La resistencia a la tracción del aluminio no es un valor fijo. Varía desde unos 60 MPa en materiales blandos de la serie 1xxx hasta más de 600 MPa en tubos especiales de alta resistencia. La aleación, el temple, la forma del producto, el espesor y la dirección del ensayo influyen en el valor indicado.
Entre los valores de referencia habituales se encuentran unos 230 MPa para tubos 5052-H32, al menos 260 MPa para extrusión estándar 6061-T6 y unos 572 MPa para varilla o barra 7075-T651. Estas cifras son útiles para comparar, pero no son valores admisibles de diseño intercambiables.
Tabla de resistencia a la tracción del aluminio
La tabla siguiente utiliza datos trazables de fabricantes. Combina deliberadamente valores típicos y mínimos porque ambos aparecen en el trabajo de ingeniería.
| Aleación y temple | Base del producto | Resistencia última a la tracción | Límite elástico o tensión de prueba al 0,2 % |
|---|---|---|---|
| 1060-O | Extrusión | 60-95 MPa (8.7-13.8 ksi) | 15 MPa mínimo (2.2 ksi) |
| 1100-O | Extrusión | 75-105 MPa (10.9-15.2 ksi) | 25 MPa mínimo (3.6 ksi) |
| 5052-H32 | Tubo y tubería | 230 MPa (33 ksi) | 195 MPa (28 ksi) |
| 6063-T5 | Extrusión | 145-150 MPa (21-22 ksi) | Depende del espesor de pared |
| 6063-T6 | Extrusión | 205 MPa (30 ksi) | Depende del espesor de pared |
| 6061-T6/T651 | Extrusión | 260 MPa (38 ksi) | 240 MPa (35 ksi) |
| 6082-T6 | Extrusión EN | 290-310 MPa (42-45 ksi) | 250-260 MPa (36-38 ksi) |
| 7075-T651 | Varilla y barra | 572 MPa (83 ksi) | 503 MPa (73 ksi) |
La tabla es una herramienta de comparación, no un sustituto de una norma de materiales. Incluso la misma aleación y temple pueden tener requisitos distintos para chapa, placa, barra, tubo o extrusión. Las secciones gruesas y delgadas también pueden tener mínimos diferentes.
Resistencia a la tracción, límite elástico y resistencia a la rotura
La resistencia última a la tracción, o UTS, es la tensión de ingeniería máxima alcanzada durante un ensayo de tracción. Se calcula dividiendo la carga máxima por el área transversal original de la probeta:
UTS = carga máxima de tracción / área transversal original
El límite elástico marca el inicio de la deformación permanente. El aluminio suele carecer de un punto de fluencia definido, por lo que las especificaciones utilizan habitualmente el límite elástico con desplazamiento del 0,2 %. Los documentos europeos pueden denominarlo tensión de prueba al 0,2 %.
La resistencia a la rotura es la tensión de ingeniería cuando la probeta se fractura. Puede ser inferior a la UTS porque una probeta dúctil comienza a estrangularse después de alcanzar la carga máxima.
En la mayoría de los diseños estáticos, el límite elástico o la tensión de prueba controla la primera deformación permanente inaceptable. La UTS sigue siendo importante para comparar materiales, controlar la calidad y realizar comprobaciones relacionadas con la fractura. Ninguno de los valores debe utilizarse sin las reglas de diseño aplicables.
El punto f de la curva de la figura corresponde al punto de resistencia a la tracción.
¿Por qué cambia tanto el valor?
Composición de la aleación y mecanismo de endurecimiento
El magnesio refuerza las aleaciones 5xxx mediante endurecimiento por solución sólida y deformación en frío. Las familias 2xxx, 6xxx y 7xxx pueden ganar una resistencia considerable mediante tratamiento térmico de precipitación.
Un producto 6061 en temple O se comporta de forma muy distinta al 6061-T6. Del mismo modo, 5052-H32 refleja una cantidad definida de endurecimiento por deformación y estabilización.
Temple y método de procesamiento
El trabajo en frío suele aumentar la resistencia a la tracción y el límite elástico, al tiempo que reduce la ductilidad. El tratamiento de solución y el envejecimiento pueden reforzar las aleaciones tratables térmicamente. Un calentamiento no controlado puede revertir parte de ese beneficio.
El mecanizado y el anodizado no convierten una aleación base en un temple más resistente. Pueden afectar a la geometría local, las tensiones residuales, el comportamiento a fatiga o el rendimiento superficial. No justifican sustituir el valor certificado de tracción del material a granel.
Forma del producto, tamaño de sección y dirección
El laminado, la extrusión, el estirado y la forja crean microestructuras y texturas diferentes. Por ello, las especificaciones separan chapa, placa, varilla, barra, tubo, piezas forjadas y extrusiones. La dirección del ensayo puede importar porque los productos trabajados son anisótropos.
El tamaño de la sección también importa. Una extrusión gruesa puede enfriarse y envejecer de forma distinta a una pared delgada. Por eso, los datos anteriores de 6063 y 6082 dividen los requisitos por espesor de pared y geometría del perfil.
Cómo se ensaya la resistencia a la tracción del aluminio
Una probeta mecanizada o de sección completa se somete a una carga uniaxial controlada. El ensayo registra la carga y la extensión hasta la fractura. Las dimensiones originales convierten la carga en tensión de ingeniería, mientras que un extensómetro mide la deformación sobre una longitud de referencia definida.
Las especificaciones norteamericanas de productos de aluminio suelen citar ASTM B557 o B557M. ASTM señala que una probeta normalizada puede no representar plenamente el producto final completo. Los ensayos metálicos generales pueden remitirse en cambio a ASTM E8/E8M. En Europa y a escala internacional se utiliza habitualmente ISO 6892-1 para ensayos a temperatura ambiente.
