Aluminio 3003
Introducción al Aluminio 3003
Aluminio 3003 es una aleación de aluminio-manganeso no tratable térmicamente, reconocida por su excelente resistencia a la corrosión, buena trabajabilidad y resistencia moderada. Como parte de la serie 3xxx, se utiliza ampliamente en aplicaciones que requieren integridad estructural y durabilidad ambiental sin tratamiento térmico.
Gracias a su excelente conformabilidad y soldabilidad, Aluminio 3003 se utiliza con frecuencia en el mecanizado CNC de carcasas, paneles, soportes, equipos de cocina y molduras decorativas en industrias de bienes de consumo, procesamiento de alimentos y construcción.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Aluminio 3003
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (peso %) | Función clave |
|---|---|---|
Aluminio (Al) | Balance | Elemento base con resistencia a la corrosión |
Manganeso (Mn) | 1.0–1.5 | Aumenta la resistencia y la resistencia a la corrosión |
Cobre (Cu) | 0.05–0.20 | Mejora las propiedades mecánicas |
Hierro (Fe) | ≤0.70 | Elemento residual |
Silicio (Si) | ≤0.60 | Elemento residual |
Zinc (Zn) | ≤0.10 | Elemento residual |
Otros | ≤0.15 (total) | Elementos residuales combinados |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 2.73 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 643–655°C | ASTM E299 |
Conductividad térmica | 163 W/m·K a 25°C | ASTM E1952 |
Conductividad eléctrica | 38% IACS a 20°C | ASTM B193 |
Coeficiente de expansión | 23.1 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 900 J/kg·K | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 69 GPa | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (temple H14)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Resistencia a la tracción | 140–180 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 120 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | ≥10% | ASTM E8/E8M |
Dureza | 45–55 HB | ASTM E10 |
Resistencia a la fatiga | 55 MPa | ASTM E466 |
Resistencia al impacto | Alta | ASTM E23 |
Características clave del Aluminio 3003
Resistencia a la corrosión conforme a ASTM G31: El Aluminio 3003 ofrece un rendimiento excepcional en entornos propensos a la oxidación, como atmósferas marinas y áreas de procesamiento de alimentos. Cumple o supera los estándares ASTM G31 para corrosión en niebla salina y condiciones ligeramente ácidas.
Trabajabilidad calificada en 9/10 según el índice de conformabilidad SAE: Según SAE J452, el 3003 ofrece excelente trabajabilidad en frío y puede embutirse profundamente, doblarse o estamparse sin agrietarse, lo que lo hace ideal para piezas con geometrías complejas y componentes de chapa conformada.
Resistencia 20% superior a la del aluminio de la serie 1100: Con un límite elástico de aproximadamente 120 MPa en temple H14, el Aluminio 3003 ofrece ~20% más resistencia que el aluminio grado 1100, manteniendo una ductilidad y ventajas de peso similares.
Soldabilidad conforme al código estructural de aluminio AWS D1.2: Se suelda fácilmente mediante técnicas convencionales MIG y TIG, y mantiene la resistencia y la resistencia a la corrosión en la zona de soldadura cuando se utiliza alambre de aporte ER4045 o ER5356.
No tratable térmicamente, pero endurecible por deformación hasta los temples H14, H16, H18: El 3003 no puede fortalecerse mediante procesos térmicos. Sin embargo, puede endurecerse por deformación hasta el temple H18 para aumentar la resistencia manteniendo la conformabilidad—ideal para piezas unidas mecánicamente.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para el Aluminio 3003
Desafíos de mecanizado
Naturaleza blanda y adhesiva: El material puede adherirse a las superficies de la herramienta, afectando el acabado y la precisión.
La baja resistencia provoca rebabas en los bordes: Requiere avances optimizados y herramientas afiladas para evitar distorsión superficial.
Mal control de viruta: Produce virutas largas y filamentosas que pueden interferir con trayectorias de herramienta automatizadas.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de la herramienta | Herramientas de carburo con recubrimiento DLC o TiCN | Evita que el aluminio se adhiera y prolonga la vida útil de la herramienta |
Geometría | Filos afilados, caras de ataque pulidas | Mejora el acabado y el flujo de viruta |
Velocidad de corte | 250–400 m/min | Permite un corte limpio con baja fricción superficial |
Avance | 0.10–0.25 mm/rev | Mantiene la precisión dimensional |
Refrigerante | Niebla ligera o soplado de aire | Controla la temperatura y evita el recorte de viruta |
Parámetros de corte del Aluminio 3003 (cumplimiento ISO 513)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | Profundidad de corte (mm) | Presión del refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 250–300 | 0.20–0.25 | 2.0–3.5 | 25–35 (Niebla) |
Acabado | 300–400 | 0.05–0.10 | 0.2–1.0 | 30–50 (Niebla/Soplado de aire) |
Tratamiento superficial para piezas CNC de Aluminio 3003
Anodizado: Mejora la resistencia al desgaste y a la oxidación. Los recubrimientos Tipo II de 10–25 µm son adecuados para aplicaciones estéticas y de abrasión ligera.
Recubrimiento en polvo: Ofrece acabados duraderos de 60–100 µm para componentes de consumo y construcción.
Electropulido: Logra acabados ultralisos para aplicaciones de grado alimentario o médico.
Pasivación: Garantiza la limpieza de la superficie antes de pintar o recubrir.
Cepillado: Crea acabados Ra 1.0–1.6 µm utilizados para aplicaciones decorativas e interiores.
Recubrimiento Alodine: Recubrimiento de conversión cromatada para piezas electrónicas o automotrices que requieren conductividad y resistencia a la corrosión.
Recubrimiento UV: Añade una película protectora transparente y resistencia a la decoloración.
Recubrimiento de laca: Aporta brillo, estabilidad de color y protección contra la humedad.
Aplicaciones industriales del Aluminio 3003
Procesamiento de alimentos y bebidas: Utensilios de cocina, tanques de almacenamiento grado alimentario y cubiertas de electrodomésticos de cocina mecanizadas por CNC.
HVAC y ventilación: Conductos, paneles y componentes de evaporador que requieren resistencia a la corrosión y conformabilidad.
Construcción y arquitectura: Cubiertas, revestimientos, molduras decorativas y paneles estructurales mecanizados para desempeño estético y resistencia a la intemperie.
Productos de consumo: Carcasas, cubiertas y piezas decorativas mecanizadas en electrónica, mobiliario y artículos para el hogar.
Transporte: Paneles ligeros, tanques de combustible y soportes de protección en remolques y sistemas móviles.
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