resistencias.
6061 vs 7075: Propiedades físicas
Las propiedades físicas son características de un material que no modifican su identidad química. Estas propiedades afectan en gran medida al comportamiento del material en diversos entornos y aplicaciones.
| Propiedad | Aluminio 6061 | Aluminio 7075 |
| Densidad | 2,70 g/cm³ (0,0975 lb/pulg³) | 2,81 g/cm³ (0,102 lb/pulg³) |
| Punto de fusión (intervalo) | 582 - 652 °C (1080 - 1205 °F) | 477 - 635 °C (890 - 1175 °F) |
| Conductividad térmica | 167 W/m-K | 130 W/m-K |
| Conductividad eléctrica | 43% IACS | 33% IACS |
| Expansión térmica (CTE) | ~23,6 µm/m-°C (13,1 µin/in-°F) | ~23,4 - 23,6 µm/m-°C (13,0 - 13 |
Nota: Los valores son típicos y pueden variar en función del temple exacto de la aleación, la forma del producto y las condiciones de procesamiento.
Densidad
Las aleaciones de aluminio 6061 y 7075 tienen casi la misma densidad que el aluminio puro. Su densidad es aproximadamente 6061 - 2,70 g/cm³ (0,0975 lb/in³) y para 7075 - 2,81 g/cm³ (0,102 lb/in³). Aunque el 7075 es más denso que el 6061, la diferencia es lo suficientemente pequeña como para no tener una importancia significativa. Ambos son metales ligeros con una buena relación resistencia-peso. La diferencia de densidad no tiene mucha importancia salvo en aplicaciones específicas, como diseños a gran escala, o en el sentido de estructuras de gran volumen o sensibles al peso.
Punto de fusión
Tanto el 6061 como el 7075 comparten puntos de fusión similares, aunque el 6061 tiende a tener un intervalo de fusión más elevado, que oscila aproximadamente entre 582 y 652 °C, en comparación con el 7075, que es de 477 y 635 °C. El menor punto de fusión del 7075 también influye en su comportamiento durante los procesos de soldadura.
Conductividad térmica
La capacidad de un material para conducir el calor se define como su conductividad térmica. El 6061 tiene una conductividad térmica superior, de unos 151-167 W/m-K, frente a los 130 W/m-K del 7075. Una mayor conductividad térmica permite una mayor eficacia en aplicaciones en las que es necesario disipar el calor.
Conductividad eléctrica
Ambas aleaciones conducen bien la electricidad. La 6061 es ligeramente más conductora que la 7075. La conductividad eléctrica es aproximadamente 6061-T6 a 43% IACS y 7075-T6 a 33% IACS. Por lo tanto, es mejor utilizar 6061 para trabajos eléctricos en los que la conductividad es realmente importante.
Expansión térmica
El coeficiente de dilatación térmica indica el grado de expansión o contracción de un material en función de la temperatura. El 6061 y el 7075 tienen coeficientes de dilatación térmica coincidentes de aproximadamente 23,4 µm/(m-°C). Este valor idéntico es importante a la hora de unir estas aleaciones a otras piezas o cuando los componentes sufren cambios sustanciales de temperatura.
6061 frente a 7075: Diferencias de rendimiento en la fabricación
Las transformaciones de una aleación en un producto final y lo fácil o económico que resulta conseguirlo se denomina rendimiento de fabricación.
Maquinabilidad
La maquinabilidad de un material se define como la forma en que el material reacciona a diversas operaciones de corte, conformado y fresado. En cuanto al 6061 y el 7075, ambos son mecanizables; aun así, el 6061 es más fácil de mecanizar que el 7075. Esto se debe a que la menor dureza y resistencia del 6061 se traduce en un menor desgaste de la herramienta durante el mecanizado. Aunque el 7075 también se puede mecanizar, requiere herramientas más robustas y velocidades más lentas debido a su mayor dureza.
Soldabilidad
La soldabilidad es su principal característica distintiva. El 6061 está considerado como una de las aleaciones de aluminio más soldables, por lo que puede utilizarse una amplia gama de técnicas, como la soldadura TIG o MIG. Para recuperar la resistencia en la zona afectada por el calor, es necesario tomar precauciones en la elección del material de aportación y en el tratamiento térmico tras la soldadura. Comparativamente, el 7075 se considera poco soldable, especialmente con soldadura por fusión. El alto contenido de zinc lo hace más propenso a la fisuración en caliente durante la fase de solidificación, lo que hace que las soldaduras sean peligrosamente débiles y quebradizas. La unión mecánica (con remaches o pernos) o adhesiva suele ser preferible para unir el 7075.
