La aleación de aluminio 6061 ( designación A96061 del Sistema de Numeración Unificado (UNS) ) es una aleación de aluminio endurecida por precipitación , que contiene magnesio y silicio como sus principales elementos de aleación . Originalmente llamada "Aleación 61S", se desarrolló en 1935. [2] Tiene buenas propiedades mecánicas, exhibe buena soldabilidad y se extruye muy comúnmente (sólo es superada en popularidad por 6063 ). [3] Es una de las aleaciones de aluminio más comunes para uso general.
Se encuentra comúnmente disponible en grados pre-templados como 6061-O (recocido), grados revenidos como 6061-T6 (solucionado y envejecido artificialmente) y 6061-T651 (solucionado, estirado con alivio de tensión y envejecido artificialmente).
Composición de la aleación de aluminio 6061 en masa: [4]
Las propiedades mecánicas del 6061 dependen en gran medida del temple o tratamiento térmico del material. [5] El módulo de Young es 69 GPa (10 000 ksi) independientemente del temple. [6]
El 6061 recocido (temple 6061-O) tiene una resistencia máxima a la tracción no mayor a 150 MPa (22 ksi), [7] [8] y una resistencia máxima a la fluencia no mayor a 83 MPa (12 ksi) [7] o 110 MPa (16 ksi). [8] El material tiene una elongación (estiramiento antes de la falla máxima) de 10-18%. Para obtener la condición recocida, la aleación normalmente se calienta a 415 °C durante 2-3 horas. [9]
El temple T4 6061 tiene una resistencia máxima a la tracción de al menos 180 MPa (26 ksi) [8] o 210 MPa (30 ksi) [7] y un límite elástico de al menos 110 MPa (16 ksi). Tiene un alargamiento del 10-16%.
El temple T6 6061 ha sido tratado para proporcionar el máximo endurecimiento por precipitación (y por lo tanto el máximo límite elástico) para una aleación de aluminio 6061. Tiene una resistencia máxima a la tracción de al menos 290 MPa (42 ksi) y un límite elástico de al menos 240 MPa (35 ksi). Los valores más típicos son 310 MPa (45 ksi) y 270 MPa (39 ksi), respectivamente. [10] Esto puede superar el límite elástico de ciertos tipos de acero inoxidable . [11] En espesores de 6,35 mm (0,250 in) o menos, tiene un alargamiento del 8% o más; en secciones más gruesas, tiene un alargamiento del 10%. El temple T651 tiene propiedades mecánicas similares. El valor típico de conductividad térmica para 6061-T6 a 25 °C (77 °F) es de alrededor de 152 W/m K. El límite de fatiga bajo carga cíclica es de 97 MPa (14 ksi) para 500.000.000 de ciclos completamente invertidos utilizando una máquina de prueba RR Moore estándar y una muestra. [12] Tenga en cuenta que el aluminio no muestra una "codo" bien definida en su curva SN , por lo que existe cierto debate sobre cuántos ciclos equivalen a una "vida infinita". Tenga en cuenta también que el valor real del límite de fatiga para una aplicación puede verse afectado drásticamente por los factores de reducción convencionales de carga, gradiente y acabado de la superficie.
Diferentes tratamientos térmicos del aluminio controlan el tamaño y la dispersión de Mg
2El silicio se precipita en el material. Los tamaños de los límites de grano también cambian, pero no tienen un impacto tan importante en la resistencia como los precipitados. Los tamaños de grano pueden cambiar órdenes de magnitud en función de la tensión y pueden tener granos tan pequeños como unos pocos cientos de nanómetros, pero normalmente tienen un diámetro de unos pocos micrómetros a cientos de micrómetros. Fases secundarias de hierro, manganeso y cromo ( Fe
2Si
2Alabama
9, (Fe, Mn, Cr)
3SiAl
12) a menudo se forman como inclusiones en el material. [13]
Los tamaños de grano en las aleaciones de aluminio dependen en gran medida de las técnicas de procesamiento y del tratamiento térmico. Diferentes secciones transversales del material sometido a tensión pueden provocar diferencias de orden de magnitud en el tamaño de grano. [14] Algunas aleaciones de aluminio procesadas especialmente tienen diámetros de grano de cientos de nanómetros, [15] pero la mayoría varía desde unos pocos micrómetros hasta cientos de micrómetros. [16]
El 6061 se utiliza comúnmente para lo siguiente:
6061-T6 se utiliza para:
El 6061 es muy soldable, por ejemplo, mediante soldadura con gas inerte de tungsteno (TIG) o soldadura con gas inerte de metal (MIG). Normalmente, después de la soldadura, las propiedades cerca de la soldadura son las del 6061-T4, lo que supone una pérdida de resistencia de alrededor del 40 %. El material se puede volver a tratar térmicamente para recuperar un temple cercano al -T6 en toda la pieza. Después de la soldadura, el material puede envejecer de forma natural y recuperar también parte de su resistencia. La mayor parte de la resistencia se recupera en los primeros días o semanas. Sin embargo, el Manual de diseño del aluminio (Aluminum Association) recomienda que la resistencia de diseño del material adyacente a la soldadura se tome como 165 MPa/24000 PSI sin un tratamiento térmico adecuado después de la soldadura. El material de relleno típico es el 4043 o el 5356.
6061 es una aleación utilizada en la producción de extrusiones (formas estructurales largas de sección transversal constante producidas al empujar el metal a través de una matriz moldeada) .
Estampado en frío y en caliente
La chapa 6061 en estado T4 se puede formar con ductilidad limitada en estado frío. Para embutición profunda y formas complejas, y para evitar la recuperación elástica, se puede utilizar un proceso de estampación en caliente de aluminio (Hot Form Quench), que forma una pieza en bruto a una temperatura elevada (~ 550 C) en una matriz enfriada, dejando una pieza en estado de temple W antes del envejecimiento artificial hasta el estado de resistencia total T6.
El 6061 es una aleación adecuada para la forja en caliente . El tocho se calienta a través de un horno de inducción y se forja mediante un proceso de matriz cerrada. Esta aleación en particular es adecuada para forjados de matriz abierta. Las piezas de automóviles, las piezas de vehículos todo terreno y las piezas industriales son solo algunos de los usos como forja. El aluminio 6061 se puede forjar en barras planas o redondas, anillos, bloques, discos y piezas en bruto, huecos y husillos. El 6061 se puede forjar en formas especiales y personalizadas. [25]
El 6061 no es una aleación que se moldee tradicionalmente debido a su bajo contenido de silicio, lo que afecta la fluidez en la fundición. Se puede moldear adecuadamente utilizando un método de fundición centrífuga especializado . El 6061 fundido por centrifugación es ideal para aplicaciones de anillos y manguitos más grandes que superan las limitaciones de la mayoría de las ofertas forjadas. [26]
Tabla de equivalencias de aluminio 6061 [27]
En las siguientes normas se analizan diferentes formas y temples de la aleación de aluminio 6061: [28]
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