Un informe útil debe identificar la norma y la orientación de la probeta. También debe indicar la aleación, el temple, la forma del producto, las dimensiones y la temperatura de ensayo. Los resultados suelen incluir UTS, límite elástico o tensión de prueba y alargamiento.
Una probeta no define todas las piezas de un envío. Los criterios de aceptación proceden de la especificación de compra, el plan de muestreo y la trazabilidad de lote requerida. Nuestro resumen sobre ensayos de materiales en el procesamiento del aluminio explica cómo los resultados de tracción se integran con los controles de composición química, dureza, dimensiones y superficie.
¿Qué ocurre después de soldar o a temperatura elevada?
Los datos del metal base a temperatura ambiente no deben trasladarse sin más a un diseño soldado. La soldadura por fusión puede ablandar la zona afectada por el calor de las aleaciones 6xxx endurecidas por precipitación. Las fichas técnicas de Hydro para 6061 y 6063 advierten de propiedades T6 reducidas cerca de las soldaduras.
La reducción depende de la aleación, el temple, el proceso de soldadura, el aporte térmico, el material de aportación, la geometría de la unión y cualquier tratamiento posterior. Utilice el código estructural aplicable o datos de unión cualificados. No asigne el valor T6 sin soldar a la zona local afectada por el calor.
La temperatura crea un problema de alcance similar. La tabla anterior contiene datos a temperatura ambiente. Si un componente soportará carga en caliente, utilice datos de resistencia específicos de la temperatura y el código aplicable. Un certificado a temperatura ambiente no demuestra capacidad a temperatura elevada.
Cómo elegir el valor de resistencia correcto
Empiece por la pieza, no por una tabla genérica.
- Defina el caso de carga y el límite de fallo. Determine si gobiernan la fluencia, la rotura última, la fatiga, el pandeo o el comportamiento de la unión.
- Fije la aleación, el temple y la forma del producto. Incluya el espesor de pared o placa y cualquier dirección de grano requerida.
- Identifique las normas de material y diseño aplicables para el mercado de destino y el uso final.
- Utilice la clase de propiedad correcta. Mantenga separados los valores típicos, mínimos y de diseño.
- Tenga en cuenta la fabricación. Revise el conformado, la soldadura, el tratamiento térmico, el mecanizado y la temperatura de servicio.
- Especifique la verificación. Indique en el plano o la orden de compra el certificado requerido, la trazabilidad del lote, el muestreo y el método de ensayo.
Esta secuencia evita un error habitual de abastecimiento: seleccionar una aleación por un valor UTS alto y comprar después un temple o una forma de producto diferentes. También impide que la resistencia desplace a la resistencia a la corrosión, la conformabilidad, la soldabilidad, el acabado y el coste. Nuestra guía para elegir una aleación de extrusión de aluminio explica estas compensaciones con más detalle.
Qué solicitar a un proveedor de aluminio
Para una pieza crítica por resistencia, envíe más que un número de aleación. Una solicitud útil incluye:
- plano y revisión;
- aleación, temple y especificación del producto;
- forma del producto y espesor crítico de sección;
- requisitos mínimos de límite elástico y resistencia a la tracción, si la especificación no los establece;
- norma de ensayo, dirección, muestreo y criterios de aceptación;
- requisitos de certificado y trazabilidad de lote;
- condiciones de soldadura, tratamiento térmico, acabado superficial y temperatura de servicio.
Pregunte si las propiedades indicadas en la oferta son valores típicos o mínimos garantizados. Confirme también si el certificado muestra resultados reales del lote o solo límites de la especificación.
Conclusión: utilice una resistencia a la tracción basada en una especificación
Utilice un valor vinculado a una especificación de producto reconocida, no la cifra más alta de una tabla general. Indique la aleación y el temple completos, la forma del producto, el intervalo de espesor, la dirección del ensayo y las pruebas requeridas. Para piezas soldadas o utilizadas en caliente, añada las reglas aplicables al estado afectado.
Esta definición proporciona al diseñador, al fabricante y al laboratorio de ensayos el mismo objetivo de aceptación. Es mucho más útil que solicitar «aluminio resistente».
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la resistencia a la tracción del aluminio puro?
No existe un único valor para el «aluminio puro». En los datos de Hydro, las extrusiones recocidas de pureza comercial 1060 y 1100 se sitúan entre unos 60 y 105 MPa. Los productos 1xxx endurecidos por deformación pueden ser más resistentes, por lo que deben especificarse la pureza, el temple y la forma del producto.
¿Cuál es la resistencia a la tracción del aluminio 6061-T6?
Un mínimo habitual para una extrusión 6061-T6/T6511 es 260 MPa, o 38 ksi. Las chapas, placas, barras, tubos y clases especiales de extrusión pueden tener requisitos distintos. Compruebe la especificación del producto y el intervalo de espesor aplicables.
¿Es 7075 la aleación de aluminio más resistente?
7075-T651 es una referencia habitual de alta resistencia, con una UTS típica de unos 572 MPa para varillas y barras. No representa el límite absoluto del aluminio. Algunas aleaciones y especificaciones de producto especializadas pueden superar 600 MPa. Su disponibilidad, tenacidad, comportamiento frente a la corrosión, conformabilidad y coste pueden ser menos favorables.
¿Es el aluminio menos resistente que el acero?
La mayoría de las aleaciones de aluminio tienen menor rigidez y resistencia absoluta que los aceros estructurales habituales. Sin embargo, el aluminio tiene aproximadamente un tercio de su densidad, por lo que las comparaciones de resistencia específica pueden dar una conclusión diferente. La elección final también depende de la geometría de la sección, la corrosión, la unión, el volumen de producción y el coste.
