Aleaciones de aluminio y tipos de acero

Las aleaciones de aluminio suelen tener un Módulo elástico de aproximadamente 70 GPA, aproximadamente 1-Un tercio del Módulo elástico de una aleación de acero. Por lo tanto, para una carga dada, un componente o unidad de aleación de aluminio experimentará una deformación más grande en estado elástico que un componente de acero del mismo tamaño y forma.

Para los nuevos productos metálicos, la elección del diseño suele depender de la elección de la tecnología de fabricación. La extrusión es especialmente importante a este respecto, ya que las aleaciones de aluminio, en particular la serie al - Mg - Si, se pueden extrudir fácilmente en perfiles complejos.

En general, las aleaciones de aluminio permiten un diseño más duro y ligero que el acero. Por ejemplo, considere la flexión de una placa delgada-Tubo de pared: el segundo momento del área es inversamente proporcional al esfuerzo en la pared del tubo, es decir, el mayor valor del esfuerzo es menor. El momento de segundo orden del área es proporcional al cuadrado del radio multiplicado por el espesor de la pared, por lo que un aumento del 26% en el radio (y el peso) resultará en una reducción de la tensión de la pared a la mitad. Por lo tanto, un marco de bicicleta hecho de aleación de aluminio utiliza un diámetro de tubo más grande que el acero o titanio para obtener la rigidez y resistencia necesarias. En la ingeniería automotriz, el automóvil de aleación de aluminio adopta el marco espacial hecho de perfiles extrudidos para asegurar la rigidez. Esto representa el cambio fundamental en el método convencional de diseño de automóviles de acero, que depende de la rigidez de la carcasa del cuerpo y se llama diseño de un solo cuerpo.

Las aleaciones de aluminio se utilizan ampliamente en los motores de automoción, especialmente en el bloque de cilindros y el cárter, ya que reducen el peso. Debido a que las aleaciones de aluminio se deforman fácilmente a altas temperaturas, el sistema de refrigeración de este tipo de motor es muy importante. Los avances en la tecnología de fabricación y la tecnología metalúrgica también contribuyen al éxito de la aplicación del motor de automoción. En la década de 1960, la cabeza del cilindro de aluminio de corvair era conocida por el fracaso del hilo y la descamación, que no existía en la cabeza del cilindro de aluminio actual.

Una limitación estructural importante de las aleaciones de aluminio es que su resistencia a la fatiga es inferior a la del acero. En condiciones de laboratorio controladas, el acero muestra el límite de fatiga, es decir, la amplitud del estrés, por debajo de la cual no se producirá ningún fallo - el metal no se debilitará con la extensión del ciclo de estrés. Las aleaciones de aluminio no tienen este límite de fatiga más bajo y seguirán debilitándose a medida que continúe el ciclo de estrés. Por lo tanto, las aleaciones de aluminio rara vez se utilizan en piezas que requieren una alta resistencia a la fatiga en condiciones de ciclo alto (más de 107 ciclos de estrés).