Las aleaciones de aluminio en polvo ofrecen ligereza combinada con fuerza, durabilidad y resistencia a la corrosión en aplicaciones industriales, aeroespaciales y de automoción. Esta guía abarca las composiciones, propiedades, métodos de fabricación, tamaños, proveedores, aplicaciones y selección más comunes.
aleación de aluminio en polvo Visión general
Los polvos esféricos de aluminio con tamaño de partícula controlado permiten fabricar componentes de metal ligero de alto rendimiento mediante PM, MIM y AM:
| Aleaciones | Series 2xxx, 6xxx, 7xxx Aluminio |
| Propiedades | Baja densidad, resistencia, dureza, resistencia al desgaste |
| Procesos | Pulvimetalurgia, Moldeo por inyección de metales, Aluminio AM |
| Aplicaciones | Automoción, aeroespacial, industrial |
| Beneficios | Reducción de peso, rendimiento, reciclabilidad |
Los polvos de aluminio avanzados equilibran una densidad ultraligera con propiedades mecánicas mejoradas respecto a las aleaciones fundidas o forjadas.
aleación de aluminio en polvo Tipos
| Serie | Elementos de aleación | Características |
|---|---|---|
| 2000 | Cobre | Buena resistencia, maquinabilidad y ductilidad tras la consolidación PM |
| 6000 | Magnesio, Silicio | Resistencia media, resistencia superior a la corrosión |
| 7000 | Zinc | Máxima resistencia, utilizado principalmente para componentes aeroespaciales de alto rendimiento |
Aleaciones emergentes
Las aleaciones de aluminio que contienen escandio o circonio y el nanocompuesto Al-TiC consiguen un refuerzo sustancial para aplicaciones especializadas.
aleación de aluminio en polvo Propiedades
| Propiedad | Valores típicos |
|---|---|
| Densidad | 2,55-2,8 g/cc |
| Resistencia a la tracción | 200-600 MPa |
| Límite elástico | 160-500 MPa |
| Alargamiento | 3-10% |
| Punto de fusión | 500-650°C |
Los tamaños de polvo de aluminio más finos producen valores de resistencia consolidada más altos que se aproximan a las aleaciones forjadas. El tratamiento térmico también mejora el rendimiento mecánico.
Método de fabricación
| Atomización | La atomización con gas o agua de la aleación fundida produce polvos esféricos finos |
| Molino mecánico | Método rentable utilizando molinos de bolas o molinos Attritor, partículas menos esféricas. |
| Aleación | Aleación directa o mezcla de polvos base elementales/prealeados |
La atomización con gas permite el control más preciso de las propiedades, mientras que el fresado aumenta la complejidad de la forma y la porosidad interna. Los polvos adecuados para AM utilizan la atomización pero mantienen la fluidez.
aleación de aluminio en polvo Tamaño de las partículas
Tamaños típicos de polvo de aleación de aluminio utilizados:
| Proceso | Tamaños |
|---|---|
| Prensar y sinterizar | 50-150 micras |
| Moldeo por inyección de metal (MIM) | 10-25 micras |
| Fabricación aditiva por chorro de aglomerante (BJAM) | 20-60 micras |
| Deposición de energía dirigida (DED) | 50-150 micras |
La optimización de la distribución del tamaño y la forma de las partículas influye en la densidad de empaquetamiento y en la respuesta de sinterización.
Principales proveedores
| Empresa | Grados | Precio estimado |
|---|---|---|
| Hoeganaes | 1001, 2003, 6065, 7009 | $5-8 por libra |
| BASF | 2024, 6061, 7050, 7068 | $6-10 por libra |
| Sandvik Osprey | 2024, 6061, 7075 | $8-15 por libra |
| Kymera | 2024, 6061, 7068, 7093 | $7-12 por libra |
Los precios varían en función del volumen del pedido, las características del polvo y la composición de la aleación.
Aplicaciones de aleación de aluminio en polvo
| Industria | Componentes |
|---|---|
| Automoción | Piezas del tren de potencia como bielas, ejes |
| Aeroespacial | Soportes estructurales, componentes aerodinámicos como las pistas de los flaps |
| Industrial | Disipadores, pistones, juntas, cierres, piñones |
| Electrónica | Dispositivos de disipación del calor, como las carcasas de los LED |
Beneficios
- Reducción de peso respecto a las alternativas de titanio/acero
- Mayor ahorro de combustible o autonomía
- Reducción del número de piezas gracias a la integración
Directrices de selección
| Criterios | Buenas prácticas |
|---|---|
| Aleación | Adaptar el polvo a las necesidades mecánicas y medioambientales |
| Método de fabricación | AM necesita gas atomizado esférico; MIM extrafino |
| Distribución por tamaños | Adaptación en función de los objetivos de densidad de la técnica de consolidación |
| Densidad aparente | Mayor mejora la respuesta de sinterización |
| Análisis de oxígeno en superficie | <0,5% para el mejor rendimiento |
| Precio | Obtenga presupuestos basados en el volumen de al menos 2 proveedores |
El equilibrio cuidadoso entre los requisitos de la aplicación, el proceso de fabricación y el presupuesto informa sobre el abastecimiento óptimo de polvo de aleación de aluminio. Considere los programas de evaluación de muestras.
Ventajas e inconvenientes
| Pros | Contras |
|---|---|
| Aligeramiento y ahorro de combustible | Menor resistencia que las aleaciones ferrosas |
| Resistencia a la corrosión/oxidación | Propenso a la corrosión galvánica |
| Reciclabilidad | Propiedades deficientes a altas temperaturas |
| Mejora del impacto del ciclo de vida | Mayor coste que el aluminio fundido |
Principales conclusiones
- Los polvos de aluminio avanzados superan a los grados de fundición y forjado en densidad específica
- Adaptar las características del polvo a los requisitos de las técnicas de fabricación de uso final
- La personalización de aleaciones y los composites emergentes siguen ampliando las capacidades
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuál es el polvo de aleación de aluminio más utilizado?
R: El aluminio 6061 es la aleación más utilizada en automoción e ingeniería general por sus versátiles propiedades mecánicas, su resistencia a la corrosión y su coste moderado.
P: ¿Cuánto cuesta el polvo de aluminio en comparación con el titanio?
R: Los polvos de aluminio comienzan alrededor de $5/lb frente a $50+/lb para el titanio, lo que demuestra importantes ventajas en el coste de conversión para el aligeramiento a pesar de unas propiedades mecánicas inferiores.
P: ¿Se oxida el polvo de aluminio?
R: Los polvos finos de aluminio presentan riesgos de oxidación durante su manipulación, almacenamiento y procesamiento, lo que requiere entornos inertes y estrictos controles de calidad para minimizar los riesgos.
P: ¿Se pueden imprimir en 3D piezas de aleación de aluminio?
R: Sí, el aluminio DED y la AM por chorro de aglutinante están madurando rápidamente para componentes aeroespaciales estructurales aprovechando polvos avanzados y refinamientos de procesamiento para lograr una densidad superior a 99% tras la sinterización.
