Aluminio 7050
Introducción al Aluminio 7050
Aluminio 7050 es una aleación de aluminio de la serie 7xxx, de alta resistencia y tratable térmicamente, desarrollada para aplicaciones aeroespaciales y estructurales que exigen una resistencia superior, excelente resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión y alta tenacidad. Con el zinc como principal elemento de aleación, el 7050 ofrece niveles de resistencia comparables al 7075, pero con mejor resistencia a la corrosión y mejor desempeño en piezas de sección gruesa.
Aluminio 7050 se utiliza ampliamente en el mecanizado CNC para componentes aeroespaciales, militares y estructurales de alto rendimiento que operan bajo alta tensión, fatiga y exposición ambiental.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Aluminio 7050
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (peso %) | Función clave |
|---|---|---|
Aluminio (Al) | Balance | Metal base que aporta ligereza y resistencia a la corrosión |
Zinc (Zn) | 5.7–6.7 | Principal reforzador de resistencia en el endurecimiento por precipitación |
Magnesio (Mg) | 1.9–2.6 | Aumenta la resistencia y mejora la resistencia a la corrosión |
Cobre (Cu) | 2.0–2.6 | Mejora la templabilidad y la resistencia a la fatiga |
Zirconio (Zr) | 0.08–0.15 | Refina la estructura de grano y mejora la tenacidad |
Hierro (Fe) | ≤0.15 | Elemento residual |
Silicio (Si) | ≤0.12 | Elemento residual |
Otros | ≤0.15 (total) | Residuos controlados para mantener la consistencia |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 2.85 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 475–635°C | ASTM E299 |
Conductividad térmica | 130 W/m·K a 25°C | ASTM E1952 |
Conductividad eléctrica | 38% IACS a 20°C | ASTM B193 |
Coeficiente de expansión | 23.5 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 870 J/kg·K | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 71 GPa | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (temple T7451)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Resistencia a la tracción | 510–570 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 430–480 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | ≥10% | ASTM E8/E8M |
Dureza | 150–170 HB | ASTM E10 |
Resistencia a la fatiga | 200–240 MPa | ASTM E466 |
Tenacidad a la fractura (K_IC) | Hasta 40 MPa√m | ASTM E399 |
Características clave del Aluminio 7050
Excepcional relación resistencia-peso: Proporciona alta resistencia mecánica manteniendo baja densidad, lo que lo hace ideal para bastidores aeroespaciales, nervaduras de fuselaje y mamparos.
Resistencia superior a la corrosión: En comparación con el 7075, el 7050 ofrece una resistencia mejorada al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) y a la corrosión exfoliante, especialmente en secciones más gruesas.
Alta tenacidad a la fractura: El 7050-T7451 ofrece excelente tolerancia al daño, lo que lo hace adecuado para componentes propensos a la fatiga bajo cargas cíclicas.
Excelente maquinabilidad en temple T7451: Aunque es más duro que el 6061, el 7050 se mecaniza bien con el herramental adecuado y produce piezas aeroespaciales de tolerancia ajustada.
Baja soldabilidad, pero excelente para uniones con fijaciones: No se recomienda la soldadura por fusión debido a su alto contenido de zinc y cobre. Los métodos de unión preferidos incluyen fijaciones mecánicas y ensamblajes atornillados.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para el Aluminio 7050
Desafíos de mecanizado
Alta resistencia = mayor desgaste de herramienta: Las herramientas de carburo pueden degradarse rápidamente con avances agresivos.
Riesgo de endurecimiento por deformación: Pasadas inadecuadas pueden provocar recuperación elástica y tensiones cerca de los bordes.
Problemas de control de viruta: Las virutas largas pueden interferir con la integridad superficial y las trayectorias de herramienta.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de la herramienta | Herramientas de carburo con recubrimiento TiAlN o TiCN | Soporta el calor y minimiza el desgaste |
Geometría | Ángulo de ataque positivo, plaquitas con rompevirutas | Mejora la evacuación de viruta y la consistencia de corte |
Velocidad de corte | 100–250 m/min | Equilibra la vida útil de la herramienta con la dureza del material |
Avance | 0.08–0.25 mm/rev | Permite acabados finos sin comprometer la precisión |
Refrigerante | Inundación a alta presión (≥30 bar) | Disipa el calor y reduce el desgaste de herramienta |
Parámetros de corte del Aluminio 7050 (cumplimiento ISO 513)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | Profundidad de corte (mm) | Presión del refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 100–150 | 0.20–0.25 | 2.0–3.5 | 30–50 (Inundación) |
Acabado | 180–250 | 0.08–0.15 | 0.2–1.0 | 50–70 (Inundación) |
Tratamiento superficial para piezas CNC de Aluminio 7050
Anodizado: Proporciona protección contra el desgaste y la corrosión; se recomienda anodizado Tipo II o anodizado duro (25–50 µm) después del tratamiento T7451.
Recubrimiento en polvo: Eficaz para estética y protección ambiental. Espesor de capa 60–100 µm.
Electropulido: No es común, pero puede mejorar la vida a fatiga en componentes aeroespaciales de precisión.
Pasivación: Se utiliza típicamente antes del recubrimiento para mejorar la limpieza superficial y la adhesión.
Cepillado: Logra acabados satinados consistentes (Ra 0.8–1.6 µm) en paneles de control aeroespaciales.
Recubrimiento Alodine: Recubrimiento de cromato conforme a MIL-DTL-5541 para carcasas de aviónica y piezas de grado defensa.
Recubrimiento UV: Añade resistencia al rayado y brillo para piezas expuestas.
Recubrimiento de laca: Conserva la estabilidad dimensional y el acabado en componentes sellados.
Aplicaciones industriales del Aluminio 7050
Aeroespacial y aviación: Nervaduras estructurales, herrajes de tren de aterrizaje, bastidores de fuselaje y componentes de ala que requieren resistencia a la fatiga.
Defensa: Carcasas mecanizadas por CNC e interfaces de blindaje que requieren resistencia al impacto y tenacidad a la fractura.
Automoción (motorsport): Soportes de suspensión de alta tensión, manguetas y carcasas de diferencial en vehículos de competición y alto rendimiento.
Maquinaria industrial: Componentes estructurales de precisión sometidos a vibración y carga repetida.
Robótica y automatización: Brazos robóticos ligeros, actuadores y conectores de juntas bajo movimiento cíclico elevado.
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