¿Cuál es la Diferencia 6061 entre Aluminio y Aluminio 3003?

¿Qué es el aluminio?

Aluminio es el metal más abundante en la Tierra, lo que brinda a los científicos de materiales muchas oportunidades para experimentar con él en el proceso de aleación.

Las aleaciones son metales con propiedades mejoradas (resistencia, resistencia, trabajabilidad, etc.), hechas añadiendo elementos metálicos a un metal base. Las aleaciones de aluminio existen en muchas formas diferentes según sus componentes de aleación, y la Asociación de Aluminio Inc. ha organizado estas aleaciones en series basadas en estos elementos de aleación. Estas series se identifican con nombres de cuatro dígitos, y este artículo se centra en las series 3xxx y 6xxx.

Las dos aleaciones en cuestión – aluminio 6061 y 3003 – son de las opciones de aluminio más populares, y a primera vista, parecen intercambiables. Este artículo espera diferenciar estas dos aleaciones mediante una comparación de sus propiedades materiales, con un enfoque en sus ventajas y desventajas. A través de esta discusión, este artículo definirá las aplicaciones más adecuadas para ambas aleaciones para ayudar a los diseñadores a tomar decisiones más informadas sobre los materiales para sus proyectos.

Aleación de aluminio 6061

Aluminio 6061 es famoso por su alta resistencia, buena soldabilidad y maquinabilidad, y buena resistencia a la corrosión. Es especialmente útil en materiales estructurales, ya que la resistencia del aluminio 6061 ayuda a evitar que edificios altos se caigan. Como otras aleaciones 6xxx, el aluminio 6061 contiene magnesio y silicio como sus principales elementos de aleación, y son responsables de sus características favorables de resistencia. La composición de los elementos de aleación en el aluminio 6061 es la siguiente: 0.61% Si, 1.01% Mg, 0.21% Cr, 0.28% Cu, y 97.91% Al, y su densidad es aproximadamente la misma que la del aluminio puro (2.7 g/cm3, 0.0975 lb/pulg³). El aluminio 6061 obtiene ganancias de resistencia aún mayores con el proceso de tratamiento térmico y se encuentra comúnmente en templados T6 y T4. Sus beneficios han permitido que el aluminio 6061 funcione en muchas situaciones, convirtiéndolo en una aleación de uso general excelente. Se puede encontrar en la mayoría de los talleres de maquinaria y es una opción preferida para ensamblajes soldados, estructuras de edificios o cualquier estructura que necesite un esqueleto sólido. Para más información sobre este metal, no dudes en consultar nuestro artículo completo sobre la aleación de aluminio 6061.

Aleación de aluminio 3003

Aluminio 3003 es una de las aleaciones de aluminio más distribuidas en el mercado hoy en día y con razón. Tiene un buen acabado, excelente formabilidad, se suelda bien, tiene resistencia moderada y resiste la corrosión. Estas características permiten que este metal tenga éxito en una variedad de aplicaciones y por eso se considera la aleación de aluminio de uso general más popular. El aluminio 3003 pertenece a la serie 3xxx, lo que significa que su principal elemento de aleación es el manganeso, y su composición química es 0.12% Cu, 1.21% Mn y 98.61% Al (nota que estos números varían según varios factores y solo ofrecen un desglose general). La densidad del aluminio 3003 es de 2.73 g/cm3 (0.0986 lb/pulg³), aproximadamente la misma que la del aluminio puro, y no responde al proceso de tratamiento térmico. En cambio, esta aleación puede endurecerse por deformación para aumentar su resistencia, y generalmente se presenta en templados 3003-H18 y 3003-H22. Aunque no es especialmente fuerte, el aluminio 3003 tiene muchas aplicaciones en los mercados alimentario/químico y es útil como material altamente maleable y resistente. Para más información sobre esta aleación, consulta nuestro artículo completo sobre la aleación de aluminio 3003.

Comparando aleaciones de aluminio 6061 y 3003

Elegir entre estas dos aleaciones de aluminio suele ser difícil, ya que ambas son excelentes opciones para la mayoría de los proyectos y tienen cualidades similares. Este artículo comparará algunos valores mecánicos importantes para ayudar a distinguir estos dos metales, y estas comparaciones ayudarán a determinar cuál es la mejor opción para cada aplicación específica. Los valores encontrados en la Tabla 1 fueron tomados de aluminio tratado T6 6061 y H18 3003, pero debes saber que estos números fluctúan según la templación elegida. Estos valores se resumen en la tabla a continuación, y a continuación se discutirá brevemente sus comparaciones.