Formabilidad
La conformabilidad se refiere a la facilidad para dar forma a un material sin romperlo, por ejemplo, doblándolo, estirándolo o estampándolo. La conformabilidad era buena para el 6061 porque tiene mayor alargamiento y menor resistencia. Los tipos más blandos, como -O o T4, son especialmente fáciles de doblar y conformar. El 7075 es muy resistente y poco dúctil, sobre todo en el temple T6, por lo que su conformabilidad es limitada. Con el 7075, el conformado de formas complejas es difícil.
Resistencia a la corrosión
La resistencia a la corrosión se refiere a la capacidad de un material para soportar el deterioro en entornos corrosivos. De los dos tipos, 6061 y 7075, el 6061 parece ofrecer mejor resistencia a la corrosión. Esto se debe al mayor contenido de cobre de la 7075, que la hace más propensa a la corrosión galvánica y al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) en entornos especialmente agresivos, sobre todo el agua salada. Aunque ambos tipos desarrollan una capa protectora de óxido, las condiciones de inhibición, así como otros elementos competidores, pueden afectar a la estabilidad y eficacia de la capa de óxido.
Tratabilidad térmica
Tanto el 6061 como el 7075 experimentan cambios significativos en sus propiedades mecánicas debido al tratamiento térmico por disolución y al envejecimiento artificial, lo que las convierte en aleaciones tratables térmicamente. Esto implica los procesos de calentamiento, enfriamiento y envejecimiento a una temperatura elevada específica para permitir la formación de precipitados en la microestructura de la aleación que bloquean el movimiento de dislocación, aumentando así la resistencia. La aleación 7075 tiene una respuesta excepcional al tratamiento térmico: alcanza niveles de resistencia extremadamente altos. Conocer el proceso de tratamiento térmico óptimo para cada aleación es importante para adaptar las propiedades mecánicas y modificar los pasos de fabricación, como el recocido.
6061 frente a 7075: Aplicaciones y casos de uso en la industria
Los distintos perfiles de propiedades del aluminio 6061 y 7075 determinan su idoneidad para diferentes aplicaciones e industrias.
Aluminio 6061 Aplicaciones
El aluminio 6061 es una de las aleaciones más versátiles porque tiene una buena combinación de fuerza, resistencia a la corrosión, conformabilidad y soldabilidad. Se utiliza en muchas aplicaciones a través de diversas industrias tales como:
Componentes estructurales: Armazón arquitectónico, fabricación estructural, componentes de construcción.
Automoción y transporte: Bastidores de vehículos, piezas de chasis, ejes de transmisión, piezas de frenos, bastidores y piezas de bicicletas, carrocerías de camiones y autobuses.
Aplicaciones marinas: Cascos de embarcaciones, mástiles, herrajes marinos y accesorios por sus propiedades de resistencia a la corrosión y soldabilidad.
Tuberías y Fluido Sistemas: Tubos utilizados en sistemas hidráulicos y tuberías.
Productos de consumo: Muebles, artículos deportivos, carcasas para aparatos electrónicos y soportes para objetivos de cámaras fotográficas.
Gestión térmica: Los disipadores e intercambiadores de calor se deben a la conductividad térmica del aluminio.
Herramientas: Moldes y utillajes.
Aplicaciones de aluminio 7075
El aluminio 7075 se elige cuando la necesidad de máxima resistencia mecánica y una aguda relación resistencia/peso entran en juego durante el proceso de selección del material, lo que suele justificar su precio más elevado y su fabricación más difícil. Algunas aplicaciones importantes son
Aeroespacial y Defensa: Importantes elementos estructurales de aeronaves, como largueros de alas, armazones de fuselajes, piezas de trenes de aterrizaje y partes de misiles. Su eficacia en aleaciones es crucial para estas aplicaciones sensibles.
Artículos deportivos de alto rendimiento: Los ciclistas y corredores avanzados lo utilizan para fabricar cuadros y piezas de bicicletas (especialmente de montaña y carretera). También es popular para fabricar material de escalada (mosquetones, dispositivos de aseguramiento), palos de lacrosse y otras herramientas deportivas.
