Aluminio 2014
Introducción al Aluminio 2014
Aluminio 2014 es una aleación de aluminio-cobre de alta resistencia, tratable térmicamente, de la serie 2xxx. Ofrece una excelente maquinabilidad y resistencia a la fatiga, lo que la convierte en una opción popular en aplicaciones aeroespaciales, de defensa y estructurales pesadas. Debido a su alto contenido de cobre, el Aluminio 2014 tiene una resistencia a la corrosión limitada, pero responde bien a tratamientos superficiales protectores.
Aluminio 2014 se selecciona con frecuencia para el mecanizado CNC de piezas que requieren resistencia superior, resistencia al desgaste y tolerancias ajustadas bajo condiciones de carga dinámica o pesada.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Aluminio 2014
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (peso %) | Función clave |
|---|---|---|
Aluminio (Al) | Balance | Metal base que aporta integridad estructural y bajo peso |
Cobre (Cu) | 3.9–5.0 | Mejora la resistencia y la dureza mediante endurecimiento por precipitación |
Silicio (Si) | 0.5–1.2 | Mejora la maquinabilidad y la fluidez de colada |
Magnesio (Mg) | 0.2–0.8 | Refuerza la aleación y mejora el desempeño a fatiga |
Manganeso (Mn) | 0.4–1.2 | Mejora la resistencia y la ductilidad |
Hierro (Fe) | ≤0.7 | Elemento residual |
Zinc (Zn) | ≤0.25 | Elemento residual |
Cromo (Cr) | ≤0.10 | Refina la estructura de grano |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 2.80 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 510–640°C | ASTM E299 |
Conductividad térmica | 160 W/m·K a 25°C | ASTM E1952 |
Conductividad eléctrica | 36% IACS a 20°C | ASTM B193 |
Coeficiente de expansión | 23.2 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 875 J/kg·K | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 73 GPa | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (temple T6)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Resistencia a la tracción | 460–510 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 390–440 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | ≥10% | ASTM E8/E8M |
Dureza | 120–130 HB | ASTM E10 |
Resistencia a la fatiga | 150 MPa | ASTM E466 |
Tenacidad a la fractura | Moderada | ASTM E399 |
Características clave del Aluminio 2014
Excelente resistencia y resistencia a la fatiga: Muy adecuado para componentes de alta carga que requieren rigidez y desempeño bajo esfuerzo, como estructuras de aeronaves y piezas de suspensión automotriz.
Maquinabilidad superior: Una de las mejores aleaciones de aluminio para mecanizado CNC gracias a su contenido de silicio y estabilidad térmica—ideal para producción de alta velocidad y alto volumen.
Resistencia a la corrosión limitada: Requiere tratamientos superficiales o recubrimientos protectores cuando se usa en exteriores o en entornos propensos a la humedad.
Tratable térmicamente para propiedades mejoradas: Las propiedades pueden mejorarse significativamente mediante tratamiento térmico T6, logrando relaciones resistencia-peso superiores.
Buena resistencia al desgaste: Soporta el desgaste mecánico en conjuntos deslizantes y portantes, especialmente cuando se anodiza o se recubre.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para el Aluminio 2014
Desafíos de mecanizado
Susceptible a la corrosión después del mecanizado: Especialmente cerca de zonas de corte expuestas a humedad o químicos.
Se requiere control de viruta: Virutas largas y rizadas pueden interferir con la trayectoria de la herramienta si no se gestionan.
La conductividad térmica puede causar calentamiento de la herramienta: Debe compensarse con un flujo de refrigerante óptimo.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de la herramienta | Herramientas de carburo con recubrimiento TiCN o TiAlN | Soporta el corte a alta velocidad y la temperatura |
Geometría | Filos de corte afilados, rompevirutas | Mantiene la precisión de la pieza y la evacuación de viruta |
Velocidad de corte | 150–350 m/min | Evita la acumulación de calor y mejora la calidad de acabado |
Avance | 0.10–0.30 mm/rev | Mantiene bordes limpios y reduce el endurecimiento por deformación |
Refrigerante | Inundación o niebla a alta presión | Reduce el desgaste de herramienta y mejora el control dimensional |
Parámetros de corte del Aluminio 2014 (cumplimiento ISO 513)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | Profundidad de corte (mm) | Presión del refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 150–250 | 0.20–0.30 | 2.0–3.5 | 30–50 (Inundación) |
Acabado | 250–350 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 50–70 (Inundación/Niebla) |
Tratamiento superficial para piezas CNC de Aluminio 2014
Anodizado: Proporciona anodizado Tipo II o anodizado duro para mejorar la resistencia a la corrosión y la durabilidad al desgaste. El espesor varía entre 10–50 µm.
Recubrimiento en polvo: Aporta protección contra la corrosión y los rayos UV para piezas de exterior. Espesor de recubrimiento 60–100 µm.
Electropulido: Mejora el acabado y elimina microrebabas en aplicaciones aeroespaciales o de grado defensa.
Pasivación: Normalmente se combina con tratamientos de sellado para reducir la corrosión en entornos químicamente activos.
Cepillado: Logra un acabado limpio y mate en componentes orientados al consumidor—Ra 0.8–1.6 µm.
Recubrimiento Alodine: Conversión cromatada conforme a MIL para piezas que requieren conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión.
Recubrimiento UV: Añade protección adicional a superficies expuestas a luz, humedad o entornos industriales.
Recubrimiento de laca: Protege la estética y las propiedades mecánicas en paneles aeroespaciales o militares de alta visibilidad.
Aplicaciones industriales del Aluminio 2014
Aeroespacial y aviación: Largueros de ala mecanizados por CNC, herrajes de fuselaje y soportes estructurales que requieren alta resistencia a la fatiga.
Defensa: Interfaces de blindaje, componentes de UAV y hardware de grado militar que requieren precisión y robustez.
Automoción (motorsport): Piezas de suspensión de alta tensión, bieletas de dirección y nodos de jaula antivuelco bajo cargas dinámicas.
Equipos industriales: Acoplamientos mecanizados, uniones mecánicas y soportes para maquinaria con alta vibración.
Ferrocarril y transporte: Elementos estructurales y subconjuntos sometidos a cargas repetidas y esfuerzo mecánico.
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