Comparación de propiedades materiales entre aleaciones de aluminio 6061 y 3003

La razón principal para elegir aluminio 6061 sobre aluminio 3003 es su resistencia superior. Esto se demuestra comparando sus resistencias a la fluencia, que es la cantidad mínima de estrés que causará que estos materiales se deformen permanentemente. La resistencia a la fluencia es una medida útil para piezas estructurales, ya que cualquier deformación permanente provocará inestabilidad (y a menudo fallo) en un edificio. La mayor resistencia del aluminio 6061 es una consecuencia de sus elementos de aleación (magnesio/silicio), así como de su capacidad para ser tratado térmicamente. Si la resistencia es una preocupación principal, no busque más que el aluminio 6061; es una alternativa fuerte y más resistente a los aceros suaves y claramente más fuerte que el aluminio 3003.

De manera similar, Aluminio 6061 es más fuerte cuando se une mediante tornillos y pernos, y esto se demuestra a través de su resistencia a la carga de los rodamientos aumentada (386 MPa frente a 262 MPa). La resistencia a la carga de los rodamientos describe el estrés mínimo que causará que una unión se deforme, como cuando dos placas se conectan mediante un tornillo a través de un agujero en ambas placas. Estas uniones pueden estirarse o agrietarse si se aplica una fuerza excesiva a las piezas de metal, y la resistencia a la carga es una medida útil para determinar cómo reaccionará un material cuando se une. La resistencia a la carga de los rodamientos del aluminio 6061 es mucho mayor que la del aluminio 3003, lo cual no solo tiene sentido intuitivo sino que también explica por qué el aluminio 6061 se usa comúnmente en andamios y esqueletos de edificios. Si muchas piezas serán remachadas o sujetas mediante conexiones en agujero, el aluminio 3003 aún puede soportar, pero el aluminio 6061 resistirá más tiempo.

La resistencia no siempre es deseada, y las resistencias al cizallamiento de estos materiales son grandes ejemplos de este concepto. La resistencia al cizallamiento es una medida de la resistencia de un material a esfuerzos de corte, como cortar, estampado o cualquier disposición donde dos fuerzas opuestas se encuentren en una sección transversal. Una forma fácil de visualizar esto es con tijeras cortando papel, donde las dos hojas opuestas de las tijeras cortan, o “cortan” el papel a través de su dimensión más delgada. La menor resistencia al cizallamiento del aluminio 3003 es en realidad una ventaja, ya que es más fácil de cortar de chapa metálica que el aluminio 6061 debido a su menor resistencia al cizallamiento (207 MPa frente a 110 MPa). Combinado con su gran formabilidad, estas características hacen que el aluminio 3003 sea particularmente versátil en aplicaciones de conformado y a menudo es una razón para elegirlo sobre otras aleaciones.

La dureza es una medida de cómo responde la superficie de un material a una indentación local, como arañazos, pulido y penetración, y describe cómo las fuerzas externas afectarán al material. Los ingenieros han determinado diferentes escalas de dureza que describen cómo responden los materiales a las fuerzas de indentación mediante máquinas de indentación. La escala de dureza Brinell es un sistema de medición comúnmente utilizado, donde un material como el vidrio tiene una dureza Brinell de aproximadamente 1550, mientras que un metal blando como el cobre está en torno a 10. Estas aleaciones son algo duras, siendo el aluminio 6061 el más duro de las dos (95 frente a 55), lo que aumenta su maquinabilidad pero disminuye su acabado superficial. Aunque es más fácilmente indentable, el aluminio 3003 puede obtener un acabado cromado, que es estéticamente agradable y fácil de limpiar. El aluminio 3003 se ve a menudo en camiones de comida como resultado, ya que las superficies reflectantes son rápidas de limpiar y no acumulan suciedad. El aluminio 6061 debe elegirse sobre el 3003 si la resistencia a los arañazos es una preocupación, pero queda eclipsado (literalmente) por el 3003 en lo que respecta a acabado y pulido.

El aluminio 6061 se puede encontrar en casi todos los talleres de maquinaria, ya que es una de las mejores aleaciones para mecanizado disponibles. La maquinabilidad es una medida de qué tan bien se puede trabajar un metal desde la materia prima, y este artículo utiliza una evaluación cualitativa (excelente/buena/regular/mala) para dar una idea de qué aleaciones se mecanizan comúnmente. Existen escalas que cuantifican la maquinabilidad, pero generalmente solo preocupan a los mecánicos que buscan la herramienta adecuada para el trabajo y no son útiles para el diseñador promedio. El aluminio 6061 es una opción principal para el mecanizado porque se trabaja bien y acepta acabados, mientras que el aluminio 3003 generalmente se reserva para el conformado de chapa. El aluminio 3003 también puede ser mecanizado, pero el 6061 es una opción en general mejor debido a sus otras propiedades complementarias.

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