Equipos industriales: Piezas de mayor carga como engranajes, ejes y otros elementos de máquinas.
Herramientas y moldes: Se utiliza para fabricar moldes de inyección de plástico y otras herramientas de gran resistencia, superficies endurecidas y buena capacidad de pulido.
Componentes de armas de fuego: Receptores y otras piezas sometidas a esfuerzos en armas de fuego. El 7075 se utiliza normalmente cuando las propiedades mecánicas superiores, en particular la resistencia, predominan sobre los problemas de coste y fabricación.
6061 frente a 7075: Consejos de expertos para la selección de materiales
Elegir entre aluminio 6061 y 7075 requiere un análisis detallado de los requisitos del proyecto. No hay una aleación que destaque por encima de las demás; la selección adecuada depende del equilibrio entre las expectativas de rendimiento, la capacidad de fabricación, el entorno de servicio y el presupuesto.
Elija aluminio 6061 cuando:
Necesita un buen rendimiento general: Para aplicaciones que requieren una resistencia buena y fiable con alta conformabilidad y soldabilidad superior.
La resistencia a la corrosión es un factor importante: En particular, en las zonas marítimas o con clima sinópticamente húmedo, la resistencia natural del 6061 a la corrosión resulta muy útil.
El coste es un factor principal: En relación con el 7075, el 6061 suele ser más barato tanto en la adquisición de materias primas como durante la producción, debido a la mayor facilidad de los procesos de mecanizado y soldadura.
Es Importante Disponer De Ensamblajes De Formas Complejas Que Se Sueldan: Las formas mucho más complejas que implican un moldeado o una soldadura intensivos son fáciles de ejecutar gracias a su mayor conformabilidad y soldabilidad.
Necesita una buena conductividad térmica o eléctrica: Para su uso en dispositivos como disipadores de calor o armarios eléctricos.
Considere el aluminio 7075 cuando:
Se prioriza la máxima relación resistencia-peso: Esta es la razón principal por la que el 7075 se utiliza en los sectores de componentes aeroespaciales, defensa y artículos deportivos.
Una resistencia excepcional a la fatiga es fundamental: Para piezas con elevadas cargas cíclicas repetitivas.
La durabilidad de la superficie desgastada es muy deseable: Para superficies desgastadas o raspadas.
El mecanizado es la Principal Proceso: Si se puede eliminar una cantidad razonable de conformado y soldadura, las dificultades de fabricación son mucho menores.
Hay dinero para un material mejor: Las extraordinarias características del 7075 suelen implicar un mayor gasto de material y una fabricación más costosa.
La corrosión es manejable: Si el entorno de servicio está controlado, pueden aplicarse de forma racional medidas de protección como el templado especializado (también conocido como T7351), el anodizado o la pintura.
También debe tener en cuenta el ciclo de vida de la pieza, empezando por la fase de diseño y la obtención de materias primas, pasando por la fabricación, la actividad en servicio y el reciclaje tras su vida útil. Recurrir a la ayuda de proveedores de materiales y asesores expertos en fabricación puede ahorrarle muchos problemas, además de asegurarle que cualquier aleación con la que trabaje respaldará todos los aspectos del proyecto.
Colaboración con TZR para la fabricación de aluminio
La selección de la aleación de aluminio adecuada es solo el principio; convertir esa elección en una pieza tangible de calidad requiere conocimientos de ingeniería de fabricación. TZR se especializa en la fabricación de chapas metálicas de precisión para sectores tan exigentes como la automoción, los dispositivos médicos, la impresión 3D y las energías renovables. Mantenemos estrictas normas operativas, como demuestra nuestra tasa de rendimiento 98% y el cumplimiento de las normas ISO 9000 certificadas por el cliente.
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Conclusión
El análisis de las aleaciones de aluminio 6061 y 7075 indica que se trata de dos materiales potentes que tienen diferentes áreas de especialización. El 6061 es más asequible y fácil de trabajar, por lo que puede utilizarse para múltiples funciones. Por otro lado, la 7075 tiene una mayor resistencia a la tracción, lo que la hace mucho más potente en situaciones extremas. Estas situaciones requieren un rendimiento óptimo, lo que justifica el coste adicional y los requisitos más complejos para manipular el material. Priorice cuidadosamente sus criterios para seleccionar la opción más adecuada.
