Aluminio 7055
Introducción al Aluminio 7055
Aluminio 7055 es una aleación de aluminio-zinc de alta resistencia y tratable térmicamente, diseñada específicamente para aplicaciones estructurales aeroespaciales. Como una de las aleaciones de aluminio de mayor resistencia disponibles, ofrece propiedades superiores a compresión, excelente tenacidad a la fractura y una mayor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC), especialmente en piezas de gran espesor.
Aluminio 7055 se selecciona con frecuencia para el mecanizado CNC en bastidores aeronáuticos, estructuras de fuselaje y componentes de alta carga en defensa y transporte, donde el ahorro de peso no debe comprometer el rendimiento estructural.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Aluminio 7055
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición (peso %) | Función clave |
|---|---|---|
Aluminio (Al) | Balance | Metal base para una estructura ligera y resistente a la corrosión |
Zinc (Zn) | 7.7–8.4 | Principal elemento de refuerzo en el endurecimiento por precipitación |
Magnesio (Mg) | 1.8–2.3 | Mejora la resistencia mecánica y la resistencia a la fatiga |
Cobre (Cu) | 2.0–2.6 | Aumenta la dureza y mejora la resistencia a la fluencia |
Zirconio (Zr) | 0.08–0.15 | Refina la estructura de grano y mejora la resistencia a la corrosión |
Cromo (Cr) | ≤0.04 | Control de límites de grano (niveles traza) |
Silicio (Si) | ≤0.12 | Elemento residual |
Hierro (Fe) | ≤0.15 | Elemento residual |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 2.83 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 | 37% IACS a 20°C | ASTM B193 |
Coeficiente de expansión | 23.2 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 870 J/kg·K | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 71 GPa | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (temple T7751/T7651)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Resistencia a la tracción | 655–700 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 620–655 MPa | ASTM E8/E8M |
Elongación | ≥7% | ASTM E8/E8M |
Dureza | 170–190 HB | ASTM E10 |
Resistencia a la fatiga | ~240 MPa | ASTM E466 |
Tenacidad a la fractura | Alta | ASTM E399 |
Características clave del Aluminio 7055
Resistencia ultraalta para el diseño aeroespacial: El Aluminio 7055 alcanza uno de los mayores límites elásticos entre todas las aleaciones de aluminio—hasta 655 MPa—ideal para estructuras de fuselaje y alas donde el peso es crítico.
Resistencia superior a la corrosión bajo tensión (ASTM G47): Mejorado con zirconio y un tratamiento térmico optimizado, el 7055 ofrece una excelente resistencia al SCC en secciones gruesas, superando al 7075-T6 tradicional.
Alta tenacidad a la fractura: La excelente resistencia a la propagación de grietas bajo carga cíclica lo hace ideal para uniones y soportes aeroespaciales de alta tensión y alta fatiga.
Maquinabilidad moderada (calificación 60% vs. acero B1212): Aunque no es tan maquinable como el 6061 o el 2024, puede mecanizarse con precisión mediante CNC usando parámetros optimizados y una evacuación adecuada de viruta.
Tratable térmicamente y dimensionalmente estable: El Aluminio 7055 suele suministrarse en estados T7751 o T7651, combinando alta resistencia con bajas tensiones residuales—apto para mecanizado CNC de precisión.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para el Aluminio 7055
Desafíos de mecanizado
Alta resistencia → alto desgaste de herramienta: Degradación acelerada de la herramienta sin utillaje o refrigeración optimizados.
Adhesión y acumulación de viruta: Especialmente a temperaturas elevadas en operaciones en seco o con refrigeración insuficiente.
Fragilidad en detalles pequeños: Se requiere cuidado para evitar vibración de herramienta (chatter) o microfisuras en zonas de pared delgada.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de la herramienta | Carburo con recubrimiento TiAlN o herramientas PCD | Resistente al calor y al desgaste para cortes en seco a alta velocidad |
Geometría | Alto ángulo de ataque, rompevirutas positivo | Minimiza fuerzas de corte y adhesión de viruta |
Velocidad de corte | 120–220 m/min | Equilibra productividad y vida útil de la herramienta |
Avance | 0.10–0.25 mm/rev | Evita endurecimiento por deformación o deflexión |
Refrigerante | Inundación o alta presión a través del husillo | Reduce la carga térmica y mejora la evacuación de viruta |
Parámetros de corte del Aluminio 7055 (cumplimiento ISO 513)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | Profundidad de corte (mm) | Presión del refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 120–160 | 0.20–0.25 | 2.0–3.0 | 30–50 (Inundación) |
Acabado | 180–220 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 50–70 (Inundación/Niebla) |
Tratamiento superficial para piezas CNC de Aluminio 7055
Anodizado: El anodizado Tipo II mejora la resistencia a la oxidación y la calidad del acabado; el anodizado duro mejora la resistencia al desgaste hasta 50 µm.
Recubrimiento en polvo: Añade una protección externa robusta para cubiertas aeroespaciales y electrónica de consumo.
Electropulido: Mejora la resistencia a la fatiga y la resistencia al agrietamiento por tensión en soportes aeroespaciales.
Pasivación: Se utiliza típicamente antes del anodizado para garantizar la limpieza de la superficie.
Cepillado: Se aplica en paneles aeroespaciales visibles y piezas de acabado con Ra 1.0–1.6 µm.
Recubrimiento Alodine: Ofrece protección superficial conductora y conforme a MIL-DTL-5541 para piezas electrónicas aeroespaciales.
Recubrimiento UV: Mejora la retención del color y el brillo superficial en carcasas de control o cubiertas de acceso.
Recubrimiento de laca: Se utiliza en acabados decorativos de grado aeroespacial con tolerancias precisas.
Aplicaciones industriales del Aluminio 7055
Aeroespacial y aviación: Costillas de ala, largueros, marcos de fuselaje, mamparos de presión y rieles de asientos que requieren el máximo rendimiento resistencia-peso.
Defensa: Placas blindadas ligeras, bastidores de UAV, estructuras de misiles y soportes que requieren alta resistencia al impacto y precisión dimensional.
Transporte (ferrocarril/carga aérea): Estructuras ferroviarias de alta carga, contenedores de carga aeroespaciales y bastidores de transporte.
Robótica de alto rendimiento: Brazos estructurales y uniones de alta resistencia en plataformas robóticas móviles y listas para vuelo.
Ingeniería de motorsport: Elementos críticos de carga, incluidos nodos de jaula antivuelco, componentes de suspensión y carcasas de control.
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